国内外工作流研究及应用进展

1、国内外工作流研究及应用进展闻立杰清华大学软件学院 信息系统与工程研究所内容p 工作流与业务工作流与业务流程流程p 工作流技术发展历史工作流技术发展历史p 工作流技术定位与内涵工作流技术定位与内涵p 谁在推动工作流？谁在推动工作流？p 工作流的建模理论工作流的建模理论p 工作流的企业应用工作流的企业应用2三度普利策奖得主三度普利策奖得主ThomasThomas L. FriedmanL. Friedman在在世界是平的世界是平的一一书中在论述书中在论述“碾平世界的碾平世界的1010大动力大动力”时写到：时写到：“第第3 3大动力大动力工作流软件：让你我的工作流软件：让你我的应用软件相互对话应用软

2、件相互对话”3创世纪:平坦世界的平台出现了1.1. 我们需要在这里做个简单回顾，因为在这个时候我们需要在这里做个简单回顾，因为在这个时候2020世纪世纪9090年代中期年代中期平坦世界的平台已经开始出现平坦世界的平台已经开始出现了。首先，柏林墙的倒塌、了。首先，柏林墙的倒塌、WindowsWindows视窗的开启、视窗的开启、内容的数字化和网络浏览器的推广极大地促进了人和内容的数字化和网络浏览器的推广极大地促进了人和人的交流，而人的交流，而工作流软件工作流软件则则是将应用软件联系在了一是将应用软件联系在了一起，这样人们就可以得以处理所有数字化的内容，并起，这样人们就可以得以处理所有数字化的内容

3、，并且以前所未有的方式使用计算机和网络。且以前所未有的方式使用计算机和网络。4创世纪:平坦世界的平台出现了2.2. 这种人和人之间交流的新水平再加上以网络为基础的这种人和人之间交流的新水平再加上以网络为基础的应用软件间的应用软件间的工作流程序工作流程序就会创造一个具有多种合作就会创造一个具有多种合作形式的全球新平台，这是世界变平的创世纪时刻，这形式的全球新平台，这是世界变平的创世纪时刻，这意味着一切都开始成型，虽然世界真正变平还尚需时意味着一切都开始成型，虽然世界真正变平还尚需时日，但人们在这个时刻已经感到了很多变化。忽然之日，但人们在这个时刻已经感到了很多变化。忽然之间，人们发现，他们可以和

4、世界更多地方的更多人展间，人们发现，他们可以和世界更多地方的更多人展开分工合作，并且分享更多类型的知识。开分工合作，并且分享更多类型的知识。摘自：世界是平的中译本 湖南科学技术出版社，2006年11月5我们身边的业务流程迎新流投稿流评奖流答辩流审批流请假流报销流看病流看病流 6企业业务流程1.1.付款单审批流程：付款单审批流程：采购员打单采购员打单-采购经理审批采购经理审批-财务经理审批财务经理审批-总经理审批总经理审批 然后由出纳对付款单制单。然后由出纳对付款单制单。 公司公司采购员在法国打了付款单后，由采购经理在广州对付款单进行一级审批，采购员在法国打了付款单后，由采购经理在广州对付款单进

5、行一级审批，然后由财务经理在北京进行二级审批，然后由总经理在美国进行三级终审然后由财务经理在北京进行二级审批，然后由总经理在美国进行三级终审，然，然后后由出纳将付款单导出到网上银行，银行支付后出纳生成凭证。由出纳将付款单导出到网上银行，银行支付后出纳生成凭证。 2.2.报销单审批流程：报销单审批流程：业务员打单业务员打单-部门经理审批部门经理审批-财务经理审批财务经理审批-总经理审批总经理审批 然后由出纳对报销单制单。然后由出纳对报销单制单。 7汽车保险索赔流程p 客户索赔申请由汽车毁损（Car Damage）索赔处理部门记录记录。p 此后，CD部门将索赔申请分为简单索赔和复杂索赔简单索赔和复

6、杂索赔。简单索赔包括两项任务：检查检查保险纪录保险纪录, ,并致电修理厂致电修理厂，这两项任务并行执行。复杂索赔包括三项任务：检查保检查保险纪录险纪录，检查损坏纪录检查损坏纪录，以及致电修理厂致电修理厂,这三项任务顺序依次执行。p 在上述两项或三项任务执行完毕后,由CD部门作出决策, 同意同意或否决否决。若为“同意”，由金融部门(Financial Department)进行赔偿赔偿。p 不论如何决策，CD部门都会给客户回复信件回复信件。8业务过程与工作流p 业务过程业务过程 Bussiness ProcessBussiness Process指组织中工作流转过程（指组织中工作流转过程（任务根

7、据它们之间任务根据它们之间客客观存在观存在的依赖关系次序发生）的依赖关系次序发生）业界也常称之为业务流程业界也常称之为业务流程p 工作流工作流 WorkflowWorkflow业务过程的形式化描述即为业务过程的形式化描述即为工作流工作流，或者说，或者说，用计算机理解的语言描述的业务过程用计算机理解的语言描述的业务过程，是，是可执可执行的业务过程（行的业务过程（Executable Business Executable Business ProcessProcess）9The BPM lifecycleM. Dumas, W. van der Aalst, A. ter Hofstede, P

8、rocess-Aware Information Systems: Bridging People and Software through Process Technology, John Wiley & Sons, 2005 process design process implementationdiagnosisprocessenactmentProjectManagementToolsBusinessProcessModellingToolsWorkflowManagementSystems10内容p 工作流与业务流程工作流与业务流程p 工作流技术工作流技术发展历史发展历史p

9、 工作流技术定位与内涵工作流技术定位与内涵p 谁在推动工作流？谁在推动工作流？p 工作流的建模理论工作流的建模理论p 工作流的企业应用工作流的企业应用11工作流（技术）起源工作流技术起源于工作流技术起源于19701970年代中期办公自年代中期办公自动化领域的研究工作。动化领域的研究工作。人们对工作流技术充满着强烈乐观情绪，人们对工作流技术充满着强烈乐观情绪，研究者普遍相信通过研究者普遍相信通过办公流程自动化办公流程自动化（主（主要是办公文档自动传递），可以带来办公要是办公文档自动传递），可以带来办公效率的巨大改善。效率的巨大改善。然而，这种期望当时并没有成为现实。其然而，这种期望当时并没有成为

10、现实。其原因在于，办公室使用原因在于，办公室使用个人计算机个人计算机尚未被尚未被社会接受，社会接受，网络技术网络技术还不普遍，还不普遍，开发者开发者还还不不了解工作流（群件）技术了解工作流（群件）技术的需求与缺陷。的需求与缺陷。 12工作流（技术）发展19831983年至年至19851985年间，工作流技术首先在图像处理领年间，工作流技术首先在图像处理领域得到成功。域得到成功。19901990年后年后，流程再造（，流程再造（BPRBPR）技术引发了企业）技术引发了企业“毛毛毛毛虫变蝴蝶虫变蝴蝶”革命，工作流技术进入新阶段。革命，工作流技术进入新阶段。James AJames AChampy C

11、hampy MichaelMichaelHammer Hammer 1910s1910s1990s1990s2000s2000s13工作流（技术）繁荣 进入进入二十一世纪二十一世纪，随着，随着ICTICT技术的广泛应用，技术的广泛应用，IBMIBM、MicrosoftMicrosoft、OracleOracle、BEABEA、SAPSAP等大力发展工作等大力发展工作流技术。流技术。 Windows Windows 为为开发人员开发人员提供了可扩展的工作流提供了可扩展的工作流框架框架Windows Workflow FoundationWindows Workflow Foundation。14

12、 基于BPEL4WS的业务流程管理软件 协调已有的各个子服务，最终实现服务组合的目的 JDeveloper开发环境支持开发环境支持基于流程的基于流程的Web服务组装服务组装1516 JBPMJBPM 一个基于J2EE的轻量级可扩展工作流管理系统 JBoss企业中间件平台的一个组成部分 与Eclipse紧密集成工作流开发工具成为工作流开发工具成为Eclipse的重要插件的重要插件16内容p 工作流与业务流程工作流与业务流程p 工作流技术发展历史工作流技术发展历史p 工作流技术定位与内涵工作流技术定位与内涵p 谁在推动工作流？谁在推动工作流？p 工作流的建模理论工作流的建模理论p 工作流的企业应用

13、工作流的企业应用17适用领域组织软件/企业软件，而非个人软件。计算学科中（CC2005）对信息系统即组织软件/企业软件给出了明确定义。如ERP/CRM/SCM/PDM/OA/eG/eC因为，对企业（特别是大型企业）而言，1.业务流程越来越重要2. 业务流程越来越复杂3. 业务流程越来越易变 18与管理工程的关系产出投入外 部环 境转 变 过 程计划组织人事领导控制过程建模组织建模模型运行活动监督分析改进业业务务过过程程管管理理B BP PMM工工作作流流技技术术WWF FT T人空人空间间机器空机器空间间耦合耦合信息系统信息系统组织系统组织系统信息化企业信息化企业管理管理技术技术19流程执行模

14、型验证诊断分析变更/改进流程建模流程监控业务流程管理生命周期业务流程管理BP ManagementBP ModelingBP ValidationBP AutomationBA MonitoringBA MonitoringBP IntelligenceBP Intelligence = =Mining+Mining+ OLAP OLAPBP Improvement=Change =Change ManagementManagement20工作流技术支持流程自动执行（即业务过程自动化支持流程自动执行（即业务过程自动化BPABPA）是工作流技术的起点）是工作流技术的起点，为业务，为业务过程全生命

15、周期管理提供过程全生命周期管理提供ITIT技术支持是工作流技术的发展方向。技术支持是工作流技术的发展方向。工作流建模技术工作流建模技术模型验证技术模型验证技术工作流引擎技术工作流引擎技术活动监控技术活动监控技术分析挖掘技术分析挖掘技术诊断评价技术诊断评价技术过程变更技术过程变更技术其研究核心是工作流模型其研究核心是工作流模型在管理领域叫业务流程，在管理领域叫业务流程，在技术领域叫工作流。在技术领域叫工作流。不影响理解的情况下可以混用。不影响理解的情况下可以混用。工作流技术包括：工作流技术包括：21与软件工程的关系传统软件工程传统软件工程现代软件工程现代软件工程系统设计系统设计编码实现编码实现测

16、试部署测试部署需求分析需求分析维护升级维护升级系统设计系统设计编码实现编码实现测试部署测试部署需求分析需求分析维护升级维护升级橄榄型 哑铃型 软件开发难点与工软件开发难点与工作量作量由由“系统设计、编系统设计、编码实现、测试部署码实现、测试部署”转向转向“需求分析、需求分析、维护升级维护升级”。当前困惑：当前困惑：“没有没有做不到的软件、只做不到的软件、只有想不到的软件有想不到的软件”，“软件开发赶不上软件开发赶不上需求变化需求变化”。构构造造时时运运行行时时22与软件工程的关系(c1)企业软件需求及其变化都源于企业业务企业业务过程（也称为业务流程）本质是身处其中的员工不断进行互动（互动媒介是

17、信息和/或物质）的网络，是企业凝聚人类劳动而创造价值的过程。工作流技术为（过程感知的）企业软件需求分析和维护升级阶段提供一种技术手段顾问咨询 需求分析 业务过程建模支持服务 维护升级 过程模型变更23工作流技术带来了大型企业信息系统变革现在，人们将基于工作流现在，人们将基于工作流技术开发的信息系统称为技术开发的信息系统称为过程感知的信息系统（过程感知的信息系统（PAISPAIS）Process-Aware InformationProcess-Aware InformationSystemSystem，PAISPAIS是是ISIS的一种类型的一种类型24PAIS体系结构示意图Data Base

18、 ServerWorkflow ServerJWFCJava ClientEnter- ManagerData MProc MProposed by Wang Jianmin in 2007用户展现层业务逻辑层业务数据层JDBC25WFMS为PAIS带来了什么？通过工作流模型，PAIS“感知”到了：业务流程（或工作程序），即实现某类业务目标所需要完成的任务及其依赖关系通过工作流引擎，PAIS“感知”到了： 每个业务流程实例（即业务过程的一次执行），包括任务路由信息（包括哪些任务被跳过了），任务起始时间、完成时间，任务完成人，任务创建、修改、访问数据，WFMS为PAIS带来了“任务”这一基础管理

19、概念26工作流系统体系结构WfMCWfMC参考模型参考模型WFMSWFMS工作流管理系统工作流管理系统工作流系统工作流系统27过程定义工具集（构造时） Process Editor (GUI) Establish process definitions Model routing structure Support version management Define case attributes Task specification lOrganization Definition ToolCreate resource classes (role and unit)Manage any s

20、pecific characteristics of a resource classManage relationship between the various resource classeslProcess Analysis ToolSyntax checkingSemantic checkingPerformance evaluations28工作流引擎（运行时） Workflow Engine/Server Creating and removing workflow instances Routing workflow instances Managing workflow in

21、stance attributes Submitting work items to the correct resources Invoking application software Recording history data 29基于WFMS的应用系统开发EAI30宏编程：Mega-programmingLarge-scale Interoperation and Composition: a move from coding as the focus of programming to a focus on composition based on a very-high leve

22、l (mega-) programming language for software module composition From the Keynote of Petri Net 2008 by AlonsonFellow, American College of Medical Informatics (ACMI) of AMIA, 1984.Fellow, Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), 1992.Fellow, Association for Computing Machinery (ACM), 19

23、95. Gio WiederholdProfessor (Emeritus) of Computer ScienceComputer Science, , MedicineMedicine, and , and Electrical EngineeringElectrical Engineering 31基于WFMS的软件系统32工作流系统应用场景1Person-to-Application工作流引擎工作流引擎33工作流系统应用场景2Person-to-Person工作流引擎工作流引擎34工作流系统应用场景3Application-to-ApplicationWeb Service Orche

24、stration，服务编制服务编制工作流引擎工作流引擎35误区：工作流技术解决一切不适合的场景不适合的场景无明显流程概念的个人软件系统（如绘图无明显流程概念的个人软件系统（如绘图工具、阅读器、工具、阅读器、OfficeOffice软件、理财软件）软件、理财软件）业务流程简单、固定；或虽然复杂、易变，业务流程简单、固定；或虽然复杂、易变，但是管理粗放，混乱的企业。即先合理化，但是管理粗放，混乱的企业。即先合理化，再自动化、数字化再自动化、数字化36内容p 工作流与业务流程工作流与业务流程p 工作流技术发展历史工作流技术发展历史p 工作流技术定位与内涵工作流技术定位与内涵p 谁在推动工作流？谁在推

25、动工作流？p 工作流的建模理论工作流的建模理论p 工作流的企业应用工作流的企业应用37标准化组织现状 WfMC-Workflow Management Coalition, Founded in August，1993 OMG-Object Management Group BPMI-Business Process Management Initiative,Found in 2000, Merged with OMG In June of 2005 OASIS-Organization for the Advanced of Structured Information Standard

26、W3C-World Wide Web ConsortiumBPMI.org 38软件龙头企业MQSeries WorkowStaffware Process Suite(Staffware Corp.) TeamWARE Flow (Fujitsu)Adobe Workflow Server Domino WorkflowTIB/InConcert (TIBCO)FLOWer(Pallas Athena)Oracle WorkflowBizTalk Server 39活跃的学术研究团队 总体上看，工作流技术研究欧洲比美国活跃，欧洲以荷兰、德国为代表，澳洲、印度进步很快，美国也越来越重视。荷兰

27、Einhoven University of Technology Prof. Wil van der Aalst澳洲 Queensland University of Technology Prof. Michael Rosemann and Prof. Arthur ter Hofstede 美国 IBM T.J. Watson Research Center 美国 OMG 等工业组织40学科归属 工作流技术是典型的交叉学科，按照CC2005的计算学科分支体系归为信息系统 代表性学术期刊（2007年影响因子） MIS QUARTERLY （5.826)、 IEEE TRANS ON INF

28、ORMATION THEORY（2.315）、INFORMATION SCIENCES （2.147）、ACM TRANS ON INFORMATION SYSTEMS(1.969) 数据管理是信息系统的重要、基础内容，因此工作流技术又成为数据库方向的一个重要分支 代表性学术期刊（2007年影响因子） VLDB JOURNAL(3.818)、DATA MINING AND KNOWLEDGE DISCOVERY(2.420)、ACM TRANSACTIONS ON DATABASE SYSTEMS(2.078) 最高级别的专门国际会议 International Conference on B

29、usiness Process Management 41内容p 工作流与业务流程工作流与业务流程p 工作流技术发展历史工作流技术发展历史p 工作流技术定位与内涵工作流技术定位与内涵p 谁在推动工作流？谁在推动工作流？p 工作流的建模理论工作流的建模理论p 工作流的企业应用工作流的企业应用42控制流建模基本问题基本问题工作流由哪些任务组成，这些任务间依赖工作流由哪些任务组成，这些任务间依赖关系怎样关系怎样工作内容工作内容确定工作流的任务集合确定工作流的任务集合确定任务之间的依赖关系确定任务之间的依赖关系43任务间的基本关系任务间的基本关系？任务间的基本关系？R R P(T)XP(T)P(T)XP(T)1.顺序2.并发3.同步4.选择5.合并一个任务执行完成后，总是触发一组一个任务执行完成后，总是触发一组 （两个以上）任务（并行）执行（两个以上）任务（并行）执行一个任务执行完成后，在一组任务中一个任务执行完成后，在一组任务中选择某一个任务执行选择某一个任务执行44相关建模理论PetriPetri网网 图形化、形式化、简洁化图形化、形式化、简洁化Pi验算 形式化、非图形BPMN 图形化、非形式化、不可执行BPEL 非图形化、非形式化、可执行EPC 图形化、可执行、业界常用XPDL WfMC、图形化、可执行UML AD 软件工程领域常用YAWL 图示化、可执行45Pe