（计算机应用技术专业论文）工作流模型仿真及验证技术研究.pdf

南京航空航天大学硕士学位论文摘要工作流过程模型是业务模型的形式化表示。工作流过程模型建立起来以后，如何保证它的正确性及运行性能? 在本文中，这个问题得到了较好的解决。对于工作流模型的语义正确性，只能采取仿真的方法来加以验证，而通过分析仿真运行结果，也可以得到模型的运行性能指标。本文构建了一个基于对象p e t r i 网( o p n ) 的工作流模型仿真环境，将建模工具生成的x m l 格式描述的工作流模型解析出来后，再转换成对象p e t r i 网形式的仿真模型，然后设置仿真参数，将该模型投入仿真运行。而对于工作流模型的语法正确性和结构正确性，我们可以采用数学证明的方法来加以验证。语法正确性比较易于证明，而结构正确性的证明则较难，本文采用了一种基于图归约法的工作流模型结构冲突验证方法，该方法可以检测出工作流模型中存在的各种结构冲突，从而成功地解决了这一难题。关键词：三堡算三燮型堕墨x 蝗三鲤罔壤型验证缜塑煎謇图归约工作流模型仿真及验证技术研究a b s t r a c tb u s i n e s sp r o c e s si sf o r m a l i z e db yw o r k f i o wp r o c e s sm o d e l a f t e raw o r k f l o wm o d e li sm o d e l e d ，h o wc a l li t sc o r r e c t n e s sa n de x e c u t i o np e r f o r m a n c eb ee n s u r e d ? i nt h i sp a p e r ，w ec a nf i n dag o o da n s w e rf o rt h i sq u e s t i o nt ov e r i f yt h es e m a n t i cc o r r e c t n e s so faw o r k f l o wm o d e l ，w es h o u l dr e l yo ns i m u l a t i o nb e s i d e s ，b ya n a l y z i n gt h es i m u l a t i o nr e s u l tw ec a nf i g u r eo u tt h ep e r f o r m a n c ep a r a m e t e r so fam o d e li nt h i sp a p e r , aw o r k f l o wm o d e ls i m u l a t i o ne n v i r o n m e n tb a s e do no b j e c tp e t r in e t ( o p n ) i sc o n s t r u c t e du n d e rt h i se n v i r o n m e n t a l lx m l b a s e dw o r k f l o wm o d e ic a nb ep a r s e da n dt r a n s f o r m e dt oa no p n - b a s e ds i m u l a t i o nm o d e l ，t h e nt h es i m u l a t i o np a r a m e t e r ss h o u l db es e ta n dt h es i m u l a t i o nm o d e lc a nb ep u tt ou s et ov e r i f ys y n t a xc o r r e c t n e s sa n ds t r u c t u r a lc o r r e c t n e s s ，w ec a nr e l yo nm a t h e m a t i c a lm e t h o d ss y n t a xc o r r e c t n e s si se a s yt ov e i l f y , b u ts t r u c t u r a lc o r r e c t n e s si sd i 佑c u l tt ov e r i f yas t r u c t u r a lc o n f l i c tv e r i f i c a t i o nm e t h o do fw o r k f l o wm o d e l sb a s e do ng r a p hr e d u c t i o ni si n t r o d u c e di nt h i sp a p e rw i t ht h i sm e t h o d w ec a nf i g u r eo u ta l ls t r u c t u r a lc o n f l i c t so f w o r k f l o wm o d e l sk e y w n r d s ：w o r k f l o w ；w o r k f j o wm o d e l ；s i m u l a t i o n ；o b j e c tp e t r in e t ；m o d e lv e r i f i c a t i o n ；s t r u c t u r a lc o n f l i c t ；g r a p hr e d u c t i o n工作流模型仿真及验证技术研究注释表英文缩写英文全称中文企称w f m cw o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n工作溅管理联躲x m le x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e可扩展标记语裔x p d lx m lp r o c e s sd e f i n i t i o nl a n g u a g ex m l 进程定义语言c s c wc o m p u t e rs u p p o r t e dc o l l a b o r a t i v ew o r k计算机支持的协同工作c o r b ac o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e r a r c h i t e c t u r e公共对象请求代理体系结构8 p rb u s i n e s sp i o e e s sr e e n g i n e e r i n g企业经营过程燕组b p ab u s i n e s sp r o c e s sa u t o m a t i o n企业经营过程自动化w 走p lw b r k f l o w a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e工作流应用编稷接口w f m sw o r k g l o wm a n a g e m e n ts y s t e m工作流管理系统p d 骓p r o d u c td a t am a r t a g e m e n t产品数据管理矧王pe n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n企业资源计划鬏艇lr e m o t em e t h o dl n v o c a f i o n远程方法谲羁s o a ps i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c o l简单对象访问协议 t t ph y p e r t e x tt r a n s f e rp r o t o c o l超文本俦辕蛰议0 r bo b j e c tr e q u e s tb r o k e r对象请求代理i l o pi n t e r n e ti n t e r - 0 r bp r o t o c o l匿特网o r b 惩协议g d a lg e n e r a ld a t aa c c e s sl a y e r通用数据访问腰j s pj a v as e r v e rp a g e sj a v a 服务器页j w s d pj a v aw e bs e r v i c e sd e v e l o p e rp a c kj a v aw e b 服务开发包i d li n t e r f a c ed e f i n i t i o nl a n g u a g e接口定义语言j d o mj a v ad o c u m e n to b j e c tm o d e lj a v a 文档对象模型o m go b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p对象管理组织p np e t r in e tp e t r i 阏f m sf l u c t u a t e dm a n u f a c t u r i n gs y s t e m柔性制造系统0 粼o b j e c tp o 拄in e t对象p e t r i 溺w p d lw o r k f l o wp r o c e s sd e f i n i t i o nl a n g u a g e工作流过程定义语言驺t dd o c u m e n tt y p ed e f i n i t i o n文拦类整定义d a gd i r e c t e da c y c l i cc - r a p h有向无环图d c gd i r e c t e dc y c l i cg r a p h骞彝毒环强v i糍蕊辘鐾髋炎丈擎礤士零穰谂文1 1 零 畜篱章绪论王终濂替邂按术怒遥年袋凌诗鼙税应薅镁城审辍麓畿凳遂逮游忍顼精搜零之一，已经弓 趣研究机构和企业的蒋媳关注。它的主槊特点爨使处理过程自渤化，使入以及冬季申盛髑置其鼹互之闽垫璃王佟，醴竞藏菜矮王搏。它凝懿一系蘩是义辩怒粼，霓文整、謦惫灏蘩舞莲参鬓密之灏镶遂，璐这裂蘩姆露翁。王嚣浚邋零裁嚣鼹诗雾凝系统之麓憋瓣鹣潦戳实璜黎醛键。王搀流辩穰惫裁灏于雯产斑臻帮办公盆韵诧镤蛾。它是舒辩日常王伟中羹裔萄寇程序的活动丽提出的个概念。融的是通过将工作分烬成定义良好的馁务、角龟，接麓一定鹤拣瓣帮过程露魏褥遮魏经务芬黯宅翻避稽益撩，运戮强毫办辫蔽攀、繇氮妻产或零、瓣薅念鼗玺产经营稽疆水平器金盈童挚力f 1 4 l 。王搀滚楚王露翡露凑惑蓊避疆，按照动态鑫筑鞭先定爻越鬣粼，蘩意器强务胃酸在参与卷之灏鑫爨健递。倦惑秘任务可敷燕在蠛的，也可戳是j p 巍娥虢f 人工潘动 。t 夸爨镁壤豹阕题嚣羼予羔俸漉谣题；鲡办公稳翡纯，计算蔽变羚鲮辏怒王话( c s c w ) 簿都楚工作流瀚例子。1 2 至彳箬溅警理控术麓奔1 2 1 工侔瀛的发袋历程王作溅毅漱褥辑变露玖逡瓣溯0 零筏寒翡办公稳动拖巍强务批懿溪。繁次整曩工嚣滚术谬露逡瀑裂8 0 年代键，毽蕊嚣拿黪骥还没鸯溱蓬浆王露滤蛰壤羝绫您褒。卷瓣簪代，痤嚣蘩凌蕊一兮唷、猿囊懿疆黪，海令您蕊嚣窘豁霄善辫舀羟脊靛焉户器蕊辩专f j 的数据稃取系娥，锫个应用程序之闻要不相干。谯7 0 誉代，挝数据管理部分分攥撩泉，于是产生了辩瓣露饕疆系绞( d b m s ) ，痘蔫系统太大壹| 鏊麓纯了数撼管理工作。刹了8 0 年代，同样地又把用户界灏部分分鹊出来，于是产生了强户界商警理系绫韬t f m s ) 。逐避霞璃u i m s ，藏霹程瘩不礴过多逶警懋窝溪产蕊交互凑馥，荠受臻瘫蕊糕旁骞援馥懿蔫户瑟瑟，方镶了髦声漤黎。瓣零戴中黟，f i l e n e t 秘 e w s t a r 簿公霉零竞癸藩了工露瀵产是帑溪，藤泠疆晕的一撤工律流产品供_ 蕊商。它们把爵像掴瞄、鬣合文梢、结构他路由、爨侧跟踪、关键字豢日l 吼放光盘存聪等功熊缘泠程一起，形成了抟垒嚣支持菜些鼹务浚程懿集蔑王 筝滚攘鍪铸真爱验证按零磷笼诧静软件憩，这便是翠期的工体滚管理系统。典粼躺肖f i | e n e t 予t 9 8 4 颦推出静w o r k f l o 商阁系统，v i e w s t a r 予1 9 8 8 年推出的v i e w s t a r ，i b m 予1 9 8 8 筇推出的i m a g e p k r s 。运鼬集袋佬黎款镣薮浆淹金登麓纯与蕊缎惫邑懿荧键堑努淡辍掇谣了一静菲鬻好黔方法+ 虫嚣罨翌，王 窜流放最拐豢嚣叟之爨起裁是髂为一耱溪离避稷兹系统巢建鼓术焉爨溪赘。更不避鼹予鍪防凌末蕊乎，它获察袋熬凄麓较魏篱攀嚣已f 1 4 】。避入9 0 年往渡务流襁润趱成为倍怠系簌殍淡中的突出闯题，鬻求信息系统毽含工馋溅管璐臻统以支持各转般势流稷的呼声越柬越褒。蕊曼随着诗撩煺是嬲络技本的迅遗发糕，现代企业信息添缎的分布性，异构憔、自治憔的特镪越浓越短著。c l i e n t s e r v e r 体系结撼和分布式处理技术( c o r b a 、w w w 、d c o m 、j a v a ) 熬f -泛壶爨浚湃了这撵一令事实：集中式蔷悫整莲靛薅代辩褥藏惫过去，啜嚣裁之蘸薅是大燕穰酶薅擒努毒式蕊塞处鬻与藏麓撬嚣疑壤。遮释新鼹处瑗穰式稻疵耀耀壤耍求盛臻系绫不铰彼蒙处理摹个麴豫豁，运要能够控黼、懿秣鞠支持处理过襁鹤逻辚，都实现处理过程的自动化或半自动化。在这种背景下，工作流管理系统由煅柳的创建无纸办公臻境麓褥袋受程众监复杂德惫垮壤孛实蠛薤务淡濮叠韵擒行麴必激王聂，这稃豹一个转变，恕王终浚攘瘩蒂入一个崭囊戆发袋餐菠，搜褥太爨蔬更嚣菇次、受广数矮壤对工箨滚鼹舅了爱e 0 4 。爨髓，程惫球范戳海，对王佟滚麓技术研究冁被柱关的产鼯开发谶入了更为繁荣的阶毁，慰辫爨耨的技术放嶷娥逃来，文 牛管理系统、数据摩、电予蠡俅、移动式诗葬、i n t e r n e t 穰务等都e 被容纳剿工作流管理系统之中。工作流产品的市场每年以两使数字的逮发避猛增蛟。市场上王 冬滤产晶发展媳遮，撂统诗，现在静臻上终骞1 0 0多静王馋流产潞在穗囊竞争。葵潦较为霪鳖酌富疆磁麓q s e r i e sw o r k f l o w 、a c t i o n技末公司鹤m e t r o 、f i l e n e t 公霹懿韬s u a ! w o r k f l o 、j e t f o r m 公裁鹣 n t e m p o 等。随着诗舞枫技术静发展，_ 王律流产潞瀚供应商又及时媳将新的技术融入工惟流中，提高产品憾能，使得工作流技术得划不断完善。作为支持企业经营过程重缀( b p r ) 、经营过程蠢确 毫( 戳，a ) 鹣一秘乎羧，工 擘凌技术豹磷究瘦蕊翟虢受爨攀拳辫与金建薨秘重獠+ 诲参太学黎疆突撬稳氆致力予工俘滚技术鹣避步爱器，开袋了一系列瑟究矮器，袋褥了蔑著戆袋暴。1 2 。2 _ = e 律滚的基本概念工作溅遮棒鹣基拳器建是：将企避兹经营过程以诗冀规露瑷谡剃翡男式建立摸墼，熬嚣逡工馋滚警溪系统嚣遮疑藿进程饔蓥勰释疑行，楚蠢实臻叠效馥努滚援懿舀蘑豫。美予= 捧流稳工 皋流管理聚虢的概念一誊没离个统酌定义，不潲晌研究者和工作流产晶供应商从不同的角艘给出了不同的定义。如g e o r g a k o p o u l o s 给! 姓的定义蓬：王 睾滚嫩将一缝 壬务缓或怒激竞戏蒹个经蘩过鞭，p e o p l e s o r 公司飨懋黥定义是：2南露靛窆靛跫盘学硬擎谯论文工作流是用浓实施经营过程实溅的机制。i b m a l m a d e n 研究中心给出的定义是：工作流是经营过矬的一种计算机化的袭示模型，定义了究成整个过程需要的备种参数。这些参数包括对过糗孛每个步骤的定义、步骤间的执行顺序、务孛 以及数摄滤兹建立、每一多骤爨落受夤鞋及每令活动敷嚣萋戆鏖霆翟侉。兔了瞧避工俸瀛藤应露，溢及实瑗不蘑工终滚产麓之簿懿互搡露，t 9 9 3 年星际上成立了个国际组织：i 俸流管理联盟( 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 ) ，它柱工作流管理系统的相关术语、体系缕构以及应用编程接阴( w a p i ) 等方面制定丁系列标准。w f m c 峻绘逛了一个工露流鹚是义：工 睾渡是个建务藏程罄努或金帮戆鲻甘算羲鑫葵魏露，嚣工谗滚警莲系统粼是一拿转箨系楚，它宪痰王嚣滚翡定义秘营璎，并按照在诗簿枫孛颡先定义好斡工捧滤逻辑雅莲= 佟流实例的执行。这些关于工作流的种种定义，爨然表述方式略肖不同，但是基本上都说明这样一个问题，即王作流的经营过程的个计算机实现，黼工作流管理系统则燎这实现的软件环境。墓予殴主定爻狂菠对王 窜漉繁避笈拳翁理簿，我镪虢势莛下定义受礴褥淡及雯容易理簿，辩；工作流t 工作流是一种反魄娥务流程的计算机他的模型，是为了柱先避计算机环境支持下凑观经营过程集成与缀黼过程自动化而建崴的可由工作流管理系统执行的业务糗型。工终漉管理系统：王箨滚管理系统是支持垒照经嫠过程离蓑撬孬势滚楚其蔌嚣过耩熬诗雾援较斧系爨。懑常，工俸瀛管理系统是据运褥农个或多个称巍王体溅机的软件上的用于定义、实现和管理工作流运行的褰软件系统，它和工作流执行者交甄，推进工作流实例的执行，并髓控工作漉弱运萼亍状态。褒工 睾漉管理系绥鞠支撵下，逶避鬃蔽具落憨鲎餐建瘸较 枣零攥揍天羹豁器蘑臻雩誊，方麓够毫赔蟪完藏对企烂经营过程运嚣豁支持。嘲1 1 一个简化的项翱申请流程的有向图表承工作流模燮( 也称为过程定义) ：是业务过程的汁黧机化酌形式袭蕊。它定义的是过程运器中会涉及虽魏各静参数。不嚣熬w f m s 鞭察溪戆工箨凌模墅蹩餐不穗燕交。在晕援懿舆蠢工 乍漉謦毽功熊懿曩统中，遮静袭累楚透适“溪缡鹬”瀚方式完戏敢，困蓝母毅修改工作流疆土的瀚鼹。在后来靛w f m s 中，逐渐出现了饺厢有向匿、条件化有向图、p e t r in e t 、对豫模测、语言动作( l a n g u a g ea c t s ) 理论、熬于约束条件的形式语宙文法表示以及基于目标的知识表示等。避贱系统一般都提供肖个可视化3王豫流捷塞5 5 - n 爱籍躞零醛变靛煎务过冁建模工其，叛使踊户能够激比较塞骢的穷式对实瓣瓣避静过穗递萼亍建模；共得酗提随的豫式化表示。不瀚憋过程模型嚣意熬不鼬灼特点，一个瓣的模型盛该共有懿较爨麴攒逡能力、荔予键嬲、熙予修致以便# 够遗皮不聚变纯的工作环蟪弱要求。热毯1 ，l 辨搴跫一令盘努建摆豁漪舄霪表示，其中舞节点表瑟逡壤串瓣器个嚣节，瑟毒蠢遗鞭襄暴蔽麓豪臻曩系与数据流露荚系。活韵；措鹣是工 乍流中静个逻辑步骤竣称环节。它包含酶信息稳撼：稽始藉络束条僚：两移与戳烧环节中黼粥户：完成既滔确掰瀚躺瘦甭程序或数槲；以及关于媳活动应弼悄宽成的一登限嗣祭件( 茹时间上的限制搭) 。图1 1 所示的工俸流稔一熬怠客鸯五个不鼹瓣塔节，分粼豪录鹣莛一令事懿过程孛蕊不弱骣。楚耧震撼；豢熬是蘩枣王佟瀵过程翁一凌挠- 孬。凌窭餐楚魏簿遗疆孛，w f i m s 褥解爨疆嶷鹃避程定义，爨戚鸯美靛活动安弼著黎攥游援定义孛懿控裁嫂瓣协疆遮些港魂实弼乏黼泌颞序关系，丽辩掇援数掇滚动关聚的滗义完成活确实榭乏阀鑫奄数据蕊送。黢。瞵况下每一个活动嶷俐都将表现为一个工 乍顺( w o r ki t e m , 藏姆由慕令或墓组塌户燕黉怒娥) 。n 魏从用户受度来说，实铡的执行实黪上是由瘸户调熙鞠瘦黪痤璃毽绺辩德群涉及瓣鄹个舔节奋美熬鼗摇避徭簸蠼，跫理蹇之嚣交w t m s 糗据稷应赘篷暴莰露澈螽囊襞蕊箨令繇繁势宝裁提建懿王捧凌，鼹薅遴懿等效褰荚弱燕些爱户对之滋器鼹遴。密托攘次粳籀涟符童蘩整个谶穗瓣完成。菜个薅户所擞黉的所有芏 乍瑷将秘溅篡工作瑷列寝( w o r k l i s t ) 。那些被各环节辫诵角的成用秘伴所魉璎的数攥棱称佟蕊互 常流应霜数据，冀中将有部分将同工作流过程定义一道搿予控带0 工作流豹撬嚣。遮帮分数攥一般效称髂楚王 擘淡耪关数据。z 露流警瑾系统黧主爨功戆如果从比较离的层次来抽粮地考察工作漉管璁弧线，可以簧出蹶谢魄羔终溅管毽系统都挝饿了三静功能【? 】：( ) 建立黔疑璐魏：主要鸯悫工撵浚过疆餮稷荚淫凇懿囊义雾建攒穗鼹。瓷运令徐骚，暴露一夺装箩令建模裴搴与王墓，掩令臻实蓬器黪逸务避蕤转换戒可蔫计簿貔处理静形式住建义。这个形式纯定义肖蹲被称为过程摸粼、过程穰板、过程元数撼躐过程定义。在w f m c 定义的工伟汛鬻蠼系统中，将遵拣建模褥到的络杀统称海造糕定义。( 2 ) 逡躲羚羧豌装誊爱憩；程霆魏逛霉繇境下，挟行王 絮流遭程，势芜蔽霉令建褪书滤凌蕊簿旁餮谲爱翁麓。赛邀淤段，王馋滚瓠嚣骚务瓣捷臻工臻漆搂黧瓣述戆攮务遥彀避抒褪始凭，逶度程监控过粳中每个活秘的y 执行，褒鼹蒙a 工介入龅场台宠皴诗簿撬臆蠲软佟与搡依人员的文豆。这样，工作流执舒服务实现了衣模烈巾定义的经营过穰姆观嶷擞癸中实际遭程之溯躲连接。这个连接通过王撵流执褥激势墨残髑较耱、操圣鏊入鼹之溺懿交互丑褒索靛空靛关大学硬孥键德义来完成。蜜飙这个连接的核心功能是工作流管理软件，工作流管理软件又叫工作流机或工作流引挚。( 3 ) 避行阶段约人机交互功熊：赛现各静活动执行过程中翅户与i t 斑爆王具之阉翁交互。在工嚣瀛管理系统酶运褥建凝中，天稳应蘑楚瓷茂整个鼗蚤遘程龄蕊镕。工作瀛定义工具、工作流执行服务和任姆袭管理器都是为究成救务过程和支掩人员工作提供的运行环撬和工具。因此，工作流管理系统除了提供农建模阶段建模人掇使用建模工具进行过穰建模的人机交互以外，还应该提供运行阶段的入机交互功能，主要包括两个方垂：一怒罄部门靛业务大黧接照王 筝滚任务袤管理器疆镤靛任务瑗，宠畿其蒋熬翌努楚理王 孥( 簿填写表辏、寝稳令瘟焉橐谤冀生产诗露、查诲露枣游撬等) ，二是具京鞍黼驭务懿系统管理久鼷搜瘸王 乍流管理系统摄撰的系统煎掩王暴采梭查、篮视系统的执行情况，对于系统中出现的以外情况避行紧急处理，如终止、恢复某个过程实例的执行，改变某个活动的状怒以便于整个系统能继续执行等。工作流繁理系统三个功能之间的关系如图1 2 所示：盈1 2 工锯溅喾理系统约功能爱关蓉示意麴露蠹诗舞麟变持翡罄嚣z 黪( c s c w g 爨亵麓一个裳要方逮，工薄瀛管溪漪主要嚣标是逶遂调露套蔑鹃信息资源与人力资源徕协调、控务过褪中鹊各个环节，使之掖照定的顺序依次进行，从而窳现业务过程的自动化。从c s c w 研究的角度来说，w f m s 是一种支持人们之间异地、辨步协作的一种群件鬟缆，它是群件系统从支持同步的、非结构化协作( 如各种察耍会议系统、协滔设计支持系绫、渗溺编辑系绫笛) 囊善支持形式纯、络替逸镑薅敦遵步发曩。1 2 4 工作流管理系统分类综合鸯趱蹋箭的工作流管理产鼎带场，根据所蜜现髂业务过程、底鼷露域技寒及5工撵溅搂鐾劈真及验证羧术磷襄任务项传激机制，可以将工作流篱理系统及其产品划分为不同的类型。根据所嶷现的业务过程，二t 作流管理系统可分为四类：管璐缴工作流( a d m i n i s t r a t i v ew o r k f l o w ) ：张这类工箨漉中活动可以颧定义芽豆畜一套翁攀靛程务强镶褒裂，姆懿，丈学里赘潺穗逸譬，竞残论文嚣熬学位宰请等。滚定激z 佟流( a dh o cw o r k f l o w ) ：与管溪登王撵流耪钕，餐般越袈楚理募常或发生奄盹念比较小的情况，谢时甚至是只出现一次的情况，这与参与的用户有关。协作粼工作流( c o l l a b o r a t i v ew o r k f l o w ) ；参与潜和协作的次数较黟。在个步骤上可能殿艇发生几次真到得到菜种结果，甚至可熊逐回到前一阶段。 生产受王终漉( p r o d u c t i o nw o r k f l o w ) ：实现鬟瑟瓣遂务过程麴工撵浚，特襄是与堑务缀鼗懿翡蕤蹇接襄美熬王 擘滚。与管理鳌王- 肇浚穗篦，生产墼王佟滚一羧应蘑在丈援谈、麓杂的彝异稳懿环蟪下，整个过程会渗投许多入和不同懿缀拣。根据底艨实现技术，可将王作流产品分为三擞：以邋讯为中心：以电予邮件为底层的通讯机制。这种类型的工作流管理系统适合于协作型工佟沆和不确定型王 譬漉，葡不适于生产型工 乍流。颤文糍必孛心；基予文楼瓣鸯，它霉势赛应题懿交互鳇力夺袋。诲多器予表嚣蓉蓬墼王终滚霹戮雳戮文毯为中心麓王 车滤实蘧。以j 建秘为中心：这种工 皋流系统对应生产型王作流。它们一般建立柱数据库之上，有自融奄阁的通信机制并鼠提供了同外部进行淀越的接口。根据d e l p h i g r o u p 的报告，5 年前工作流产品计了妫几乎被过程类产鼎独占，但到1 9 9 7 年，以过程菇孛心蕺产鑫侵占s 4 筠枣场，城文楼为中心熬占3 2 ，以运谖为孛心静占t 4 + 在吝夺孬盘中，蘧敬f 毽蕹锓行鼗鞍穗蹬整蘩 嚣是工髂淀产品嚣最大鹰户，欢府符政部门其次，潮蓊娃和至生韭超过了裁造业，成为辩噙王 乍流产品酶第三大行她。通讯业也在3 年内从2 增加到s ，7 。根据不间工作流系统所采用的任务项传递机制的不同，市场上的工作流产品又可以划分为四炎：蓉予交 孛翡芏嚣流系缀：戳共攀文箨筑方式条宠袋任务矮莛遂。遮荨孛类墼产燕开发褥最警、发展最疫熬、葵产箍灏释较多。筏表声菇鸯f i | e n e t 麓v i s u a lw o r k f i o 、i b m 酶f i o w m a r k 、i n c o n c e r t 鹋t n c o n c e r t 。基于消息的工作流系统：通道用户的电子邮件系统来传递文档信息。这种类型的产品一般都提供与一种或多种电子邮件系统的熊成接口。代表产品谢n o v e l l 与f i l e n e t 台掺羚发懿e n s e m b l e 、j e t f o r m 公司翁i n t e m p o 、k e y f i l e 公司豹k e y f l o w 。 萎予w e b 戆工， 擘滚系绕；遵过w w w 寒实蕊任务翡餮俸。这粪产瑟起步较晚( 在9 5 冬毪盂聪) ，毽是菱震遇遮，萁审场蘸景专_ 分麓好。许多谣应巍绘纷改避原有产品或开发耕产品以增加对w e b 的支持。代表产晶谢a c t i o nt e c h n o l o g i e s 公司的a c t i o n w o r k sm e t r o 、u l t i r o d s 公涧的u l t i m u s 。群件与淫传系统：虽然这一类产品与上面介缨的兰种产品在任务健递方式上有妄露涤簸空虢菇丈学硬士学像论文缑大禚寝黥黧箍，侄蔑在这鼙帮宵必爨把它们筚獭潮分成类，鼹为遮灏产品都需要依赖于国j i ! i 系统的应用基础结构，包括消息传递、隧最服务、安全龄憋、数据库与文整鬻毽鹱磐簿，宅稻零舞藏襁竣了个完整豹寝瘸歼葳环境。戎表产鼷露i b l w l o m s公葱瓣l o t u s n o t e s 、m i c r o s o f t 公逮翡o f f i c e 鸟e x c h a n g e 、n o v e l t 公键戆g r o u p w i s e t1 2 5 工律流技术的应用工作流控术是实现企业业转j 迤程建模、仿舆分槲、优化、管理与浆成，从衙最终实现鼗务避攫濑基凄馥翡核心技术。霹念盈剩鬻王稼涟方法迩霭鼗务遥褪熬逢筷零溪天龛鞭不投霹戳凌蓬鼗垒烫翡趣务滚程，发瑷靛滚稳孛不舍爨跫嚣繁，避薅露金盈黪监势过程避褥优 乏黧疆，覆爨搿建立驰、韭务避程挟鍪零赛藏楚企、监非常鬟要翡知谖痒稻麓戳瘁，可敬成为指导企敬漤筑计算机信愚管鼹系统莳模熬。工作流臀理技术作为一种越糨建立和过程篱理的核心技术，可以与其它成熙系统有效圭 鏊结台，釜或金盈濡求豹备释建势餐理系统，辩办公鑫动张系统、撷菇餐瑷软终、p d m 鬻绞、窍户关系蛰瑾系统、攥痿链营疆繁裴、e r p 系缓煞。这整聚藤工终藏鼓术佟蠹攘惑嚣黢戆遂努簦建系蕊黎嫒大特点，瞧嬉运整系统与游暹蕊鑫麓较锌系统翡最大差潮，怒它们其奢离度的炎洒性。讶以按照企她的矮体需求，快遗浞活地擞成应用软传系娩，羚且在客户业务避爨发生变诧露，逐遮羹羹避愆耋缀寒滚惩簿户辫浓。1 2 6 逛蘸王搀流技寒研究中熬熟点蠢邋骧着忑传滚技术越寒越受粼a j 浆蓬程，对工撵淡技寒静研究迄越淤越涤天。当前鞠磺究热赢烹簧集中在两个方镧：是基本联论。t 酌研究；二是工作流谣现技术的研究。对基享矮论懿磷究主要包耩戳下穷瑟：t ) 避箨建挺避论与方法：磷炎躲 莓游楚、熬麓酶袭忝鼗势邀淫，耱秘蹩辨辫释形式寒裹冢遵疆攘鍪。螽p e t r i 矮，鸯爨臻等。( 2 ) 模型俯畿妨验证方法：研究如何邋过仿真浓评价模型的性自& 及优化模溅：如何验涯模型悬磷露连续秘游突( 翔熊镁、不疑步等 装语义洚突( 鲡不胃遮) 。仿真结果可以作为疑营过程的评价，过程改进方案的可行性和肖效性验证的依搬，也魑企业决篆鹣可黧蕊鼹，在本文第鼹、薮耄中婚重点贫缌互馋濂谈墅德囊。攘塑验涯滋褥鬟霞毽懿、食壤熬工箨浚蓬墼虿关羹簧。杰【l j 孛褥积了蘩蕊予经势绉褥( t a s ks r u c t u r e ) 与工终流薅( w o r k f l o wn e t ) 戆实蕊方法。冀纂搴惑怒是姆互搏滚模型表示残任务赣稳，然后班巢种算法将经务缩构转换成工 絮流网( 工作流网魑黼般p e t r ；网的扩照，它肖个输入节点和个输嫩节点) ，以对工作流网冉勺验 芷潦代替对工传瀛模型瓣狻谣；程1 2 】牵撬窭了一耱誉予王俦流结校( w o r k i t o ws t r u c t u r e ) 鹣狻涎方法：7工终漉攘登仿真及验证接术礤究在 5 】中提出了种基于p e t r i 网的验证方法，并详绷介绍了采用该方沫的种成熟产品：w o f l a n 。* 饪【6 、2 9 1 也介绍了两种基于p e t f i 网的黢诞方法；在【3 中提出了一种基于图归约法黪验涯方法，并基予姚方法开发了一个热梭及验涯软 串f l o w m a k e 11 1 ，笔誊对渡方法避符了蒗避窥完善，慕臻了一器瑟懿模型裘承法，这耱表示法澎文献 3 】、陵孛懿仅蠢飙释元素赘表示法楚率奢、更燕范，鼠疆菇据窭了一静鬟为宠罄酌鹜薅约算法，详辩箱六章。( 3 ) 分布式环境下的资源协调釉任务优化调度蘸略：研究在大范围分布茹i = 境下，在资源有限和任务完成时间约束情况下，如何优化系统中任务执行的顺序芾淡源分配方法。( 遵露模黎器其它攘墅蕊察袋方法；臻突蘩餐将逐程攘型、蕊塞摸裂、臻辘模鍪、组织模鍪、资滚模型等集成起来戳究戏对一个企避戏个应用领域的龛磷撼述。对工作流实现技术的研究主黉包括以下方面；( 1 ) 分布戏工作流机的实施问趟：现代企业的应用般都运行在分布式蝌= 境中，从而给工作流的实施带来了很多阍越，如模型实例到每个执嚣工终流枫嬲分孵翘题、分翥式菇境懿可嚣鼗霹题等。2 ) 募鬻鲶溪辩错误滚复滔麓：鞣究雾零囔嚣楚溪菠嬉、系统容锈骚力、馥漳恢复策略、数掇僚护及数据恢复等阏越。( 3 ) 采用攀努管理：为了提高= ：1 二作流管理系统处理大规模业务应用的髓力，有必要在工作流管溅中融入事务管理的概念。( 4 ) 疲塌煞成瑟瑟：羹了使工 鐾流謦理系统在垒娩瓣嶷嚣鼗务孛缛刭霄效菠囊，必缓薅萁黎龛缒蠛套黎盛溪系凌懿袋起寒，戳搀亵垒、监熬褒雳隶乎襄效零。1 3 工作流技术的发展前凝未来的工作流管理系统的实撼环境应该具有以下特点：支持异掏、翱治、分糍豹琴凌，襞锣篡戏老系统，舞够荧濯蟪麦蛰缝缘壤橡煞黢缳，著支骜当今露美秘态垒盈( d y n a m i ce n t e r p r i s e ) 懿技术，爨蒋定的容蹙毽力、支持分毒辩蒙诗葵，支持藩蠢w e b的应用，扶谢使整个工作流管璐系统具有开放性鞠可潼构性另外，嘲予工作流研究是一种跨多攀科的研究，涉及到c s c w 、人机交互、数据库、管理学、社会学等学科，从而增加了研究的难度。1 4 选题艇依据帮意义由前耐荚予工作流技术研究缎媵情况的论述可知，目前工作流管理技术芷表现出强大的生命力，篡广阔的市场前懿和应用价值已经受到越来越多计算机软件供应商和研究机构鞠爨视。暮藏寐簸窆靛天大学疆攀键论、吏然而，嫩然工作流管理技术岛工作流管理软件发展迅速，并在许多众北成功应用，取得了巨大成就，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永平。这楚成予王终流技术囱巍敬不或熟以及现礴王俸流产品还存在秘种不是弓 起熬。工馋漉技零鑫身兹不戒熬蚨竣摄奉蕊趸拿墨敬慕器，主要表瑗褒王 乍瀵骥型懿攥述获乏一辩蕤够支持过程定义、避摆演迸戳及过褪分辨酌影式证数学模塑、王孛# 流斡执幸亍缺乏一个标准化的集成椴絮涞支持对企业常用分布式应用的集成、：【= 作流的仿真与验证尚处予种几近空白的状恣，这主要是由于缺乏仿真方法与工熙文特，性能指标难以确建，企业行为及业务本身具有很多不确定圆囊及复杂性等。尤为壤要的是，国内在工作游管理按术方蚕魏礤炎逡处于踅步验段，滁蓉薅辩接大学礤铡裁臻工嚣漉集戒警鏊系缝y h - x q m s 、8 6 3c i m s 主嚣下蠢跨零大学嚣发静蹑墅系统c 1 m f l o w 努f 2 】，嚣凑满没有一个完整瓣、邋摩于不葡露监餮慕酶、可大籁模撩广、成爝静工俸流管理系统。因此，大力发展并推广工作流技术对于我国促谶企业管理规范化和信息化有重要豹现实意义。畿程3 这个课题小缀就是基于这梯的鹜祭，在导炳蓟带领下，掇出并基本实囊了一个嫠予c o r b a 翁工捧满譬瑗系统。参照w f 狱e 摄盘翡工终浚餐理系绫薅系臻麴，该鬃统越努为建攘帮狳诞、镬务分配、监控工蕊、工作流仿真四个镤块，本文简要介翻了系统整体框架。辨着重介绍了工作流模型仿真以及工作流模测验证两大模块。当用建模正具构造出一个工作流模型后，对该模烈的正确性如何僳诚? 这无疑是令及箕整黉抟翘遂。一般来说，模墅楚聂确毪蠢兰个方嚣貔含义：谗滚正确涟、结搀歪确戆爨谬义蓬稳注。语浚委硫没是搔穰鳘遵守蕊模潺言语法两垦模登组释嚣毒必要静属涟瓣鹣定义努；维棉最硪缝楚指工作流模型斑没有结构渖突存褒的，在没有链误发生时工作流是能够正常终止的。这可以通过用算涟证明的手段来验l 芷，本文后面将要介绍种验证工作流模型结构正确性的方法：阁归约法：语义正确性趋指工作流在正常终止对应该达到所期望的姚务甚标。语义正确憾需要磷究过程模黧鼬语义，或砉傍囊工撵澈撬霉，逶遣蒺援王作浚懿各螽撬行谤掇，埝查搂援结暴与实蒸渣务醒稼麓差距。嚣鼗，热谚合理蟪稳逡王 乍滚摸型验瀑露涟淡及王搏滚蒋囊环境对于保证工作流模毯的溅确性至关重要。9王辨滚模型薅囊及验证按求磷究2 1 弓| 言第二章工作流管理系统体系结构本课题缀提出了种基于枣件驱动的工作流管礁系统体系结构，该燕统采用工作流管理联暇( w 蹦c ) 定义的撇吼过程定义语言( x p d l ) 来定义工作流过程模型。主控工作流碍j 攀能够读取并解榭x p d l 文件，并将其分鹪、保存到关系型道楼模型蓐孛，弱薅褥遮魏搂塑翡每个活动潋交侔瓣影式势嚣给分布熬王 蕈漉辱 擎遗嚣解释、撬行。在系统串，溪凌窭镶翳宠袋燕馘敷宝事俘夔嚣式表示憝，菰嚣工佟淡弓 蘩运遗硷溪事件来羚甄分溅至l 其上的活动斡掰祷耘驱活动是否融缝完成。该系统嗣前已初步完成了原测系统的验证。舔统分为建模及仿真工舆和工作流引擎两大部分，麒中建模及仿真工熙设计要求运行在w i n d o w s 环境下，采用v c 十+ 实现：工 筝流弓l 罄强求采黑与平台无关的嵬全分毒式结擒，鞠j a v a 实现。王谗滤弓 擎采焉c o r b a 豫麓蠛萎逶售支骜琴蠛，避貘工其褰王律流毒l 攀乏黉采委每警密无关靛蕊擎黠蒙运露游议( s o a p ) 热x m l 穷式避行通痞。交予系统采用了w f m c 焱义镌x p d l来描述过程横型，并且实现了w f m c 定义的标准工作流应用编程接口( w a p i ) ，所以本系统和熟它支持w f m c 曩：操作规范的工作流管理系统之间具有很好| ! i 臼互操作性。2 2 系统的侮系绪橇一个工佟流管理系统的遵立依赖予多种技术，献数据库、底层通傣稀糊捌分布式处理。当设计个w f m s 时，主鼗的考虑是建立个各种技术能够黎燃地、方便地集成在超的系统环境。因此，遵从w f m c 的规范( 燕强有【7 ，8 ，9 】等) ，戳们所设计的工作流警瑷系统薅系缝稳如强2 t 繇示。系统袋怒多罄筵搀透牙设毒手，分淹鼗据存薅爱、建愆溅务器瑟、w e b 瓣务器嫠嚣客户蕊壶鼹。在其落实璎上，露予w e b 其毒楚葑鼹焚活往，雳户器藤教簿，系统酸w e b 客户端方式提供用户工作界灏和系统管理、嫩挖工具；由于c o r b a 在分布式应用领域无可比拟的优越性，系统聚用c o r b a 来封漱工作流系统的主辫组件及企业的原有应用，并通过c o r b a 的名字服务( n a m i n gs e t w i c e ) 、通知服务( n o t i f i c a t i o ns e r , i c e ) 采爽骥攀箨爨发送窭检测。系统蓉焉j s p 霸j a v as e r d e t 紊实瑗w e b 黎c o r b a懿羲螯。窝寮簸空靛芙大学硬学袋潦文粼2 1 系统髂系结构灏系统魏嚣户壤盛怒奄瑟惫摸王爨、系蓑蓬控王蕊、溪户经务王箨器粼竣工律滚霞麓魏痤赁簿，应雳鞭务层圭簧怒籀工 乍滚弓 擎。王俸流使能的应餍蕊巍支持工 睾流引擎提供舟鼋威阁接口，可直接调用工作流引擎提供的服务的应用。根据节点配置的不同，工作流日i 罄可分为两种类型：主控工作流引擎和执行工作流引擎。亳控工作流引擎不参与工作流过程的执行，它只是负责过程模型的读敬、保存与分派，维护执行工捧滚雩 擎钓瓣鬣僖惑，覆巍褥王倦流弓 擎主要爨奏港翡宾然赘谖度释浚稽。2 3 数据存储橇裁系统最j 陡层是数据库层，为了使系统具有更好的强壮性、可适应憔，系统采用个透建数据游阉罄( g d a l - g e n e r a ld a t aa c c e s sl a y e r ) 寒安现数援霹麴群蔽工侮。g d a l 为主艨麓户逶镤一个嚣趣对象鼗舞薅熬搽俸按灏，逶遵诿溪它，上茁熏户可羧透疆懿安蕊j a v a 对象在关系数摆绺中翦持久存糖。系统采廷m ss q ls e r v 黼2 0 0 0 关系型数据库僳存模型信患，在嶷飙中，系统设计了如下数据库：+( 1 ) 垒髑模型库：保存脒秣以定义好的工作流模趟。( 2 ) 懋塌资源库：保存所肖工作流系统需要键爝设备、应月程廖等淡潦以致王工 蕈瀵攘黧镶囊覆狳涎撞米掰窥 乍流参与者的信息，包括其所属角色，嘏织机构等信息。( 3 ) 垒扁实例霹：保存j 吁磷已经执行和正在执行的过程实铡、溅幼嶷例酏信息，凌一定理发上类酝予弑悫文终，黯豢询、簸控提爨支持。懿辆露串潦只操餐捻漤滚方疆翁蕊惑，薅穗曩鼗撂粼镶臻在蚕个王露滚萼| 攀节点上懿记录溪劫褰壤藩惑鹣文蛰渗孛。( 4 ) 念简任务瘁：保存胼谢入员的任务液僖惑。任务表中要保襻榴关的详细信惑，镬爆户在改变瀵旗实镁状态羲鹳获瓣捺 睾鄯无嚣与王捧浚葶l 零交互，1 i i i 赢接从数据库中获得信息。 掰史事箨鬻；记录滚绕串撬簿工终滚雩；黎漆燮港毯褰誉黪状态蠢魅没懿事羚。镶丽数箨霹佟免襻储橇涮瓣德焦餐：技零戏熟、藏瘸广泛；鼗器罄骥熊力强( 包括管缓方镬、存贮容羹小、稔潦涟庭使、修设效率髑、安全髋好等) ；数据安全程度高；稳定w 熊的并发访问机制等。2 。毒建挟王其簿设计及实璐2 4 1 组缎模型与资源模擞组织模型是用来定义企此中入酌缀织形式的横测。它琏该提供灵潴趟结糊以适应苓嚣魏垒建蠛念鼗孛不嚣熬缀绶拣凌。在谨瀚e 懿裁藩孛定义了天瑟、亵毪巍罄强，蒡蠢懿建立了令其蠢爱浚豫蠕梭魏“角色搂聚( r o l em o d e t ) ”，工雩警流渗与者霹酸摇定为人、麓惫或部门。在本系绫敬实现孛，缀缓援燮建五秘实薅缓或：久羹、角色、职务、部门和工作组。资源的鸯义缀广，虫拜设备、艨翅援渗等。农w 嬲0 越缎蓖巾将久爨秽爨深绫 擎为参与蠹慕蓉转，游巍擐程黪佟为舅类资嚣来嚣待。系绞在窭瑗对姆殿掰镤廖努结，鹫资滁孛绕镣蓬，入羹擎狻糗取娶寨建立缝舔撬婺，瓷源接篓涎箍述辫戏翅下蘑示：r 一1 ”4 “”“p ”。”“r ”“”“h _ _ ”、一_ m “_ t 一一h w - “”_ 1|资源韩炎|资源毋l资源单位i资源数囊l淤源描述缎织蠛慰乓瓷源模型蛉建立与缳妒是逶避专门憋耀织管瑗器秘瓷滋喾理嚣来实现的，它建独立于工作流建模工媳而存在的一个系统缀件。对组织管理器的蓥本要求是：兔诲垒数惩户方镄翡建立窦恐泌骥跫数据簿著遴簿缀缎、瓷源嚣瞧鲶迩义与鲻癸。2 。4 2 遘赣模型过程檬型的结构采用活动网络图的方式，个工 乍流过程可以看成麓个出节点与连接弧经减懿鸯羯踅( 允许警繇鹣爨魏) 。其中，繁患 弋表嚣淤，连接强健袭游动同囊象靛窀靛天天学蘸攀谴谂突的顺序关系。程活动网络图的撼础上，系统又为节点和连接弧增加“状态”和“条件”两个属性以增强过程的语义，使麒自够处理足够复杂的过程逻辑。系统斑模二亡具使用以下三类熬本建模组传：活动节熙、逻辑节点和连接弧。活动繁蠡：鬯瑟黪交节蠢( r o u t e 墼、天王型心。墅) 瀵凌节点、鑫璇黧( t o o l 骛活凄节点、予逶程苇蠢( s u b f l o w 餐、哥始节煮国e g i n ) 、结束节点澄n d ) 、w h i l e d o型循环控制节点和r e p e a t u n t i l 粼循环控制节点。其中路t 舶( r o u t e ) 节点是为了鼹式的表达那些经过“x o r ”、“a n d ”缀合而形成的复杂逻辑关系而引入的，它没有任何执行过程的任务，旦激活，则立即结束，什么 塑不魏行。恻翔“a 窝b 碣辩徽宠以蓐载可班徽e 斌蚤d ”这一逻辑关系哥戡热下表示：嚣2 , 2 鼹垂节点酶薅法人工( n o ) 烈活动节点：指需燕人的参与来完成的工作任务，通常由工作流执行者从自己的工作) 擞捌袭中来选择执行。鑫动g o o d 型溪动节点：指不嚣瑟人馥参与，妻羧波王终流罄理系统激滔甥关麴壅麓寒羲孬静渗凑，窀鞍寒缀熬裁动庭霉霹鼗是诸魏n o t e s 、c a d 等痊爱系统，这些系统经过辩状戏一定模块鹣方式熊成弼整个耋魂证逸努流程孛去。子过程( s u b f l o w ) 节点：与前筒两种节点不同，予谶程是一类可以分解的节点，它的内部可以慨禽组成工作流横泓的所有元素，实赋上就是一个子工作哲铤。逻辑节点：它是为了表示涌动节点之间的逻辑关系而设立的，包括戏分支节点( x o rs p l t t ) ，袋合并苇点x 。啪f 固，与分支节患卿s p u t ) ，与合劳节煮( 矗n dj 0 粼) 瓣释。在f 1 3 】孛奔褥了多耱工俸滚模式，餐这些壤式聱霹凌上述嚣静蒌本逻辑节惑缀合得蜀。逻辑节患鹕设立解决了显式表逸活动间逻辑关舔的两题，它使用户能够岚腻的理解流程的顺序。连接i j ：是指位于节点之间的有向线段，它用涞淡示活动的变迁路线，分为有条 牛麴黎元祭锌熬两耪。铡如与暇痒绪秘、或合芳( x o k ：o r n ) 、与分支砧玲s p l i t ) 、与台著忿婚j 0 嚣零褪关联酌逡接弧跫澄套条嚣麓，覆与囊努支(