（计算机应用技术专业论文）一种工作流过程定义工具的设计与实现.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 九十年代以来，工作流管理技术作为对业务过程重组b p r ( b u s i n e s sp r o c e s s r e e n g i n e e r i n g ) 的有效支撑受到了人们的极大关注，并获得迅速的发展和广泛的应用。 工作流模型是业务过程的逻辑表示，它是工作流管理的基础，对过程的执行有指导意 义。从其体系结构来看，工作流模型是整个系统的基础，它的确定性保证了系统内部 各组成部分间交互的一致性，也决定了一个工作流系统从设计开发到运行实施的诸多 环节。 作者在a n d i n f l o w 工作流管理系统中负责工作流过程定义工具的设计与实现包 括过程建模工具、组织建模工具和w p d l 脚本的解释三部分。 a n d i n f l o w 过程建模采用活动网络图作为描述方式。这是因为活动网络图可读性 好、自然、直观，很容易被不十分熟悉工作流理论的企业管理人员理解。 为了使过程模型的描述能力能够支持实际应用中全部的逻辑要求，本系统支持活 动的与或分支和连接，为变迁设置了条件。本系统充分考虑了应用程序的集成，对 相关数据和参数传递做了细致的研究。描述了子工作流和应用程序形参的声明以及参 数的传递方式。 我们采用面向对象方法对a n d i n f l o w 工作流管理系统进行了设计并给出了过程模 型和组织模型管理的u m l 类图。 a n d i n f l o w 过程定义工具并没有直接把数据存入数据库。为了允许与其它产品进 行模型交换，我采用了w p d l 脚本作为由间结果，模型定义工具生成w p d l 脚本， 然后再通过脚本解释程序提取信息。 关键词：工作流，工作流管理系统，过程定义 i 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t f r o mt h ey e a ro f1 9 9 0 s ，w o r k f l o wm a n a g e m e n tt e c h l o g ya st h ee f f e c t i v es u p p o r t o fb p r ( b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ) ，h a sb e e nt h ef o c u so f p e o p l e ，i n c l u d i n gu s e r s ， d e v e l o p e r sa n d r e s e a r c h e r s w o r k f i o wm o d e li st h el o g i cr e p r e s e n t a t i v eo fb u s i n e s sp r o c e s s i ti st h eb a s eo fw o r k f l o wm a n a g e m e n ta n dh a ss i g n i f i c a n c eo fw o r k f l o we x e c u t i n g a m o n gt h ea r c h i t e c t u r e o fw o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，w o r k f l o w m o d e l i n g i st h e b a s e m e n t ac e r t a i nw o r k _ f l o wm o d e l r e q u i r e sc e r t a i nk i n do fw o r k f l o ws y s t e m t h et a s kt h a ta u t h o rt a k e c h a r g e i ni n c l u d e st o d e s i g na n di m p l e m e n tp r o c e s s m o d e l i n gt o o l ，o r g a n i z a t i o nm o d e l i n g t o o la n dw p d l s c r i p ta n a l y z i n g a n d i n f l o wc h o o s ea c t i o nn e t w o r kc h a r ta st h e d e s c r i p t i o nm o d e l i n go fw o r k f i o w p r o c e s sb e c a u s ei t i sr e a d a b l e ，n a t u r a la n ds t r a i g h t f o r w a r d , e a s yt ob eu n d e r s t o o db y e n t e r p r i s em a n a g e r w h oi sn o t v e r yf a m i l i a rw i t hw o r k f l o w t os u p p o r ta n yl o g i ct h a tm a yb eu s e di nd e f i n i t i o no fb u s i n e s sp r o c e s s ，a n d i n f l o w s u p p o r ta n d o rs p l i ta n dj o i no fa c t i v i t i e s ，s e tc o n d i t i o no nt r a n s i t i o n s t h i ss y s t e mh a sf u l l y t h o u g h to v e r t h ei n t e g r a t i o no f a p p l i c a t i o na n dh a sd o n ed e e pr e s e a r c ht or e l e v a n td a t aa n d p a r a m e t e rp a s s i n g w ed e s c r i b e dt h ep a r a m e t e rd e c l a r a t i o no fs u b f l o wa n da p p l i c a t i o n ，a n d p a r a m e t e rp a s s i n gm o d e w e d e s i g na n d i n f l o wt h r o u g ho b j e c t o r i e n t e dm e t h o d ，p r e s e n t e dt h ec l a s sd i a g r a m o f p r o c e s s m o d e la n do r g a n i z a t i o nm o d e li nu m l t oe n a b l ea n d i n f l o wc h a n g em o d e lw i t ho t h e rw o r k f l o wp r o d u c t ，w eu s ew p d l s c r i p ta ss e m i f i n i s h e dp r o d u c t t h ep r o c e s sd e f i n i t i o nt o o lg e n e r a t ew p d ls c r i p t ，t h e ng e t i n f o r m a f i o nf r o mt h e s c r i p tt op u ti n t od a t a b a s e k e yw o r d s ：w o r k f l o w , w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，p r o c e s sd e f i n i t i o n i l 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：鲐扩本 日期：2 t ，口手年f 月口日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段傈存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密瓯 ( 请在以上方框内打“4 ”) 学位论文作者签名：辫吵厶 日期：2 一笋年5 月汐日 指导教师签名： 日期：伽吖年，月，飞日 华中科技大学硕士学位论文 1 1 研究背景、目的及意义 1 绪论 1 1 1 研究课题来源 本课题是华工安鼎信息技术有限责任公司设计的关于一个应用于电子政务的工 作流管理系统，目的是为了配合安鼎公司自主开发的安全加密数据库系统在电子政 务方面的应用。由于国内外的工作流平台都没有提供与之配套的接口，所以必须对 工作流管理系统进行定制与剪裁，并针对具体应用添加相关代码，提高公司产品的 开发效率。该系统由一个工作流管理系统开发小组协作完成，本课题是其中的一部 分，主要对工作流可视化过程定义工具和组织模型定义工具进行设计和实现。 1 1 2 研究背景、目的及意义 工作流概念最早起源于办公自动化系统，它是人们为了提高办公效率，针对工 作中具有固定程序的常规任务提出的一个概念，目的是把一些繁锁的重复工作交由 计算机自动执行，让办公流程得以加速完成“。工作流自动化会为企业及各类组织 的业务开展带来极大的便利和效益，所以工作流管理技术被纳入计算机支持协同工 作( c s c w ) 领域，并作为一个研究分支。随着世界经济一体化的加深，知识经济时代 的来临，世界范围内基于信息技术的市场竞争日趋激烈。为了增强竞争力，现代企 业决心将企业内部或企业之间的工作流程实现自动化，将传统的以职能为本的组织 结构和运作机制转变为以过程为中心的管理模式，从而使过程的信息集成成为了这 场改革的中心问题。为了解决这个问题，业界把注意力投到了作为实现信息集成有 效途径的工作流管理技术身上。工作流技术一出现马上就得到了广泛的重视和研究。 时至今日工作流管理技术已经成功的运用到图书馆、医院、保险、金融等行业，更 应用在工业，特别是制造业领域。 进入2 0 世纪9 0 年代，随着计算机与网络技术的迅速发展，特别是i n t e r a c t 应 用日益普及的情况下，现代企业的信息系统的分布性，异构性和自治性的特征越来 越显著，相应的企业信息资源也分布在异构的计算机环境中，信息源之阃的连接出 华中科技大学硕士学位论文 现松散耦合的特点卜”。在这种大规模的分布式环境下高效的运转相互关联的任务， 并且对执行的任务进行密切监控已经成为一种发展趋势。在这种技术背景下，工作 流管理系统也由最初的创建无纸办公环境，转而成为实现业务流程自动执行的必要 工具。这样的转变，把工作流技术带入了一个崭新的发展阶段，使得人们从更深的 层次、更高的领域对工作流展开了研究。 目前，作为支持企业经营过程重组( b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ，b p r ) ，经 营过程自动化( b u s i n e s sp r o c e s sa u t o m a t i o n ，b p a ) 的一种手段，工作流技术的研 究应用日益受到学术界与企业界的重视p 。“。许多大学和研究机构也致力于工作流 技术的进一步发展，开展了一系列研究项目，取得了显著成果。 不论在哪种工作流技术系统中，所有的活动都是以过程定义为基础而展开的， 过程定义的构造、交换、修改也都是核心操作【l + ”j 。因此，过程定义在工作流系统 中的作用极为重要，有必要对过程定义及工作流过程定义工具进行研究。 1 2 国内外研究概况 在全球范围内，目前对工作流的技术研究以及相关的产品开发处于繁荣阶段。 最近几年，工作流管理市场实现稳步增长，更多、更新的技术被集成进来，文件管 理系统、数据库、电子邮件、移动式计算、i n t e m e t 服务等都已经容纳到工作流管理 系统之中b 6 - 1 8 1 。由于企业管理者在工作流，尤其在b p r ( b u s i n e s sp m c e s s r e e n g i n e e r i n g 。企业流程再造工程，又称公司再造) 上的管理思想研究和实斟1 9 - 2 0 1 ， 以及i t 界在技术上的实现和新技术的不断融合，而导致对工作流的不同角度、不同 层次的理解和认识，从而出现了各种特点的多种工作流管理系统。国际上，较著名 的研究机构和相应的研究方向主要包括以下几个佯。“j ： 1 i b m 公司：在已有产品f l o w m a r k ，m q s e r i e s 的基础上，着手研究基于“信 息传送”的分布式工作流系统e x o t i c a f m q m 。 2 瑞士苏黎士大学：将工作流建立在事件和服务的基础上并提供了支持分布式 工作流的b r o k e r s e r v i c e s 模型以及它的实现平台e v e 还定义了相应的语言用于 描述工作流，以保证工作流实现的正确性。 3 美国麻萨诸塞州大学：主要研究c r e w ( c o r r e c t & e x e c u t i o no fw o r k t l o w ) 项 只，努力解决并发事件对共享资源的影响，提供了错误处理机制，力图使工作流能 2 华中科技大学硕士学位论文 协调进行。 4 北卡罗莱纳州大学：主要研究工作流的管理。在分布式工作流方面主要致力 于并发调度，并定义了一套辅助的形式化语言。 5 m a t s h u s h i t a 实验室：设计了一个i n c a s 模型，将具体执行中所牵涉的信息 资源保存在一个对象中，即信息载体。 近年来国内也出现了许多专门从事工作流开发的公司，这里列举几例： t i - s o f t w o d d 集团( 台湾和大陆的十家公司组成) 制作的“天舵软件流”该产品 功能丰富，在人员管理方面，引入回报体系、稽核体系和代理人等概念，对组织结 构的管理手段丰富；流程管理方面，不但可以监控流程的运作，还可以查询流程中 处理的文档，文刊快照；支持流程间的协同；模型定义方面，采用编程的方式，建 立模型，虽然描述能力较强，但方便性和易读性差，只能由专业人员完成模型定义。 2 大连东软士通软件有限公司制作的工作流及o a 办公自动化产品w o r k f l o w 2 0 0 0 它提供可视化的组织图定义、可视化的工作流程定义、可视化的表单定义、工 作任务自动提醒、全w e b 方式运行、跨平台运行、符合j 2 e e 标准的j a v a 三层架 构解决方案、提供第三方开发的a p i 接口、提供x m l 标准接口、符合m f m c 标准。 3 北京奥索汉泰公司制作的a u m f l o w ：它是在n o t e s d o m i n o 平台上开发的 一套工作流软件产品，采用b s 结构，办公自动化的功能较强。对流程也支持方便 的跟踪、监控和统计，但对复杂流程无能为力。 4 火焰山局域网办公自动化软件：b s 结构的协同办公平台，架构于3 c 的工作 流，项目管理，档案管理，客户关系管理( c r m ) ，网站建设，网页设计解决方案。 并可与m i s j c r p l m r p d r p s a p 电子商务、物流系统自由撬接。 1 2 1 目前工作流产品的缺陷 尽管目前工作流产品市场空前繁荣，并且持续保持增长势头，但是从工作流系 统的实际应用状况来看，还远未达到人们所期待的普及状态，在经营过程中采用工 作流管理系统的企业仍只是少部分，而这些系统的应用范围也很有限，并不能全方 位的支持企业的关键业务流程。工作流管理系统的现状很大程度上是由商业系统提 供的功能所决定，这也是目前工作流管理系统缺陷的主要来源，许多工作流产品在 开发的时候没有清晰地了解用户的需求，因而造成当前工作流产品存在以下几个问 题1 2 4 2 6 1 ： 1 华中科技大学硕士学位论文 1 缺乏互操作性：各个工作流管理系统之间，互相不兼容，这主要是出于缺乏 统一的标准。目前，大多数工作流产品的生产厂家己经意识到这个问题，他们加入 了工作流管理联盟并提出了一套工作流管理系统的标准。主要工作包括：开发了一 套a p ! ，保证以一致的方式访问工作流管理系统的服务和功能，为工作流管理系统 之间和管理系统与应用程序之间规定了交换格式和协议，统一了工作流模型。使得 不同工作流管理系统的工作流定义可以相互使用。 2 当出现错误时缺乏正确性和可靠性的支持：工作流实例在运行过程中，有可 能出现多个活动同时访问共享资源的情况，各个活动在数据操作上会相互重叠，为 了保证系统能够正常运行，必须进行并发控制，防止出现“脏数据”等现象。另外， 当工作流非正常中断时，如何恢复数据的一致性也是需要解决的问题。目前大多数 工作流产品在这两方面还有待进一步开发。 3 性能问题：目前的大多数工作流产品无法满足企业对每天处理上万千个，甚 至每小时几千个业务的需求。 4 缺乏对工作流进行分析、仿真和纠错的工具。 5 底层通信平台不够完善，异构系统的通信技术并不成熟，造成了企业应用工 作流系统的额外负担。 6 在企业实施的复杂性：工作流应用的开发不仅仅是过程的定义，还需要完成 其他许多任务。比如，对外部的应用系统进行封装、建立工作流引擎运行所必须的 分布式计算环境、设计开发相应的用户界面等等。目前的工作流产品几乎不能为 这些任务提供什么有力的帮助，所有的工作流应用都需要工作流产品供应商与应用 开发人员进行很长时间的合作才能最终完成。另外，工作流系统的实施给企业带来 的不仅仅是技术上的变化，同时也会对企业原管理制度造成一定的影响，这也是对 企业的一种冲击。 总的来说，工作流技术在过程定义、执行控制和仿真方面存在着自身的不成熟。 1 2 2 工作流产品的发展趋势 日前，工作流管理领域的研究热点主要集中于【2 7 2 9 】： 1 工作流过程建模：包括工作流过程模型和过程语言方面研究。前者是对业务 流程的计算化描述，概括了实现流程所需的各种必要信息：如流程开始和结束条件、 组成该过程的各个步骤、步骤间的信息传递规则以及所需调用的应用1 二具等等。模 4 华中科技大学硕士学位论文 型一般透过文本或图形化的过程描述语言来实现。目前，己提出了许多具体的模型 和描述语言，有待进一步的统一。w f m c 在规范化方面起了很大的作用。此外，基 于各种形式化工具，对工作流模型性能进行分析和评价，也是建模过程中极为关键 的环。 2 基于w e b 的工作流：随着w w w 的迅猛发展和普及，许多w f m s 产品开始 支持各种各样基于w e b 的应用，支持w e b 的优势不仅在于不需要安装特定的客户 端软件，而且便于系统资源的统一管理。目前的产品还仅限于允许在浏览器中初始 化和控制工作流。随着将来更多技术的支持，在i n t e r n e t 上包含多个w e b 工作流服 务器的跨企业的工作流系统必将成为现实。 3 工作流中的移动计算：目前w f m s 体系结构大都集中于c l i e n t s e r v e r 模式。 客户与服务器间的实时连接、频繁交互势必造成网络拥塞和资源瓶颈，支持移动计 算的分布式环境就是在这种背景下提出。移动客户只需周期性地与工作流服务器建 立连接，接受工作任务或提交工作结果，从而减轻系统和网络的负荷，极大地提高 远程办公的效率。多a g e n t 、移动a g e n t 技术为工作流管理的移动计算提供了强有 力的支持。 4 分布式工作流：工作流管理系统从支持单个工作组环境开始，现在逐步提高 到企业级的功能需求，这样单个工作流程就要允行跨越广域网上的多个服务器和 客户端，通过并行计算、资源共享、分布操作使其可扩展性、可管理性得以充分体 现。然而，随之而来的是需要考虑分布式系统的安全性和互操作性。 5 工作流互操作；互操作的研究主要包括两方面。工作流模型的互操作和工作 流系统的互操作。微观层的模型互操作包括研究单个模型内或多个模型间的活动可 互操作性，以及如何检测、分析产生的冲突，并提供可行的解决方案：宏观层的系 统互操作则包括系统内部协议定义、程序接口、数据共享的可互操作以及工作流系 统如何嵌入到其他业务系统，或如何实现与其它异构系统的连接，工作流互操作是 工作流管理技术目前研究中的一大难点。 6 工作流事物管理：事务管理是数据库技术中的一个重要概念。每个事务具有 a c i d 特性，郎原子性( a t o m i c i t y ) 、一致性( c o n s i s t e n c y ) 、独立性( i s o l a t i o n ) 和持续 。眭( d u r a b i l i t y ) 。事务交易管理充分保证了数据操作、数据存储、系统管理的正确性、 可靠性和可管理性。目前高级事务模型己在各个领域得以应用，但在现有的工作流 产品中还不篚显示地得以支持。 1 华中科技大学硕士学位论文 1 2 3 工作流的基本概念及主要技术 不同的研究者和工作流产品供应商从不同的角度给出了工作流的不同定义，工 作流管理联盟( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n ，w f m c ) 给出了如下定义： 工作流：业务流程的全部或部分自动化，在此过程中，文档、信息或者任务按 照一定的过程规则流转，实现组织成员间的协调工作以期达到业务的整体目标。 工作流管理系统( w f m s ) ：一种能定义、创建和管理工作流执行的系统。它可 以通过一个或多个工作流引擎来运行，并能解释过程定义，与工作流参与者交互， 在需要时还要引用i t 工具和应用】。 工作流为我们提供了一种手段实现应用逻辑和过程逻辑分离，这使得可以在不 修改具体功能模块实现方式( 硬件环境、操作系统、数据库系统、编程语言、应用开 发工具、用户界面) 的情况下，通过修改( 重新定义) 过程模型来改进系统性能，实现 对生产经营过程部分或全部地集成处理，有效地把人、信息和应用工具合理地组织 在一起，提高软件的重用率，发挥系统的最大效能。正因为这些原因，在企业应用 中，工作流经常与经营过程重组相联系，完成对一个组织( 或机构) 中核心经营过 程( 或称为关键经营过程) 的建模，评价分析和操作的实施i j “。 工作流管理系统为企业的业务系统运行提供一个软件支撑环境，非常类似于在 单个计算机的操作系统，只不过工作流管理系统支撑的范围比较大，环境比较复杂 而已，所以，也有人称工作流管理系统是业务操作系统( b u s i n e s so p e r a t i n gs y s t e m ， b o s ) 。在工作流管理系统的支撑下，通过集成具体小业务应用软件和操作人员的界 面操作，才能够良好地完成对企业经营过程运行的支持。所以，工作流管理系统在 一个企业或部门的经营过程中的应用过程是一个应用软件系统的集成与实施过程。 目前工作流管理系统的功能从比较高的层次来抽象，可阻分为3 方面： 1 建立阶段功能：主要考虑工作流过程相关活动的定义和建模功能。 2 运行阶段的控制功能：在一定的运行环境下执行工作流过程，并完成每个过 程中活动的排序和调度功能j 。 3 运行阶段的人机交互功能：实现各种活动执行过程中用户与i t 应用工具之 间的交互。 为完成上述功能，工作流管理系统需要考虑众多因素，w f m c 提供了一个工作 流管理系统的工作流参考模型( 图1 1 ) ，它说明了工作流的体系结构、应用接口及特 6 华中科技大学硕士学位论文 性，主要目的是为了实现工作流技术的标准化和开放。在这里，工作流管理联盟着 重说明了五类接口【3 3 3 卯： 图1 1 工作流参考模型 接口i ：工作流服务和工作流建模工具间的接口，包括工作流模型的解释和读 写访问。使用标准定义接口具有很多好处。首先，它实现了建模环境和运行环境的 分离，使用某种建模工具创建的模型可以运行在不同工作流产品上。其次，它实现 多个了工作流产品可以协同工作，共同构成一个工作流执行服务，并运行根据同一 个过程模型所生成的过程实例。接口1 的a p i 主要覆盖了以下几个方而的功能：通 信建立、工作流模型操作、工作流模型对象操作。 接口2 ：工作流服务和客户应用之间的接口，这是最主要的接口规范，它约定 所有客户方应用和工作流服务之间的功能访问方式。接口2 主要定义了以下几个方 面的功能：通信建立、工作流定义操作、过程实例管理功能、过程状态管理功能、 任务项列表任务项处理功能、数据处理功能、过程监控功能、管理功能和应用程 序激活。 接口3 ：工作流引擎和应用间的直接接口。这里的应用程序是不需要人工参与 的自动应用，因而此接口的工作只需包括通信建立、活动管理功能和数据处理功能。 接口4 ：工作流引擎之间的互操作接口。为了实现工作流引擎之间的互操作， 需要提供如下功能的w a p h 连接的建立、对工作流模型和其中对象的操作、过程 实例控制和状态函数、活动管理函数和数据处理函数。 7 华中科技大学硕士学位论文 接口5 ：工作流引擎和工作流管理工具之间的接口。接口5 主要是为了实现对 工作流的管理和监视。包括以下方面：资源控制、角色管理、用户管理、过程实例 的管理、状态管理、审核管理。 参考模型中各部分功能如下： 1 工作流执行服务 它由一个或多个工作流引擎组成( 在分布环境下，由多个工作流引擎组成) 提供 了过程实例执行的运行环境，工作流执行服务的主要功能是： ( 1 1 解释流程定义，生成过程实例，并管理其实施过程。 ( 2 ) 依据工作流相关数据实现流程活动导航，包括顺序或并行操作、期限安排等。 ( 3 ) 与外部资源交互完成各项活动。 ( 4 ) 维护工作流控制数据和工作流相关数据，并向用户传送必要的相关数据。 工作流执行服务通过下面两种途径使用外部资源： ( 1 ) 客户应用接口：工作流引擎通过任务项列表管理器来管理资源，任务项列表 管理器负责从任务项列表中选择并监督任务项的完成。任务项列表管理器或用户负 责调用应用工具。 ( 2 ) 直接调用应用接口：工作流引擎直接调用相应的应用来完成一项任务。这主 要是针对基于服务器的无需用户参与的应用，那些需要用户操作的活动刚通过任务 项列表管理器来调用。 在分布式的工作流执行服务中，多个工作流引擎系统协同工作，推进工作流实 例的执行，每一个工作流引擎控制过程一部分，并使用相关的资源和应用工具，这 种执行服务需共同的命名和管理范围，便于过程定义和用户t 应用名称的一致，分布 式的工作流系统采用特定的协议来同步各工作的工作流。执行服务中这些协议是因 厂家而异的。当选用不同的工作流系统产品时，各工作流引擎之间需要一个标准来 进行过程实例的生成，能够在异构的工作流引擎间转递过程、子过程及活动，支持 共同的管理职能。 2 工作流引擎 是一个为工作流实例提供运行执行环境的软件的服务或“引擎”。它主要提供以 下功能： ( 1 ) 对过程定义进行解释。 ( ) 控制过程实例的生成、激活、挂起、终出等。 8 华中科技大学硕士学位论文 ( 3 ) 控制过程活动间的转换。包括串行或并行的操作、工作流相关数据的解释等。 ( 4 1 支持用户操作的界面。 ( 5 ) 维护工作流控制数据和工作流相关数据，在应用间传递工作流相关数据。 ( 6 ) 提供一个用于激活外部应用并提供工作流相关数据的界面。 ( 7 ) 提供控制、管理和监督的功能。 3 工作流建模工具 主要用于分析、建模、描述并记录经营过程。它输出一个能被工作流引擎动态 解释的过程定义。不同的工作流产品其过程模型定义工具输出的格式是不同的，接 口1 不仅使工作流的定义阶段和运行阶段分离，使用户可以分别选择建模工具和执 行产品，还可以使不同的工作流产品合作提供一个过程定义的运行服务环境。 4 工作流管理工具 主要负责对工作流实例的运行进行监控。管理员可以通过工作流管理工具获得 目前各个活动的运行情况报告，并干预实例的推进。 1 3 课题的主要研究工作 本课题所研究和将要完成的工作包括： 1 实现工作流组织模型可视化定义工具。采用可视化的定义工具将方便的定义 组织中人员的角色以及所在部门。并将所定义的信息直接存入数据库。方便在工作 流过程定义的时候对有关信息的调用。 2 实现工作流过程定义工具。本课题将采用活动网络图描述工作流过程，通过 活动分支连接的与或逻辑、变迁的条件以及同步异步模式满足了实际应用中的全 部逻辑要求。工作流的引入将使过程模型定义具有模块化的特性，更加灵活方便。 充分考虑应用程序的集成，将对相关数据和参数传递做细致的研究。 3 遵从w f m c 提出的元模型，根据过程定义信息将自动生成完全符合w f m c 规范的w p d l 脚本。并可以通过w p d l 脚本解释程序对工作流过程模型进行图形 化的输出。 9 华中科技大学硕士学位论文 1 4 小结 本章主要介绍了本课题来源、工作流的发展、国内外研究状况、工作流的发展 趋势、工作流的基本概念、主要技术和w f m c 提供的工作流参考模型。在本章的 第三小节概括了本课题所将要作的主要研究工作。 0 华中科技大学硕士学位论文 2 工作流模型 从上章已经知道目前工作流管理系统都提供1 建立阶段功能2 运行阶段的控 制功能3 运行阶段的人机交互功能。由于本文是研究工作流过程定义工具的，现主 要对工作流建立阶段功能进行介绍和研究。 2 1 过程建模 工作流管理建立阶段的功能主要完成业务流的计算机化的定义。在这个阶段， 利用一个或多个建模技术与工具，完成实际业务流程到计算机可处理的形式化定义 的转化，所得到的定义通常可称为过程模型、过程模板、过程元数据或过程定义u “。 由此，在工作流建立阶段主要完成过程建模工作。在w f m c 定义的工作流管理系统 中，将过程建模得到的结果统称为过程定义。过程建模是业务流程分析与业务流程 重组的重要基础，过程建模主要解决如何根据过程目标和系统约束条件，将系统内 的活动组织为适当的业务流程的问题。 过程建模的作用体现为： 1 用于准确描述企业的业务流程，供流程分析和优化( 如业务流程重组) 使用。 2 用于在不同的组织和信息系统，共享业务流程知识。 3 用于企业c m s 实施，根据色痕迹的企业过程，模型进行相应的功能构件配 置，使得所建立的系统能够按过程实现横向集成，而不是按传统的部门划分结构实 现纵向集成，从而满足企业核心价值流的要求。按过程模型进行系统构件配置还能 够实现柔性更好的过程集成。 4 用于开发新的业务流程，以满足不同业务需求和企业动态结构变化。 2 2 工作流模型 工作流模型是对工作流的静态描述，是通过对企业、业务过程进行抽象从而建 立起来的基于约束条件和任务目标、符合现代企业活动标准和规范的业务过程运作 模型【3 7 瑚】，根据模型内在的约束和条件，可以有效地规范企业业务过程，为实现企 l i 华中科技大学硕士学位论文 业业务过程的计算机化提供参考。工作流模型应该完整地提出支持工作流定义的概 念，为建模用户提供工作流定义所需要的组件或元素。理想的工作流模型能够清楚 地定义任意情况下的工作流，能够适应用户在建模过程中所提出的各种要求。 工作流模型在运行期由工作流引擎来解释，并作为模板来创建和控制其实例。 创建、交换和修改一个工作流模型对于各种层次的工作流管理系统来说都是核心操 作。工作流模型包含描述一个过程所需要的所有信息。这些信息包括过程的开始和 完成条件、构成过程的活动以及进行活动间导航的规则、用户所需要完成的任务、 可能被调用的应用、工作流引擎的引用关系，以及所有与工作流相关的数据的定义。 过程模型定义还可能引用组织模型中组织结构、角色信息。 对工作流模型的评价可以根据以下四条标准： 1 表达能力丰富：模型要提供丰富的建模概念，使得由大量约束集合而成的元 素能够在模型中被直接表达山来。 2 易理解：不论是专家还是普通用户，都能较容易地理解模型含义。 3 最小化：模型中的概念不重叠，每一个基本概念都有它特定的意义。 4 形式化：模型定义能够作为现实对象的形式化描述。 2 3 工作流过程定义接口( 接口1 ) 分析 工作流过程定义接口是指工作流建模工具与运行时的工作流管理软件之间的接 口。它用于支持过程定义( p r o c e s sd e f m i t i o 舢在建模工具与执行服务之间或工作流产 品之间的交换( a pp r o c e s sd e f i n i t i o ni n t e r c h a n g e ，过程定义交换) 。过程定义是业务流 程的形式化描述，用于支持工作流建模和过程的执行。过程定义由一系列的话动 ( a c t i v i t y ) 及这些活动间的关系、过程开始结束条件以及一些关于个体行为的信息， 如组织成员、相关应用及数据等信息组成。使用接口1 支持的过程定义交换标准可 以把定义过程和执行过程分开，使得由一个建模工具产生的过程定义可以作为两个 不同的工作流运行产品的输入，从而用户能够独立地选择建模工具与运行产品，有 利于组织机构使用最优化的产品组合。可以把标准的过程定义输出到不同的工作流 产品中从而使这些产品可以合作提供一种分布式的工作流执行服务；可以在过程运 行时通过访问标准的过程定义对过程实行控制，并可让授权用户修改过程定义。此 接口具体提供了以下三方面的内容： 华中科技大学硕士学位论文 1 给出工作流过程定义的元模型，它描述了过程定义中的实体集合、实体间关 系及实体的属性。 2 在实体模型的基础上定义了一种标准的工作流过程定义语言( w p d l ) ，过程定 义的交互格式通过w p d l 描述来表示。 3 给出工作流运行系统与过程定义工具之间的a p i 函数集，以此提供访问过程 定义的公共方法。访问有三种方式：只读、读写、只写，通过此a p i 可以访问过 程定义内的单个元素，如参与者的信息、调用应用的信息等u 。 过程定义接口由图2 1 所示。 过程结构 活动与路由 角色与参与者 触发条件 应用程序调用者 图2 1 过程定义交换 图2 1 展示了建模工具与工作流执行服务的交互，定义工具定义的结果是标准 的过程定义交换格式，工作流执行服务对其解释并执行或通过相关的a p i 访问过程 定义中的某些元素。 2 4 工作流的元模型 元模型一般是指描述模型的模型，工作流的元模型就是用来描述工作流模型内 在联系的模型1 4 。 由于工作流不仅需要明确地表达经营过程中的活动以及活动间的关系，还要对 活动间所传递的信息、活动的执行实体、活动所需要的资源等方面进行定义，因此， 人们便在工作流模型中加入了描述数据、组织、资源的部分。 工作流管理联盟定义的元模型中，提出了工作流相关数据、工作流控制数据及 工作流参与者、角色等概念，下面我们结合图2 2 来详细讨论每一部分。 华中科技大学硕士学位论文 弓 图2 2 工作流过程定义元模型 1 工作流过程定义( w o r k _ f l o wp r o c e s sd e f i n i t i o n ) 描述了过程自身，即i d 和文 字性描述，并提供了其它和过程定义管理相关的信息( 创建日期、创建者等、，以及 在过程执行期间使用的信息( 初始化参数、执行优先级、检测时间限制、通知的对象、 模拟属性等) 。过程定义反映了企业经营过程的目的，即该过程要实现的目的和最终 达到的目标是什么。 2 活动( a c t i v i t y ) 一个过程定义由多个活动组成，每个活动包括过程定义中 的一部分逻辑的、自制的单元。一个活动表示一组通过组织的或系统的资源( 通过成 员分派属性来指定) 和或计算机应用程序( 通过应用程序分派属性来指定) 的组合来 处理的工作。还有其他的一些信息，如：活动的开始终止是由w f m s 自动进行的 还是在资源竞争出现时根据该活动与其他活动的优先级比较来进行的：活动所使用 的特定工作流相关数据w r d ( w o r k f l o w r e l e v a n td a t a ) 等。 一个活动可能是原子的。在此情况下，活动是过程中所指定的自制单元工怍的 最小单位( 虽然每个活动都可能生成几个单独的工作项目供用户调用) 。 一个活动可能是一个子工作流。在这种情况下，活动相当于一个( 单独定义的) 过程定义的执行容器。 一个活动可能被指定为一个循环，这时它作为一个控制活动来控制同一过程定 义中的一组活动的重复执行。在这种情况下这组循环活动通过特殊的循环起始 4 华中科技大学硕士学位论文 终止变迁条件与这个控制( 循环) 活动相连接。 最后，空活动是一种什么也不做的活动( 没有任何相关的资源或应用) ，而它在 活动转移中起路由作用。 活动相应于企业经营过程中的任务。主要反映完成企业经营过程需要执行哪些 功能操作。 3 变迁( t r a n s i t i o ni n f o r m a t i o n ) 活动之间通过变迁相联系。每个变迁有3 个基 本的属性：前继( 舶m ) 活动、后续( t o ) 活动、变迁条件。从一个活动向另一个活动的 变迁可以是条件的，也可以是无条件的。一个过程中的变迁的结果是使活动并行或 串行工作。变迁对应于企业经营过程中的业务规则和操作的顺序。 4 工作流成员声明( w o r k f l o wp a r t i c i p a n td e c l a r a t i o n ) 工作流成员声明描述了 充当过程定义中活动的执行者的资源。这种资源被活动中的“执行者”属性指派去 执行该活动。工作流成员声明并不必须指某个人，但是它可能会指定一组拥有相应 技能或责任的人，或者是机器自动装置。 5 组织模型( o r g a n i z a t i o n a lm o d e l ) 组织模型使得复杂的成员表示的求值成 为可能，这种成员表示可能包括业务功能、组织实体及其相互关系。这样在进行过 程中的活动定义时，不仅可以指定某个特定的人是这个活动的参与者，而且可以将 活动与组织实体或角色进行关联。过程定义指定完成某相活动的组织实体或角色， 而不是定义具体的人员，在工作流执行环境中，工作流执行服务负责将组织实体或 角色与特定的参与者进行连接。这样做的好处是不仅可以增加过程定义的方便性， 而且还可以提高工作流执行服务的灵活性。 6 应用程序声明( w o r l f f l o wa p p l i c a t i o nd e c l a r a t i o n ) 用于描述那些可以为工作 流部件所调用的i t 应用( 在活动的应用程序分派属性中指定) ，以完全自动化或仅仅 支持与各个活动相关的处理。这些应用可以是一般的工业工具软件、特定部门或特 定企业的应用组件或是在w f m s 架构上实现的本地化的应用程序。 7 工作流相关数据( w o r k f l o wr e l e v a n td a t a ) 指与业务流程相关的数据。 w f m s 使用这些数据确定工作流实例的状态转移，例如过程调度决策数据、活动之 间的转移数据等，工作流相关数据既可以被工作流引擎使用，也可以被应用程序所 调用。 8 系统及环境数据指被本地系统环境所维护的数据。这些数据可以被工作流 活动所存取，或者是被w f m s 用来决策过程调度f 如同w r d ) 。 华中科技大学硕士学位论文 上述实体及其属性组成了最小化过程模型。这个模型在必要时可以通过使用扩 展属性或扩展的库函数来扩展。 2 5 工作流模型交换 不同的厂商采用不同的方法描述工作流模型，形式千差万别。因为以下原因，不 同工作流管理系统之间、管理系统与建模工具之间需要相互交换工作流模型： 1 不同的用户可能希望使用不同的过程定义工具去对业务过程分析和建模。 2 从一个通用的设计容器中对过程定义进行存取和检索，而这个容器可能被几 个不同的定义工具或者是运行系统所存取。 3 为了促进多个工作流引擎在过程执行期间的互操作性，过程定义需要在各引 擎之间传送。 厂i i垂堡型堡堡i d e c l a r e w o r k f l o w 够。 p r o c e s se c r e d i t r e d a p p u c 兀o n l ff i e l d s = a l l c a l le x a c t 供应商特定的 供应两特定的供应商特定的 内部表示 内部表示内部表示 、? 元模型框架 ： 工作流引擎或过程容器 图2 3 工作流模型交换原理示意图 为此，工作流管理联盟( w f m c ) 定义了一套描述工作流模型的脚本w p d l 。作 为一个标准、通用的工作流定义语言w p d l 定义了一个最小集合的工作流建模实体 与属性，提供了一般意义下的公共交换格式。各系统通过w p d l 进行交互的原理可 用图2 3 描述。所有的工作流过程定义工具都可以有自己的内部表示，并可以利通 6 华中科技大学硕士学位论文 用交换格式进行转换。这就要求供应而至少提供以下两个接口( 输入输出层) ： 1 依据公共过程定义语言，将以字符流形式输入的过程定义转换为供应商的内 部表示。 2 依据公共过程定义语言，将以供应商的内部表示的过程定义转换为字符流形 式输出。至于工作流过程定义的传递方式可以是基于a p i 的，也可以是面向批处理 的( 通过文件或内存块方式) 。 2 6 模型的修改 工作流是经常改变的，这就要求工作流系统能适应这种易变性和不确定性。所 以过程定义工具应该能够提供修改流程定义的功能，基本的修改功能可以修改静态 的流程定义，更高级的修改功能可以在运行期间动态修改流程定义。用户动态修改 流程定义，可以满足人们处理事务的一般规则，但其缺点是给系统带来一定的不安 全性。 2 7 几种工作流模型 由于工作流必须首先描述清楚一个经营过程是怎样进行的，因此，许多工作流 模型