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工作流管理技术研究

于万钧  
【摘要】:工作流管理技术是实现企业业务过程自动化的核心技术。通过企业业务过程建模和模型仿真分析,可以规范和优化企业的业务流程,去除不合理环节,实现企业业务过程重组,并能为企业建立业务知识库和规则库,为企业决策提供长期有效指导。作为过程管理的核心技术,工作流管理可以与其他应用软件系统(如PDM、ERP)进行集成,从而使这些系统具有更好的灵活性,能在客户业务发生变化时,迅速地进行重组来满足客户的需要。目前,工作流管理已在电子商务、电子政务以及企业信息化等领域得到了广泛应用。 在工作流应用领域,涌现出一大批从事工作流管理技术研究和开发的软件厂商,一些著名的软件产品相继集成了工作流管理功能,如SAP的mySAP PLM、PTC的Windchill、IBM的Smarteam等。 已有多个国际标准化组织先后提出和制定了工作流管理和过程管理的建议标准。如,WfMC提出了工作流参考模型、工作流产品体系结构及接口等,并提交给OMG;OMG的Workflow Management Facility联合WfMC,提出了将工作流模型向CORBA转换的建议;BPMI提出了过程管理方面的相关标准BPML;IBM、Microsoft、Bea等著名软件公司都在工作流管理方面进行研究,开发了相应的工作流套件,并联合推出了过程描述语言BPEL . 工作流建模、工作流安全管理、工作流实例迁移和协同工作流等已成为该领域的研究热点。Aalst等在工作流建模、Bertino和Atluri等在工作流安全及授权、Casati和Ellis等在工作流变更和实例迁移、Grasso和Aalst等在协同工作流等方面,都做了很多工作。在国内,清华大学、华中科技大学、中科院计算所、中科院软件所、上海交通大学和吉林大学等都开展了工作流管理技术的研究。 本文对工作流管理技术的产生、发展,工作流软件的应用,以及工作流管理与其他应用软件系统的集成等进行了介绍,对PDM系统与工作流管理集成应用作了重点讨论。并对过程描述语言和工作流建模理论、工作流实例迁移和运行监控、访问控制和工作流系统的安全管理等的研究现状、存在的问题及发展趋势进行了比较全面的分析。 本文在分析工作流管理技术研究现状的基础上,对工作流建模、工作流安全管理、工作流实例执行监控、工作流底层服务以及工作流管理与PDM系统集成应用等方面进行了重点研究。本文的主要研究结果如下: (1)研究面向生命周期的工作流管理功能建模。对于有众多参与者的复杂业务流程,灵活的过程建模和任务-角色解析显得尤为重要。本文提出了一个将生命周期管理和工作流管理相结合的工作流管理功能模型。在该功能模型中,可以为每个生命周期状态建立相应的工作流,使受生命周期管理的对象(如PDM系统的文档及零部件等)在不同状态下受不 WP=118 同工作流程的管理,形成业务对象(business object)与生命周期对象关联、工作流与生命周期状态关联的新型工作流管理模式,将原来结构复杂的工作流分解为对象生命周期的阶段工作流。同时,根据访问控制的最小权限原则,将访问控制策略与生命周期状态相结合,得到一种基于对象单个状态的特殊访问控制的定义方法,是对基于对象全部状态的通用访问控制的一种补充。此外,为了提高任务分派的灵活性,给出了“模型→角色”、“工作流→生命周期→角色”两种角色解析方法。 (2)工作流管理系统的服务框架体系结构及协作模型研究。工作流管理系统用来支持组织内部、组织之间的业务建模和业务过程的协作运行。针对工作流过程定义和工作流实例运行中的数据流处理,本文提出了一个支撑工作流管理系统运行的形式化服务框架,框架中用事件表示服务间的协作关系,服务间既相对独立,又互相协作,同时给出了可扩展的实现模式。该服务框架已被应用到一个工作流管理系统中。 (3)工作流系统的实例运行监控模型研究。工作流监控是处理工作流运行期的各种例外、保证工作流实例正确高效执行的有效方法,但对它的研究尚不多见。基于状态的工作流监控方法不仅可以实时处理实例执行过程中出现的各种例外,消除实例运行的阻塞,并能对任务执行进行必要的干预。但这类监控也经常造成工作流模型及实例的不一致,如不加以调整,会导致后续任务无法执行。为此,首先给出了基于工作流模型ADEPT的模型正确性和实例一致性的约束规则,进而提出了一个基于状态的实时监控方法,该方法由一组状态转换原语和过程实例转换算法组成。本文还对原语操作的完备性和一致性进行了讨论。采用该方法不仅能实现实例的监控任务,而且能保证模型的正确性和过程实例的一致性。 (4)工作流管理系统的安全和访问控制模型研究。在工作流管理系统中,数据在工作流任务中流动,现有的授权方法不能很好地描述职责分离,从而难于刻画执行任务的用户和用户权限的不断变化。本文提出一个工作流授权约束模型,该模型在工作流应用语境中定义了角色层次函数、任务偏序关系和互斥任务,在此基础上给出一个基于角色的工作流授权约束语言WAL . 采用WAL可以准确描述工作流系统的职责分离要求,不但可以表达静态和动态授权约束,也可以表达授权的历史信息,同时所得到的约束规则集规模相对较小,从而保证了一致性验证在时间和空间上的可行性。 (5)研


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