（计算机应用技术专业论文）工作流管理系统研究及其在电子政务系统中的应用.pdf

重庆大学硕士学位论文中文摘要 摘要 工作流管理技术作为一种过程建模和过程管理的核心技术，可以与其它系统 有效地结合，实现符合政府、企业需求的各种业务管理系统，如电子政务系统、 项目管理系统、客户关系管理系统、供应链管理系统和企业资源管理系统等，比 普通的应用管理软件系统具有更高的灵活性。 本文首先介绍了工作流的基本概念及工作流技术的研究现状和发展趋势，给 出了工作流管理联盟( 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 ) 所定义的工作流 管理系统的参考模型。根据此参考模型，结合实际的科研项目，使用面向对象的 方法进行设计开发了基于c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) 组件技术和w e b 技术 的工作流管理系统。 本文在“基于活动网络的过程模型”基础上进行扩展，提出了“带有条件约 束的活动网络图”的工作流过程模型，在该过程模型中引入了“状态”和“条 件”，解决了“活动网络”对状态的描述能力差的问题，设计了组织模型和信息 模型，实现了工作流参考模型中提出的图形化的建模工具，并介绍了工作流引擎 和工作流管理监控工具的设计，给出工作流实例的执行算法。最后结合电子政务 系统的实际业务，实现了一个完整的流程流转。 从目前作者对国内外有关工作流产品的市场调查结果来看，在国外，工作流 产品市场在整个i t 应用市场上是较为活跃的一个部分。目前，国内的工作流产品 市场尚处于一种萌芽阶段，可以预言，随着我国信息产业的飞速发展与国内企业 的技术进步，我国的工作流产品市场必将是巨大的。因此，对工作流技术的研究 有一定的实用价值和较大的发展空间。 关键词：工作流，工作流管理系统，c o m c o m + ，电子政务 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 a b s t r a c t w o r k f l o wt e c h n o l o g yi sak e yt e c h n o l o g yt op r o c e s sm o d e l i n ga n dp r o c e s s m a n a g e m e n t i tc a nb ec o m b i n e dw i t ho t h e rb u s i n e s sm a n a g e m e n ts y s t e m s ，s u c ha s e l e c t r o n i cg o v e r n m e n ts y s t e m ，p r o j e c tm a n a g e m e n ts y s t e m ，c u s t o m e rr e l a t i o n s h i p m a n a g e m e n ts y s t e m ，s u p p l yc h a i nm a n a g e m e n ts y s t e m ，e n t e r p r i s er e s o u r c e s p l a n n i n gs y s t e m ，a n ds oo n t h e ya r em o r ef l e x i b l et h a nt h ec o m m o na p p l i c a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m s t 陆sp a p e rf i r s ti n t r o d u c e st h eb a s i cc o n c e p ta n dr e s e a r c hs t a t u sq u oo fw o r k f l o w , p r o v i d e st h ew o r k f l o wr e f e r e n c em o d e ld e f i n e db yw o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n , d e s i g n saw o r k f i o wm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nc o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) a n dw 曲t e c h n o l o g i e sa c c o r d i n gt ot h er e f e r e n c em o d e la n da n a l y s i so fr e a lb u s i n e s s r e q u i r e m e n t sb yu s i n go b j e c to r i e n t e dm e t h o d t m sp a p e rp r o v i d e saw o r k f l o wp r o c e s sm o d e lo f “a c t i v i t yn e t w o r kd i a g r a mw i t h r e s t r i c tc o n d i t i o n “e x t e n d i n gf r o mp r o c e s sm o d e lb a s e do na c t i v i t yn e t w o r kd i a g r a m t 1 1 i sm o d e lr e s o l v e sp r o b l e mt h a t “a c t i v i t yn e t w o r kd i a g r a m ”c a n n te n o u g hd e s c r i b e s s t a t eb yi m p o r t i n g “s t a t e ”a n d “c o n d i t i o n ”t ot h ep r o c e s sm o d e l t l l i sp a p e rd e s i g n s o r g a n i z a t i o nm o d e la n di n f o r m a t i o nm o d e l ，r e a l i z e sm o d e l i n gt o o lw o r k i n gg r a p h i c a l l y w h i c hi sp r o v i d e db yt h ew o r k f l o wr e f e r e n c em o d e l ，i n t r o d u c e sd e s i g no fw o r k f l o w e n g i n ea n dw o r k f l o wi n s t a n c ee x e c u t i n ga r i t h m a t i c f i n a l l y , aw h o l ew o r k f l o wp r o c e s s o f e l e c t r o n i cg o v e r n m e n tb u s i n e s si sr e a l i z e di nt h i sp a p e r w ek n o wt h a tt h em a r k e to fw o r k f l o wp r o d u c t si sa na c t i v ep a r to fw h o l ef r e m d m a r k e to f i tb yr e s e a r c h i n gw o r k f l o wp r o d u c t s a tp r e s e n t ，i n t e r n a lw o r k f l o wp r o d u c t m a r k e ti si ng e r m i n a t i n gp h a s ea n dw i l lb e c o m eh u g em a r k e tw i t hi n f o r m a t i o ni n d u s t r y d e v e l o p m e n ta tv e r yf a s ts p e e da n dt e c h n o l o g ya d v a n c e m e n to fn a t e m a le n t e r p r i s e s o r e s e a r c h0 1 2w o r k f l o wt e c h n o l o g yi ss o m ev a l u eo f p r a c t i c a l i t ya n dd e v e l o p m e n tb i g g i s h s p a c e k e y w 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 ，c o m c o m + e g o v e r n m e n t i l 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 1 绪论 1 1 工作流的起源 工作流( w o r k f l o w ) 起源于生产和办公自动化领域。它是针对日常工作中具有 固定程序的活动而提出的一个概念。目前是通过将工作分解成良好的任务、角色， 按照一定的规则和过程来执行这些任务并对它们进行监控，达到提高办事效率、 降低生产成本、提高企业生产经营管理水平和企业竞争力。实际上，自从进入工 业化时代以来，有关过程的组织管理和流程的优化工作就一直在进行，这是企业 管理的主要研究内容之一，只不过在没有引入计算机信息系统的支持以前，这些 工作是由人工来完成的。在计算机网络技术和分布式数据库技术迅速发展，多机 协同工作技术日臻成熟的基础上，于2 0 世纪8 0 年代中期发展起来的工作流技术 为企业更好的实现这些经营目标提供了先进的手段。工作流技术一出现马上就得 到广泛的重视和研究。至今工作流管理技术已成功地应用到图书馆、医院、保险 公司、银行、工业领域等行业。 8 0 年代中期，f i l e n e t 和v i e w s t a r 等公司率先开拓了工作流产品市场，成为 最早的一批工作流产品供应商。它们把图象扫描、复合文档、结构化路由、实例 跟踪、关键字索引以及光盘存储等功能结合在一起，形成了一种全面支持某些业 务流程的集成化的软件( 包) ，这就是早期的工作流系统。 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，特别是在i n t e m e 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，信息源之间的 连接表现出松散耦合的特点，这样的信息系统环境简称h a d 环境( 异构、自治、 分布) 。企业物理位置的分散性和决策制定过程的分散性特征日益明显，对日常活 动详细信息的需求日益提高，b r o w s e s e r w r 体系结构和分布式处理技术 ( c o r b a 、w w w 、d c o m c o m + 、j a v a ) 的广泛应用，都说明了这样一个事 实：集中式信息处理的时代即将过去，取而代之的将是大规模的异构分布式信息 处理与执行环境。在这种大规模的分布式环境下高效运转相互关联的任务，并且 对执行的任务进行密切监控已成为一种发展趋势。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，转而成为同化企业复杂信息环境，实现业 务流程自动执行的必要工具。这样一个转交，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、更广的领域对工作流展开了研究。 目前，在全球范围内，对工作流的技术研究以及相关的产品开发进入了更为 繁荣的阶段，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、 重庆火学硕士学位论文 1 绪论 移动式计算、i n t e m e t 服务等都己被容纳到工作流管理系统中。工作流产品的市场 每年以两位数的速度迅猛增长，而且随着计算机技术的发展，工作流产品的供应 商又及时地将新的技术融入工作流中，提高产品性能，使得工作流技术得到不断 完善。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 r p ) 、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 用日益受到学术界和企业界的重视。 1 2 工作流的基本概念和定义 1 9 9 3 年工作流管理联盟( 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 t m c ) 的成立标 志着工作流技术进入相对成熟的阶段。为了实现不同工作流产品之间的互操作， w f m c 在工作流管理系统的相关术语、体系结构及应用编程接口( w o r k f l o w a p i ，w a p i ) 等方面制定了一系列标准。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定义。以下是几个具有代表性的定义。 工作流管理联盟给出的工作流定义是：工作流是一类能够完全或部分自动执 行的经营过程，它根据一系列过程规则、文档、信息或任务能够在不同的执行者 之问进行传递与执行。 g e o r g a k o p o u l o s 给出的工作流定义是：工作流是将一组任务组织起来完成某 个经营过程。在工作流中定义了任务的触发顺序和触发条件。每个任务可以由一 个或一组人完成，还可以由一个或多个人与软件系统协作完成。任务的触发顺序 和触发条件用来定义并实现任务的触发、任务的同步和信息流( 数据流) 的传递。 i b m a l m a d e n 研究中心给出的工作流定义是；工作流是经营过程的一种计算 机化的表示模型，定义了完成整个过程所需用的各种参数。这些参数包括对过程 中每一个步骤的定义、步骤间的执行顺序、条件以及数据流的建立、每一步骤由 谁负责以及每个活动所需要的应用程序。 以上的这些工作流的定义，包括其他的一些工作流定义基本上都是用非形式 化语言对工作流进行描述，虽然表述方式略有不同，但是基本上都说明这样一个 问题，即工作流是经营过程的一个计算机实现，而工作流管理系统则是这一实现 的软件环境。 文献给出的定义是：工作流是一种反映业务流程的计算机化的模型，是为 了在先进计算机环境支持下实现经营过程集成与经营过程自动化而建立的可由工 作流管理系统执行的业务模型。这个定义强调工作流模型是可被工作流管理系统 执行的，这主要是为了区分工作流模型和一般意义上的过程模型。通常描述一组 活动及其相互之间连接关系的模型可以通称为过程模型，但并不要求这些过程模 型用计算机来进行执行，如描述项目实施计划的g a n t t 图就是一个过程模型， 2 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 但是并不需要用计算机来执行这个模型。而工作流模型，从建立的目的来讲，就 是为了实现业务过程自动化，要由计算机来执行的。这就要求工作流模型不仅能 够描述活动及其相互之间的连接关系，而且需要定义许多其他的信息，如组织、 资源、数据等，这样才能够由计算机进行解释和执行。另外一方面，由于工作流 模型需要由计算机来执行，这就对工作流模型的准确性提出了更高的要求，工作 流模型的定义也更加严格、准确。 工作流管理系统的定义是：工作流管理系统是支持企业经营过程高效执行 并监控其执行过程的计算机软件系统。 1 3 工作流管理系统的分类和研究现状乜7 1 综合考察目前的工作流产品市场，根据所实现的业务过程，工作流管理系统 可分为四类： ( 1 ) 管理型工作流：在这类工作流中活动可以预定义，并且有一套简单的任务 协调规则。 ( 2 ) 设定型工作流：与管理型工作流相似，但一般用来处理异常或发生机会比 较小的情况，有时甚至是只出现一次的情况，这与参与的用户有关。 ( 3 1 协作型工作流：参与者和协作的次数较多。在一个步骤上可反复发生几次 直到得到某种结果，甚至可返回到前一阶段。 ( 4 ) 生产型工作流：实现重要的业务过程的工作流，特别是与业务组织直接相 关的工作流。 根据底层实现技术，可将工作流产品分为三类： ( 1 ) 以通信为中心：以电子邮件为底层的通信机制。这种类型的工作流管理系 统适合协作型工作流和不确定型工作流，而不适合生产型工作流。 ( 2 ) 以文档为中心：基于文档路由，它同外界应用的交互能力有限。许多基于 表的管理型工作流可以以文档为中心的工作流实现。 ( 3 ) 已过程为中心：这种工作流对应生产型工作流。它们一般建立在数据库之 上，有自己专业的通信机制，并且提供了同外部进行交互的接口。 根据不同工作流系统所采用的任务项传递机制的不同，可将工作流产品分为 四类： ( 1 ) 基于文件的工作流系统：以共享文件的方式来完成任务项传递。这类产品 开发得最早，发展最成熟，其产品品种较多。代表产品有f i l e n e t 公司的v i s u a l w o r k f l o 、i b m 公司的f l o w m a r k 、i n c o n c e r t 公司的i n c o n c e r t 。 ( 2 ) 基于消息的工作流系统：通过用户的电子邮件系统来传递文档信息。这种 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 类型的产品一般都提供一种或多种电子邮件系统的集成接口。代表产品有n o v e l l 公司与f i l e n e t 公司合作开发的e n s e m b l e 、j e t f o r m 公司的i n t e m p o 。 ( 3 ) 基于w e b 的工作流系统：通过w w w 来实现任务的协作。这一类产品起 步较晚( 在1 9 9 5 年以后) ，但是发展迅速，其市场前景十分看好。 ( 4 ) 群件与套件系统：这一类产品与上面介绍的三种产品在任务传递方式上有 很大的重叠，但这类产品需要依赖自己系统的应用基础结构，包括消息传递、目 录服务、安全管理、数据库与文档管理服务等，它们本身就构成了一个完整的应 用开发环境。代表产品有i b m 公司的l o t u sn o t e s 、m i c r o s o f t 公司的o f f i c e 和 e x c h a n g e 、和n o v e l l 公司的g r o u p w i s e 。 近年来，工作流的技术研究十分活跃，许多学和研究机构开展了很多研究项 目，并取得了众多的研究成果，对工作流技术的发展做出了巨大贡献。其中比较 著名的有i b m 公司a l m a d e n 研究中心研究开发的基于持久消息队列的分布式工 作流管理系统e x o t i c a f m q m ( f l o w m a r k o nm e s s a g eq u e u em a n a g e r ) 、佐治亚大学计 算机系研究的具有自适应能力的工作流管理系统m e t e o r 。 1 4 现有工作流产品的不足 尽管经过工作流产品供应商与工作流研究人员十几年的不懈努力，工作流技 术由最初的萌芽逐渐发展起来，并取得了相当的成果，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水平。在工作流管理系统的开发的最 初阶段缺乏统一的普遍遵循的标准以及限于当时软件支撑技术的水平，导致不同 公司的工作流管理系统在功能上以及所采用的支撑技术、开发技术和接口都呈现 出非常大的不同。这是目前工作流管理系统存在问题的主要原因之一。目前在经 营过程中采用工作流管理系统的企业仍只是- - , b 部分，而且这些系统的应用范围 也很有限，并不能全方位地支持企业的关键业务流程。从用户应用的角度来分析 产生这种状况原因，主要有以下几点： ( 1 ) i 作流的运行必须要有底层的通信基础结构的支持：也就是说，工作流管 理系统必须要建立在适当的底层通信基础之上，以便实现执行工作流所需要的分 布计算环境。比如，c o r b a 、d c o m c o m + 、j a v a 都是可以选择的，但是，就 目前能够实现分布计算环境的产品来看，它们在实际应用中仍然显得不够成熟， 在安全性、容错性、可靠性等方面均不能满足企业的需求，而且在价格上也给企 业造成一定的负担。 ( 2 ) 标准化程度差：不同的厂商所提供的工作流产品具有自己独立的一套工作 流模型、工作流定义语言以及a p i 函数。在缺乏标准的情况下，用户一旦选定一 种产品之后，就很难再过渡到其他同类产品上了；而且不同的系统之间缺乏互操 4 重庆大学硕士学位论文i 绪论 作的接口，使得用户有很多后顾之忧。尽管工作流管理联盟的成立有助于改善这 种情况，但若想实现类似于关系数据库这样的统一标准，仍然有很长的路要走。 ( 3 ) 实现的复杂性：企业应用工作流管理系统不仅需要完成过程定义，还需要 做许多其他的工作，总的来说，工作流管理系统在企业的应用是一个复杂的实旋 过程。这个复杂的实施过程需要完成的任务包括：对外部的应用系统进行包装以 便工作流机能够在必要的时候激活它，建立工作流机运行所必须的分布计算环境， 设计开发相应的用户界面，还包括制定相应的管理规程和用户操作规范等。 ( 4 ) 系统的安全性：目前的工作流管理系统对系统运行中出现的并发访问和异 常错误缺乏正确和可靠的支持。 ( 5 ) 性能问题；目前工作流产品无法满足企业对每天处理上万个。甚至每小时 处理几千个业务的需求。 ( 6 ) 工作流技术尚不成熟：目前没有一种工作流产品或原形系统能够在过程 执行的可靠性达到与关系数据库管理系统同水平的功能。 1 5 论文主要研究内容及研究意义 f 1 1 论文主要研究内容 本论文介绍了工作流的基本概念、研究现状和存在的不足，并根据工作流管 理联盟提出了工作流管理系统标准，结合企业的实际业务，设计并实现了一套符 合实际业务系统的工作流管理系统。并提供了与其它业务系统迸行信息交互的接 口。 第一章为绪论，介绍了工作流的基本概念，并给出了工作流管理联盟有关工 作流的具体定义，并介绍了当前工作流研究方面的现状和存在的不足。 第二章介绍了工作流管理系统中要理解的相关概念，说明了工作流管理系统 参考模型，并对其中各个接口的功能进行了介绍。 第三章介绍了组件技术( c o m + ) 的相关概念。 第四章设计了一个工作流管理系统，其中包括工作流模型设计、工作流管理 监控工具设计、工作流引擎设计。 第五章说明工作流在电子政务系统中的应用。 ( 2 ) 研究意义 从目前作者对国内外有关工作流产品的市场调查结果来看，在国外，工作流 产品市场在整个i t 应用市场上是较为活跃的一个部分，不仅开发厂商数量众多， 使企业用户从各个方面都有较为宽松的选择余地来挑选符合自己需要的产品，而 且企业应用的实际效果也较为成功，从而进一步刺激了企业实施工作流管理的热 情，使工作流产品显示出良好的发展趋势。 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 目前，国内的工作流产品市场尚处于一种萌芽阶段，可以预言，随着我国信 息产业的飞速发展与国内企业的技术进步，我国的工作流产品市场必将是巨大的。 从全国政府系统o a 建设2 0 0 1 年2 0 0 5 年规划纲要来看，我国政府部门正在 大力实施电子政务系统，这对工作流产品的发展必将起极大的推动作用。因此， 对工作流技术的研究及如何使它与电子政务系统有效地结合是有非常重要的意义 的。 重庆大学硕士学位论文2 工作流管理系统参考模型 2 工作流管理系统参考模型 2 1 工作流管理系统体系结构 随着对工作流产品需求的不断扩大，许多公司纷纷推出了不同的工作流产品， 这些工作流产品都有自己的特点，也有自己的协议和接口标准。为了建立工作流 的相关规范和标准，国际上成立了“工作流管理联盟”( w f m c ) 的国际组织。它 提出了有关工作流管理系统的一些规范，定义了工作流管理系统的结构及其应用、 管理工具和其他工作流管理系统之间的应用编程接口。图2 1 。“为w f m c 提 出的工作流管理系统体系结构图。 v - q 系统控制数据 外部产品数据 图2 1工作流管理系统的体系结构图 f i g 2 1t h ea r c h i t e c t u r e o f a w o r k f l o w m a n a g e m e n ts y s t e m 7 据 。尖 重庆大学硕士学位论文2 工作流管理系统参考模型 图2 1 显示了w o 讧c 提出的工作流参考体系结构图。这个参考体系结构给出 了抽象的工作流管理系统的功能组成部件和接口，它能满足工作流管理系统和产 品应该具有的主要功能特征，可为实现工作流产品之间的互操作提供公共的基础。 由该图可以看出工作流管理系统主要由三类构件组成： ( 1 ) 软件构件：完成工作流管理系统不同组成部分功能的实现； ( 2 ) 系统控制数据：工作流管理系统中的一个或多个软件构件使用的数据： ( 3 ) 应用与应用数据：对于工作流管理系统来讲，它们不是工作流管理系统的 组成部分，而是属于外部系统和数据，它们被工作流系统调用来完成整个和部分 工作流管理的功能。 2 2 工作流参考模型2 1 3 3 3 1 1 图2 2 说明了工作流管理系统参考模型的主要组件和接口。在工作流执行服 务周围的接口统称为工作流应用接口w a p i ( w o r k f l o wa p i ) ，通过这些接口 可以访问工作流系统的服务并控制其与其它部件之间的交互。下面是w f l v l c 定义 的5 类接口的介绍： 管警k 工具| j 寻忑 过程定义工具 接口1 工作流a p i 与交换格式 接口2l 接口3 工作流客户 应用 工作流机直接 调用的应用 接口4 图2 2 工作流参考模型 f i g 2 2w o r k f l o wr e f e r e n c em o d e l 其它工作流执 行服务 接口1 ：过程定义输入输出接口 这个接口是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 重庆大学硕士学位论文2 工作流管理系统参考模型 和读写操作。它为过程定义信息的传递提供了交互的形式和a p i 调用函数。图2 3 给出了过程定义的交换接口形式。 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，它使得 多个工作流产品可以协同工作，构成一个工作流执行服务，并运行根据同一过程 模型所生成的过程实例。 a p i 与 图2 3 过程定义接口 f i g 2 3p r o c e s sd e f i n i t i o ni n t e r f a c e 角色与参与者 触发条件 触发的应用 其他信息 接口2 ：客户端应用接口 这个接口是工作流服务和工作流客户应用之间的接口，这是最主要的接口规 范，它约定了所有客户应用。 图2 4 给出了客户端应用的交换接口形式。与工作流服务之间的功能操作方 式。该接口主要定义了以下几个方而的功能： ( 1 1 通信建立：各个参与运行的系统之间通信建立与断开。 f 2 ) i 作流定义操作( 对过程模型定义操作) ：对于过程模型的名称和属性的 查询和检索功能。 9 重庆大学硕士学位论文2 工作流管理系统参考模型 ( 3 ) 过程实例管理功能，如创建开始结束一个过程实例、挂起，重新激活一个 过程实例等。 图2 4 客户端应用接口 f i g 2 4c l i e n ta p p l i c a t i o ni n t e r f a c e 任务表操作任务 工作流a p i 与交换格式 工一乍流a p i 与交换格式 工作流执行服务 工作流执行服务 i 芊作流机叫 l 。 i 工作流机山 口 数 活动与子过程激活 过程活动状态，控制 应用，工作流相关数据传递 并发同步点协调 读，写过程定义 图2 5 工作流互操作接口 f 追2 5w o r k f l o wi n t e r o p e r a b i l i t yi n t e r f a c e ( 4 ) 过程状态管理功能，如设置过滤条件，打开关闭一个任务项列表查询、 设置和查询一个任务项属性等。 1 0 重庆大学硕士学位论文 2 工作流管理系统参考模型 ( 5 ) 数据处理过程，如查询返回工作流相关数据、工作流应用数据等。 ( 6 ) 过程监控功能，如改变一个过程模型和其现存的运行状态、改变某种特定 类型的过程实例的状态等。 接口3 ：激活应用接口 这个接口是工作流机和直接调用的应用程序之间的接口，通过该接口可以激 活外部应用程序并向应用程序提供数据管理功能( 在活动执行前向应用程序提供 数据，活动结束后从应用程序中获得所需数据) 。 接口4 ：工作流执行服务之间的互操作接口 该接口是不同工作流管理系统之间进行信息交互的接口，图2 5 给出了异构 工作流之间交互的信息和控制情况。 接口5 ：系统管理与监控接口 该接口实现对工作流系统的管理和监控。它包括资源管理、角色管理、用户 管理、过程实例管理、状态管理。图2 6 给出了管理与监控接口。 a p i 接口5 典型的功能范围 用户管理 角色管理 监控管理 资源管理 过程监控功能 图2 6 管理与监控接口 f i g 2 6a d m i n i s t r a t i o na n dm o n i t o f i n gi n t e r f a c e 重庆大学硕士学位论文 2 工作流管理系统参考模型 2 3 工作流模型和建模工具 工作流模型包含了描述一个能够由工作流执行服务软件系统执行的过程所 需要的所有信息。这些信息包括过程的开始和完成、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。过程定义可能引用组织角色模 型中关子组织结构、组织中的角色等信息。这样在进行过程中活动或对象的定义 时，不仅可以指定某个特定的人是这个活动或信息对象的参与者，而且可以将活 动或信息对象与组织实体或角色功能进行关联。 w f m c 在工作流建模方面开展了两个方面的工作：一是定义了一个元模型； 二是定义了一套可以在工作流管理系统之间，管理系统与建模工具之间交互过程 模型定义的a p i ( 接口一) 。图2 7 是w f m c 定义的过程元模型。 该模型包含以下几个基本实体： ( 1 ) 工作流定义( 过程模型) ：它般包含诸如工作流模型名称、版本号、过 程启动和终止的条件、系统安全、监控和控制信息等一系列基本属性。这个过程 模型反映了企业中一个经营过程的目的，即这个过程要实现的目的和最终达到的 目标是什么。 图2 7 过程元模型 f i g 2 7p r o c e s sm e t am o d e l ( 2 ) 活动：主要属性有活动名称，活动类型( 原子级活动、子流程等) ，活动 的前、后条件以及调度约束参数( 如最长处理时间、排队等待时间) 等。当工作 重庆大学硕士学位论文 2t 作流管理系统参考模型 流运行在分布的环境下时，在活动的属性中还应该包括执行该活动的工作流机的 位置。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耍执行 哪些功能操作。 ( 3 ) 转换条件：主要负责为过程实例的推进提供导航依据，主要参数包括工作 流过程条件( f l o wc o n d i t i o n ，执行某个活动的条件) 和通知条件( n o t i f i c a t i o n c o n d i t i o n ，通知不同用户的条件) 。转换条件对应于企业经营过程中的业务规则 和操作顺序。 r 4 ) i 作流相关数据：工作流机根据工作流相关数据和转换条件进行推进，工 作流相关数据的属性包括数据名称、数据类型和数据值等。它是工作流机执行任 务推进的依据。 ( 5 ) 角色：角色属性主要包括角色的名称、组织实体( o r g a n i z a t i o n a le n t i t y ) 、 角色的能力等。角色或组织实体决定了参与某个活动的人员或组织单元。它主要 描述企业经营过程中参与操作的人员和组织单位。 ( 6 ) 需要激活的应用程序：主要属性包括应用程序的类型、名称、路径及运行 参数等。应用主要描述了用于完成企业经营过程所采用的工具或手段。 该元模型描述了工作流模型内部包含的各个对象、对象之间的关系以及对象 的属性。由该元模型可以看出，过程定义元模型的核心是活动。工作流定义与活 动、工作流相关数据之间是一对多关系，即一个工作流定义由多个活动与多个工 作流相关数据组成。活动、角色、工作流相关数据、需要激活的应用程序、转换 条件之间都是多对多关系。如一个活动可以引用多个角色，一个工作流相关数据 可以被多个活动使用。 2 4 工作流执行服务和工作流机 工作流执行服务是工作流管理系统的核心，实际上它是企业经营过程任务调 度器。企业的业务过程在它的管理、监控和调度下运行，因此工作流执行服务系 统的性能和可靠性就直接决定了企业经营过程的运行效率和安全性。工作流执行 服务可以由一个或多个工作流机( 工作流机又称工作流引擎：w o r l d l o we n g i n e ) 组成，它提供了过程实例执行的运行环境，主要完成以下功能： ( 1 ) 实例化及执行过程模型：解释企业经营过程的定义，根据过程执行需要的 初始条件和执行参数生成过程实例，运行过程实例并管理其运行过程。 ( 2 ) 为过程和活动的执行导航：根据过程定义和工作流相关数据，为过程实例 的运行进行导航，如根据过程的进入和退出条件启动和终止一个过程实例；根据 活动之问的关联和活动的执行条件，决定并行或串行执行其后续活动等。 ( 3 ) 与外部资源交互完成各项活动：工作流执行服务通过两种途径完成与外部 重庆大学硕士学位论文2 工作流管理系统参考模型 资源和用户的交互：客户应用接口和直接调用应用接口方式。对于客户应用方式， 工作流引擎通过任务项列表管理器对应用的执行进行管理。任务项列表管理器提 供任务项列表供用户进行选择，并记录监督工作项的完成情况。对于直接由工作 流引擎启动的活动，由工作流引擎直接调用相应的应用来完成，这些自动执行的 应用同样需要将合适的预先定义好的应用执行完成情况反馈给工作流引擎。 ( 4 ) 维护工作流控制数据和工作流相关数据：工作流在执行过程中要维护不同 的过程和活动实例的内部状态信息，以及用于协调和恢复的各种检查数据和恢复 挂起信息，还包括用户传送的必要的相关数据。在分布式的工作流执行服务中， 一般由多个工作流引擎协同工作来推进工作流实例的执行。每一个工作流引擎负 责控制和管理一个过程中的一部分活动，使用相关的资源和应用工具来完成这些 活动的执行。工作流引擎是一个为工作流实例的实施和执行提供运行服务环境的 软件，它是工作流执行服务的核心，是执行企业经营过程的“业务操作系统”的内 核。从提供的功能上看，它主要完成以下任务： f 1 ) 对过程定义进行解释。 f 2 ) 控制过程实例的创建、激活、挂起、终止等。 ( 3 ) 控制活动实例间的转换，包括串行或并行的操作。工作流相关数据的解释 等。 ( 4 ) 提供支持用户操作的接口。 ( 5 ) 维护工作流控制数据和工作流相关数据，在应用或用户间传递工作流相关 数据。 f 6 1 提供用于激活外部应用程序和访问工作流相关数据的接口。 ( 7 1 提供控制、管理和监督工作流过程实例执行情况的功能。 2 5 工作流客户端功能 2 5 1 工作流客户应用“ 工作流管理系统的客户端功能是指用户操作工作流管理系统分配的任务或者 活动的功能。它由工作流任务表管理器和用户操作完成。工作流任务表是指分配 给一个特定用户( 或一组用户) 处理的由任务项组成的队列。工作流机通过存取 工作流任务表未完成特定任务到特定用户的分发过程；而工作流任务表管理器负 责管理工作流任务表，从工作流任务表中取出工作项，将它们提供给用户进行处 理，并得到处理结果。工作流任务表管理器可以作为工作流管理系统的一部分提 供给用户，也可以由用户自己开发。例如用户可以自己设计一个通用的任务表管 理器，它可以实现与多个工作流产品的集成，从而提供通用的用户交互界面。在 实际应用中，经常需要将工作流管理系统集成到用户的其它桌面应用( 如办公自 1 4 重庆大学硕士学位论文 2 工作流管理系统参考模型 动化系统、电子邮件系统) 环境中，从而为最终用户提供一个集成化的、具有统 一界面的任务管理系统。 工作流管理联盟提供了四种方式( 通过任务表) 来实现客户与工作流机之间 的交互，如图2 8 所示。其中第一种适用于集中式的工作流管理系统结构，另外 三种适用于分布式工作流管理系统结构。 f 1 ) 基于主机方式的模型( h o s tb a s e dm o d e l ) ：这种方式适合于集中的情况。 此时，客户端应用程序、任务表管理器、任务表和工作流机都在中央的主服务器 上，用户通过终端来获得任务表。 服勰端剖也型毕l 1 面磊厂r 一t 通用接口 本地调用 任务表 存取 任务表 任务表 存取 工作流机 佩 x 4 0 0 等卜jr p c 等 l 任务表 任务表 存取 任务表 存取 客户端 应用 基于主机 方式的模型 客户端 应用 基于主共享文件 方式的模型 客户端 应用 基于电子邮件 方式的模型 客户端 应用 基于过程调用 或消息传递 方式的模型 图2 8 四种任务表管理器的实现方法 f i g 2 8r e a l i z a t i o nm e a l so f t h ef o u rs o r to f t a s kt a b l em a n a g e r ( 2 ) 共享的文件库模型( s h a r e d f i l e s t o r e m o d e l ) ：在这种情形中，客户应用程 序和任务表管理器位于用户的工作站上，而工作流机位于中央服务器上。任务表 位于一个客户应用和工作流机都能够访问的共享文件系统中。 ( 3 ) 电于邮件模型( e l e c t r o n i cm a i lm o d e l ) ：这里，客户应用和任务表管理器 重庆大学硕士学位论文2 工作流管理系统参考模型 位于用户的工作站上，工作流机位于中央主机上。所有的通讯都使用电了邮件。 此时，任务表一般位于客户端。 ( 4 ) 过程调用或消息传递模型( p r o c e d u r ec a l lo rm e s s a g es e n d i n gm o d e l i n g ) 客户应用程序和任务表管理器位于用户的工作站上，任务表和工作流机位于服务 器端。用户通过r p c ( 远程过程调用) 或者其它的消息传递机制来获得任务表。 在实际应用中，工作流管理系统在设计和实施中必须提供足够的柔性以满足 不同的应用需求和不同的用户操作方式存在的差别：同时，连接工作流机与工作 流客户应用之间的接口定义必须具有足够的柔性，能够为实现不同工作流和应用 程序之间交互提供支持。 2 5 2 直接启动应用 这种情况适合于不需要人员参与的活动。在简单的情况下，工作流机通过过 程模型中定义的活动信息、应用程序类型和所需的数据来激活应用程序。被激活 的应用程序可以与工作流机位于一台计算机上，可以位于相同的运行平台上，也 可以位于通过网络可以访问的不同计算机平台上。 标准化的a p i 和交换接口 特定应用 交换接口 ( 本地或远程的) 图2 9 直接启动应用接口 f i g 2 9a u t o m a t i o ns t a m pa p p l i c a t i o ni n t e r f a c e 有许多应用可以紧密地集成到工作流管理系统中，它们可以由工作流机来进 行启动弗控制其执行，如文字处理系统。但是，企业的应用系统往往具有分布性 和异构性，大部分应用可能分布在不同硬件环境下，采用了不同软件平台开发环 1 6 境和运行环境，另外，如果这些应用是不同的软件厂商提供的产品，它们在接口 参数、相关数据结构和通信机制上可能存在非常大的区别，工作流管理系统不可 能提供对所有应用的直接启动功能。在这种情况下，采用应用代理的方式来启动 应用是一种比较好的方法。图2 9 给出了采用应用代理来启动应用的示意图。 通过应用代理来进行直接应用启动为工作流管理系统的开发、应用系统的集 成都带来很大的方便。应用代理与工作流机之间的数据交互和消息传递可以采用 标准化的a p i 和数据格式完成；而应用代理与直接启动的应用之间的数据交互和 消息传递通过定义与开发面向特定应用的专用集成接口来完成。当用户的应用系 统发生变化，或者需要自己开发新的应用时，无需改变工作流管理系统的结构与 操作模式，也无需修改应用代理与工作流机之间的接口，用户仅需要修改应用代 理与这个特定应用之间的接口。因此，采用应用代理是提高工作流管理系统柔性 和适应性的有效方法。 2 6 工作流系统管理和监控工具 系统管理与监控是复杂软件系统一个非常重要的功能。在实际应用，尤其是 在企业应用中，系统在运行过程中不可避免地会出现许多意外情况，正确及时地 处理这些意外情况对于保证应用系统良好运行具有十分重要的意义。除了在系统 设计实旌中充分考虑各种情况，提高应用系统的可靠性和鲁棒性外，提供良好的 系统管理与监控工具对于提高系统的应变能力，充分发挥用户处理复杂问题的聪 明才智是一个有效的方法。 工作流系统管理与监控工具能够对工作流在整个组织内的流动状况进行监 视，并提供一系列的管理功能，实现安全性、过程控制和授权操作等方面的管理。 它包括以下几个方面的功能： ( 1 ) 建立、设置和优化组成工作流管理系统的各个软件。 ( 2 ) 对过程模型进行实例化。 ( 3 ) 将过程模型中的角色实例化。 ( 4 ) 启动、挂起、恢复和终止过程实例。 ( 5 ) 管理正在执行的过程实例，并对正常结束或异常退出的过程实例的历史数 据进行统计和分析。 重庆大学硕士学位论文 3 组件技术 3 组件技术 3 1 组件u 副( c o m p o n e n t ) 组件是面向对象技术发展的产物。要给组件下一个确切的定义很难，通常， 可以认为组件是一个可独立开发和交付的软件单位，其存在的目的是向外界( 应 用框架、其它组件或最终用户) 提供服务。 一个可独立开发的组件具有模块化的特点，但又区别于传统意义上的设计或 实现模块。组件应是一个记录了其开发过程中的