Abstract:The rapid growth of Internet/Intranet usage and development of Web technologies,provides a ideal platform to construct a Web_based workflow management.And the Web_based workflow　management service provides condition for distributed working and inter-enterprise corporatin ,and it has become the characteristic of the next-generation workflow management.The WFMS prototype which this paper researched on combines the Web technologies and XML ,and provides a method of designing and implementing xml_based process definition language and workflow engine.
keywords:Workflow ,workflow management systems ,XML,Integration、Workflow Engine

    1、引言

    工作流的概念起源于生產(chǎn)制造業(yè)與辦公自動(dòng)化領(lǐng)域。工作流是一類能夠完全或部分自動(dòng)執(zhí)行的經(jīng)營(yíng)過(guò)程，根據(jù)一系列過(guò)程規(guī)則，文檔、信息或任務(wù)在不同的執(zhí)行者之間傳遞、執(zhí)行。工作流的目的是通過(guò)將工作分解成定義良好的任務(wù)、角色，按照一定的規(guī)則和過(guò)程來(lái)執(zhí)行這些任務(wù)并對(duì)它們進(jìn)行監(jiān)控，達(dá)到提高辦事效率、降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理水平和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代企業(yè)經(jīng)營(yíng)過(guò)程重組（BRP）、經(jīng)營(yíng)過(guò)程自動(dòng)化。
    根據(jù)工作流系統(tǒng)所采用的任務(wù)項(xiàng)傳遞機(jī)制的不同，工作流管理系統(tǒng)主要有三種方式：（1）、基于文件的工作流管理系統(tǒng)——以共享文件的方式來(lái)完成任務(wù)。這種類型的產(chǎn)品是產(chǎn)生最早、發(fā)展最成熟、最具多樣性的，通常包含有Client/Server模式的圖像、文檔與數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。（2）、基于消息的工作流管理系統(tǒng)——通過(guò)用戶的電子郵件系統(tǒng)來(lái)傳遞文檔信息。這種產(chǎn)品都實(shí)現(xiàn)了一種或多種電子郵件系統(tǒng)的集成。（3）基于Web的工作流管理系統(tǒng)——隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和Internet應(yīng)用的不斷普及，Web技術(shù)因其界面的一致、簡(jiǎn)單及與平臺(tái)的無(wú)關(guān)性，在其出現(xiàn)之后就得了迅速發(fā)展。同時(shí)Internet的發(fā)展及企業(yè)Intranet的建構(gòu)為人們提供一個(gè)理想的協(xié)同工作環(huán)境，同時(shí)也使基于Web的工作流管理系統(tǒng)成為可能。
    Web應(yīng)用程序開(kāi)放、跨平臺(tái)的特性使基于Web的工作管理系統(tǒng)已經(jīng)成為一種必然的發(fā)展趨勢(shì)。但目前因?yàn)椴煌难芯空?、廠商使用不同的工作流的描述方法，這樣就造成了不同的工作流產(chǎn)品之間不能進(jìn)行互操作，因而在很大程度上阻礙了工作流技術(shù)的推廣與應(yīng)用。
    為了使工作流管理系統(tǒng)具有的良好的互操作性，本文研究開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于Web的工作流管理系統(tǒng)，其中工作流過(guò)程定義采用了基于XML的過(guò)程定義語(yǔ)言。XML是用來(lái)描述文檔的組織結(jié)構(gòu)，XML具有簡(jiǎn)單、自定義的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)不同產(chǎn)商之間的工作流產(chǎn)品之間的互操作性，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)信息的集成。
    本文首先介紹了當(dāng)前工作流管理系統(tǒng)的一些相關(guān)概念，分析了在本系統(tǒng)中的一些關(guān)鍵技術(shù)，包括系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，工作流模型中的主要實(shí)體的XML描述及工作流執(zhí)行機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等。

    2、工作流管理系統(tǒng)的介紹

    基于Web的工作流管理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)企業(yè)協(xié)同工作環(huán)境的一個(gè)良好方法，它能方便的與企業(yè)內(nèi)原有的應(yīng)用、信息集成。
為了實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程的工作流管理，需要相應(yīng)的軟件系統(tǒng)的支撐。此種軟件系統(tǒng)為工作流管理系統(tǒng)（Workflow Management System,WfMS）。根據(jù)WfMC 的定義，工作流管理系統(tǒng)是“一種在工作流形式化表示的驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)軟件的執(zhí)行而完成工作流定義、管理及執(zhí)行的系統(tǒng)”，其主要目標(biāo)是對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程中各活動(dòng)發(fā)生的發(fā)后次序及同活動(dòng)相關(guān)的相應(yīng)人力或信息資源的調(diào)用，進(jìn)行管理而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)過(guò)程的自動(dòng)化。工作流的過(guò)程定義是指對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程的形式化表示，它定義了過(guò)程運(yùn)行中的活動(dòng)和所涉及到的各種信息。這些信息包括過(guò)程的開(kāi)始和完成條件、構(gòu)成過(guò)程的活動(dòng)以及進(jìn)行活動(dòng)間導(dǎo)航的規(guī)則、用戶所需要完成的任務(wù)、可能被調(diào)用的應(yīng)用、工作流機(jī)的引用關(guān)系以及與工作流數(shù)據(jù)的定義。其中活動(dòng)指的是工作流中的一個(gè)邏輯步驟；工作流實(shí)例指的是工作流的一次執(zhí)行過(guò)程；工作流機(jī)是一個(gè)為工作流實(shí)例的執(zhí)行提供運(yùn)行服務(wù)環(huán)境的軟件或“引擎”，它是工作流執(zhí)行服務(wù)的核心，負(fù)責(zé)對(duì)解釋過(guò)程定義、控制過(guò)程實(shí)例的執(zhí)行、控制工作流中各個(gè)活動(dòng)的執(zhí)行順序、并完成與其它工作流機(jī)的交互與通訊。
    1994年11月，工作流管理聯(lián)盟發(fā)布了工作流管理系統(tǒng)的參考模型(見(jiàn)圖1)，該模型定義了一個(gè)基本的工作流管理系統(tǒng)所需要的6個(gè)基本模塊，并制定了各模塊之間的接口標(biāo)準(zhǔn)。其基本的模塊功能如下：
    1） 過(guò)程定義工具：為用戶提供一種對(duì)實(shí)際業(yè)務(wù)過(guò)程進(jìn)行分析、建模的手段，并生成業(yè)務(wù)過(guò)程的可被計(jì)算機(jī)處理的形式化描述。
    2） 工作流執(zhí)行服務(wù)：它借助于一個(gè)或多個(gè)工作流機(jī)，激活并解釋過(guò)程定義的全部或部分，并同外部的應(yīng)用程序進(jìn)行交互，完成工作流過(guò)程實(shí)例的創(chuàng)建、執(zhí)行與管理，為工作流程的運(yùn)行提供一個(gè)運(yùn)行時(shí)環(huán)境。
    3） 其他工作流執(zhí)行服務(wù)：在大型的WfMS中，工作流可能需要多個(gè)工作流機(jī)共同完成，甚至需要其他異質(zhì)的工作流執(zhí)行服務(wù)來(lái)輔助來(lái)完成，這涉及到WfMS系統(tǒng)之間的互聯(lián)。
    4） 客戶應(yīng)用程序：它給用戶提供一種手段，以處理過(guò)程實(shí)例運(yùn)行過(guò)程中需要人工干預(yù)的任務(wù)。每一個(gè)這樣的任務(wù)就被稱為一個(gè)工作項(xiàng)。WfMS為每一個(gè)用戶維護(hù)一個(gè)工作項(xiàng)列表，它表示當(dāng)前需要該用戶處理的所有任務(wù)。
    5） 被調(diào)應(yīng)用程序：指工作流執(zhí)行服務(wù)在過(guò)程實(shí)例的運(yùn)行過(guò)程中，調(diào)用的、用以對(duì)應(yīng)用數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的程序。在過(guò)程定義中包含這種應(yīng)用程序的詳細(xì)信息，如類型、地址等。
    6） 管理及監(jiān)控工具：其功能是對(duì)WfMS中過(guò)程實(shí)例的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控與管理，如用戶管理、角色管理、審計(jì)管理、資源控制等。
 

    3、基于Web的工作流管理系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

    體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要遵循如下3條原則：
    （1）、基于Internet/Intranet分布式計(jì)算環(huán)境，面向跨部門、跨企業(yè)的分布式工作流管理。
    （2）、集成已有的各種信息資源，如電子郵件、文檔管理、圖形瀏覽、資源管理等，充分發(fā)揮這些資源的綜合潛力。
    （3）、與工作流管理聯(lián)盟參考模型保持一致，其中過(guò)程定義語(yǔ)言采用XML－WPDL（基于XML的過(guò)程定義語(yǔ)言），以利于實(shí)現(xiàn)不同企業(yè)的WfMS系統(tǒng)的互操作。
按照上述原則所設(shè)計(jì)的Web_WfMS的體系結(jié)構(gòu)如圖2所示：
 

    整個(gè)系統(tǒng)的工作方式如下：
    (1)、工作流應(yīng)用建模人員通過(guò)Web瀏覽器將過(guò)程及表單定義工具從Web服務(wù)器上下載下來(lái)，完成應(yīng)用系統(tǒng)的建模，即實(shí)際工作流程的定義。建模結(jié)果以XML-WPDL文檔保存在服務(wù)器中，并可反復(fù)修改。
    (2)、客戶端用戶通過(guò)瀏覽器登錄到Web服務(wù)器，此時(shí)可以啟動(dòng)新的流程、處理其工作項(xiàng)等。每個(gè)工作項(xiàng)都與一個(gè)表單對(duì)應(yīng)。在表單中以各種不同的方式表示需要處理的數(shù)據(jù)。用戶可以通過(guò)客戶端所提供的各種工具（如CAD系統(tǒng)、CAPP系統(tǒng)、字處理系統(tǒng)）對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在此過(guò)程中可以與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行交互，如查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中信息，或?qū)⒛承?yīng)用數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中等。處理完成之后可將其提交，然后工作流執(zhí)行機(jī)將根據(jù)表單中數(shù)據(jù)生成下一個(gè)工作項(xiàng)，并通知相應(yīng)的用戶進(jìn)行處理，如此直至整個(gè)流程的完成。
    (3)、管理人員使用工作流管理監(jiān)控工具對(duì)工作流的運(yùn)行實(shí)例、活動(dòng)實(shí)例的狀態(tài)情況進(jìn)行監(jiān)控和管理，如掛起、重啟動(dòng)、終止某個(gè)過(guò)程實(shí)例。

    4、基于Web的工作流管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理與實(shí)現(xiàn)機(jī)制

    基于Web_WfMS的總體設(shè)計(jì)，將從工作流模型、工作流執(zhí)行機(jī)、安全權(quán)限控制等3個(gè)方面討論本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。
    4.1 工作流模型
    工作流模型是整個(gè)工作流系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是過(guò)程定義人員進(jìn)行系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，模型描述能力的強(qiáng)弱決定了系統(tǒng)所支持應(yīng)用范圍以及系統(tǒng)的靈活度。在工作流模型方面，工作流管理聯(lián)盟定義的過(guò)程元模型定義了6個(gè)基本實(shí)體：過(guò)程定義、活動(dòng)、轉(zhuǎn)換條件、工作流相關(guān)數(shù)據(jù)、角色、需要激活的應(yīng)用程序。
    各種不同的建模工具僅是對(duì)工作流模型的一種形式化的描述，為了實(shí)現(xiàn)不同的WfMS的過(guò)程定義能相互交互，在本系統(tǒng)中采用了其于XML的過(guò)程定義語(yǔ)言對(duì)過(guò)程建模進(jìn)行描述（如圖3）。
 

    下面將分別介紹XML_WPDL的過(guò)程定義、活動(dòng)和轉(zhuǎn)換條件三種實(shí)體的描述。
    ① 過(guò)程定義   
    ② 活動(dòng)定義
　 ③ 轉(zhuǎn)移條件

    4.2 工作流機(jī)的實(shí)現(xiàn)與異常處理機(jī)制

    4.2.1 工作流機(jī)的實(shí)現(xiàn)
    工作流執(zhí)行服務(wù)是工作流管理系統(tǒng)的核心。工作流執(zhí)行服務(wù)由一個(gè)或多個(gè)工作流機(jī)組成。工作流機(jī)實(shí)際上是企業(yè)經(jīng)營(yíng)過(guò)程的任務(wù)調(diào)度器，在某種程序上還是企業(yè)資源的分配器。在采用工作流管理系統(tǒng)支持經(jīng)營(yíng)過(guò)程運(yùn)行的企業(yè)中，工作流機(jī)可以看成是企業(yè)的業(yè)務(wù)操作系統(tǒng)（BOS）。工作流機(jī)的主要功能是：解釋過(guò)程定義、負(fù)責(zé)調(diào)試流程的運(yùn)行、即創(chuàng)建和管理過(guò)程實(shí)例運(yùn)行、調(diào)度活動(dòng)的運(yùn)行并創(chuàng)建要處理的工作項(xiàng)、維護(hù)工作流控制數(shù)據(jù)和相關(guān)數(shù)據(jù)、維護(hù)用戶的工作列表。工作流執(zhí)行機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖4所示：

圖4  工作流執(zhí)行服務(wù)的結(jié)構(gòu)圖

    其具體的執(zhí)行過(guò)程：工作流機(jī)接受從外部接口發(fā)送過(guò)來(lái)有關(guān)過(guò)程控制的請(qǐng)求（如過(guò)程初始化、獲取活動(dòng)以及結(jié)束活動(dòng)等），然后根據(jù)不同的請(qǐng)求類型調(diào)用相應(yīng)的處理模塊完成與本次請(qǐng)求相關(guān)的操作并將結(jié)果返回。事實(shí)上可以將工作流機(jī)看成一個(gè)多線程的并發(fā)服務(wù)器，它可以對(duì)多個(gè)外部請(qǐng)求提供并發(fā)服務(wù)。對(duì)外部請(qǐng)求的處理過(guò)程中肯定會(huì)涉及到對(duì)工作流相關(guān)數(shù)據(jù)的讀寫和更改操作，同時(shí)工作流機(jī)還維護(hù)著工作流的控制數(shù)據(jù)，通過(guò)工作流控制數(shù)據(jù)來(lái)辨別每個(gè)過(guò)程或活動(dòng)實(shí)例的狀態(tài)，并推動(dòng)著工作流過(guò)程的執(zhí)行。
    過(guò)程、活動(dòng)、工作項(xiàng)構(gòu)成了工作流機(jī)的主要邏輯。在我們的系統(tǒng)中采用了對(duì)象的封裝和繼承的方法，把它包裝為普通的C＃類。三個(gè)類的定義如下：
    (1)、public class WEProInstanceManager {}       //工作流執(zhí)行機(jī)的過(guò)程實(shí)例的管理類
    (2)、public class WEActInstanceManager {}       //工作流執(zhí)行機(jī)的活動(dòng)實(shí)例的管理類
    (3)、public class WEWorkItemManager {}         //工作流工作列表管理類

    4.2.2  工作流機(jī)的異常處理
工作流的錯(cuò)誤包含兩種錯(cuò)誤，一是流程錯(cuò)誤，如活動(dòng)的執(zhí)行者不存在，活動(dòng)的應(yīng)用程序定義錯(cuò)誤等；另一類是系統(tǒng)的錯(cuò)誤，如：網(wǎng)絡(luò)不通，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)異常。對(duì)于工作流執(zhí)行機(jī)來(lái)說(shuō)，前類異常是屬于無(wú)法處理的錯(cuò)誤，只能進(jìn)行錯(cuò)誤的通知；后者是執(zhí)行機(jī)可以處理的錯(cuò)誤，如數(shù)據(jù)庫(kù)異常或連接臨時(shí)中斷等等，執(zhí)行機(jī)可以進(jìn)行容錯(cuò)處理，例如：在數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)后自動(dòng)重新建立連接。執(zhí)行機(jī)對(duì)可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行編碼，并附有對(duì)應(yīng)的描述信息。
    在我們的系統(tǒng)中采用了C＃的異常處理思想(在C＃的編程思想中，系統(tǒng)的錯(cuò)誤是通過(guò)捕獲異常來(lái)實(shí)現(xiàn)的)，拋出的異常通過(guò)異常類WEException來(lái)描述。WEException類繼承了C＃的異常處理類Exception。并覆蓋了Exception類的屬性Message(){get{}},其中WEException類中保存了可識(shí)別的異常對(duì)照表。在C#的異常處理中，在出錯(cuò)的地方將異常拋出，不進(jìn)行處理。異常被拋到更高的層次，直到某個(gè)層次能夠進(jìn)行這種異常的處理。

    4.3、工作流管理系統(tǒng)的安全權(quán)限控制
    工作流管理系統(tǒng)對(duì)安全性要求較高，為了達(dá)到要求，必須做到充分的安全控制。在我們的系統(tǒng)中，共設(shè)置了5層安全控制級(jí)別。
    1)、用戶鑒定：用戶登陸系統(tǒng)，需要用戶輸入用戶名和密碼，以便確認(rèn)和登記。
    2)、服務(wù)器訪問(wèn)控制：保證只有授權(quán)用戶，才可登陸指定的服務(wù)器。
    3)、數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)控制：對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)進(jìn)行控制
    4)、文檔訪問(wèn)控制：對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的文檔進(jìn)行權(quán)限控制。
    5)、文檔中的域訪問(wèn)控制：對(duì)文檔中的部分內(nèi)容進(jìn)行控制。
    通過(guò)以上五層安全控制再加上一些安全機(jī)制如：系統(tǒng)級(jí)權(quán)限控制、電子簽名和加密等，使得整個(gè)安全機(jī)制達(dá)到了系統(tǒng)對(duì)安全的需要。

    5、結(jié)束語(yǔ)：
    以Web作為工作流管理系統(tǒng)的底層通訊支持使系統(tǒng)具有開(kāi)放、一致和方便使用的特點(diǎn)，使企業(yè)中處于孤島的信息能相互集成。本系統(tǒng)采用的基于XML的過(guò)程定義語(yǔ)言的工作流管理系統(tǒng)，不僅適應(yīng)分布辦公，更以系統(tǒng)開(kāi)放的環(huán)境為實(shí)現(xiàn)跨部門、跨企業(yè)的供應(yīng)鏈的不同工作流互操作打下了基礎(chǔ)，使客戶、供應(yīng)商、或合作者都可以方便的參與企業(yè)的工作流，提高工作效率。
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