工作流基本概念簡介

1、工作流基本概念簡介,pjj,文檔簡介,本文檔主要涉及到工作流和工作流模型的一些基本概念和結構，以及對Petri網(wǎng)的一些簡單介紹，配有一定的圖形表格加以說明詳細參見“The Application of Petri Nets to Workflow Management.pdf”“工作流模型分析”,工作流的起源,起源于:生產(chǎn)組織和辦公自動化領域目的:將工作分解，按照一定的規(guī)則和過程來執(zhí)行并監(jiān)控，提高效率，降低成本并行工程和

2、敏捷制造的提出,工作流基本概念,wfmc定義：工作流是一類能夠完全或者部分自動執(zhí)行的經(jīng)營過程，它根據(jù)一系列過程規(guī)則，文檔信息或任務能夠在不同的執(zhí)行者之間傳遞與執(zhí)行。工作流是一種反映業(yè)務流程的計算機化的模型，實現(xiàn)經(jīng)營過程集成與經(jīng)營過程自動化而建立的可由工作流管理系統(tǒng)執(zhí)行的業(yè)務模型基本元素：任務，任務之間的關系,工作流的基本特征,工作流是面向業(yè)務過程的技術，這與傳統(tǒng)的面向功能的管理技術不同工作流反映了業(yè)務過程的自動化，描述的是可由

3、計算機系統(tǒng)支持運行的業(yè)務過程工作流根據(jù)業(yè)務規(guī)則將系統(tǒng)中的各種資源相互關聯(lián)，并協(xié)調(diào)完成整個業(yè)務過程,實際情況中的工作流,廣義：凡是由計算機軟件系統(tǒng)控制其執(zhí)行的過程都可以看做工作流用途：通常用于過程自動化，將文檔信息任務按照定義好的規(guī)則進行傳遞，最終將經(jīng)營目標完成,工作流技術的優(yōu)點,是實現(xiàn)BPR（核心經(jīng)營過程）的一個較好方法，對BPR進行建模、評價分析和實施實現(xiàn)應用邏輯和過程邏輯分離，可以在不修改具體功能實現(xiàn)方式的情況下重組模型,

4、描述企業(yè)的經(jīng)營過程,應該主要說明：1、要做什么，即目的或目標（整個工作流模型）2、如何完成的，經(jīng)過那些任務（活動）和步驟（執(zhí)行活動和活動間連接）3、參與者，有哪些部門，哪些人4、采用了哪些方式或手段來完成（應用程序）,計算機銷售過程的工作流描述,1、用戶發(fā)出訂單，描述計算機配置和臺數(shù)2、公司收到訂單1）滿足客戶要求，繼續(xù)2）不滿足客戶要求，拒絕3、檢查訂單（3個任務并發(fā)執(zhí)行）1）計算價格2）檢查庫存部

5、件是否滿足要求3）進行配置檢查，滿足訂單要求4、決策1）通過檢查，繼續(xù)進行2）未通過檢查，則向用戶解釋原因5、等待接收確認，并要求付款6、發(fā)出通知7、裝配計算機8、送貨,圖例,銀行取款過程的工作流描述,1、客戶填寫取款單2、銀行出納接收取款單和客戶存折3、檢查客戶信息：1）余額不足，要求重寫取款單，返回步驟12）余額足夠，繼續(xù)進行4、客戶輸入密碼：1）密碼正確，繼續(xù)進行2）密碼錯

6、誤，重新輸入；3次錯誤，退出執(zhí)行5、出納取出相應現(xiàn)金，并在存折上記錄6、將現(xiàn)金和存折交給客戶,圖例,工作流管理系統(tǒng),WfMC定義：它是一個軟件系統(tǒng)，完成工作流的定義和管理，并按照在計算機中預先定義好的工作流邏輯推進工作流實例的執(zhí)行指運行在一個或多個工作流引擎的軟件上用于定義、實現(xiàn)和管理工作流運行的一套軟件，人機交互，推進工作流實例的執(zhí)行，并監(jiān)控其工作狀態(tài)工作流管理系統(tǒng)可稱為企業(yè)的業(yè)務操作系統(tǒng),工作流管理系統(tǒng)的功能,一、建立階

7、段功能主要是工作流過程和相關活動的定義和建模功能二、運行階段的控制功能在一定運行環(huán)境下，執(zhí)行工作流過程，并完成每個過程中活動的排序和調(diào)度三、運行時的人機交互執(zhí)行過程中用戶和應用工具之間的交互,過程建模,主要解決：根據(jù)目標和系統(tǒng)約束條件，將系統(tǒng)中的活動組織為適當?shù)慕?jīng)營過程的問題作用：1）描述企業(yè)的經(jīng)營過程，供流程分析和優(yōu)化使用2）在不同組織和信息系統(tǒng)間共享信息，實現(xiàn)一個共同的標準和企業(yè)動態(tài)聯(lián)盟3）用于

8、企業(yè)CIMS實施，使系統(tǒng)能夠按照過程橫向集成,而不是按照部門結構縱向集成4)研究開發(fā)新的經(jīng)營過程，滿足不同需求和結構演化,工作流運行控制,核心：工作流管理軟件（工作流引擎）創(chuàng)建、刪除活動的執(zhí)行和控制過程模型與現(xiàn)實實際過程連接通過工作流執(zhí)行服務、應用軟件和操作人員交互來完成,工作流中的人機交互,一、模型定義創(chuàng)建、修改、發(fā)布業(yè)務過程模型由企業(yè)管理人員完成二、人機交互按照工作流任務管理器提供的任務，完成具體的業(yè)

9、務處理由企業(yè)業(yè)務人員完成三、系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)控檢查、監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀況，對意外情況進行緊急處理，如終止恢復某個實例的運行，改變某個活動的狀態(tài)，以使系統(tǒng)繼續(xù)正常運行由高級系統(tǒng)管理員完成,工作流管理系統(tǒng)分類,按照重復性分：1）周期重復的：流程完全固定，如申請貸款，入學注冊2）重復但無規(guī)律：目的幾乎相同，但是由于任務內(nèi)容不同導致處理過程不同，如用戶對產(chǎn)品質(zhì)量的投訴和處理3）唯一特定的任務：僅在特定的情況下發(fā)

10、生一次，如新建筑，橋梁的設計等按照結構化程度分1）完全結構化的：執(zhí)行邏輯事先可以完全確定2）半結構化的：只能實現(xiàn)確定一部分，有一部分要根據(jù)實際來具體確定3）非結構化的：活動順序無法實現(xiàn)確定，如產(chǎn)品銷售趨勢分析,業(yè)務流程9類過程分類,工作流管理系統(tǒng)分類,根據(jù)實現(xiàn)的業(yè)務過程分：1）管理型2）設定型3）協(xié)作型4）生產(chǎn)型根據(jù)底層實現(xiàn)技術分：1）以通信為中心：以電子郵件為底層通訊機制，適合協(xié)作

11、型工作流和不確定工作流2）以文檔為中心：基于文檔路由，與外界交互能力有限。適合基于表的管理型工作流3）以過程為中心：建立在數(shù)據(jù)庫之上，有自己的專用通信機制，并有外界交互接口。適合于生產(chǎn)型工作流根據(jù)任務項傳遞機制，市場上的工作流產(chǎn)品分為：1）基于文件的工作流系統(tǒng)：以共享文件方式來傳遞2）基于消息的工作流系統(tǒng)：通過電子郵件系統(tǒng)傳遞3）基于web的工作流系統(tǒng)：通過www來實現(xiàn)任務協(xié)作4）群件與套件系統(tǒng),工

12、作流管理系統(tǒng)的實施（一）,1、模型建立：將企業(yè)實際經(jīng)營過程轉化為工作流模型2、實例化階段：為每個過程設定運行參數(shù)，并分配資源（生產(chǎn)資源，人力，應用）3、模型執(zhí)行階段：完成人機交互和應用的執(zhí)行，并對執(zhí)行情況進行監(jiān)控跟蹤,工作流管理系統(tǒng)的循環(huán)（二）,工作流管理系統(tǒng)的體系結構,幾種數(shù)據(jù),工作流控制數(shù)據(jù)：標識每個過程和活動實例的狀態(tài)，由工作流機直接控制。工作流相關數(shù)據(jù)：標識過程實例狀態(tài)轉換條件，工作流管理系統(tǒng)根據(jù)它來選擇下一個活動?？?/p>

13、以被工作流應用程序訪問和修改。工作流應用數(shù)據(jù)：由應用程序操作，是企業(yè)完成具體業(yè)務功能所需要的數(shù)據(jù),工作流參考模型,工作流模型與建模工具,工作流模型包含了能夠滿足工作流管理系統(tǒng)執(zhí)行的過程的描述，該描述包含了所有需要的信息。如：開始結束條件、活動、規(guī)則、用戶需完成的任務、被調(diào)應用、涉及角色等WfMC制定了一個公共元模型，定義了一套API（接口1）,過程元模型,接口1,工作流執(zhí)行服務與工作流機,工作流執(zhí)行服務由1個或多個工作流機組

14、成，提供過程實例的運行環(huán)境，功能有1、實例化及執(zhí)行過程模型：根據(jù)初始條件和運行參數(shù)實例化，運行并管理實例2、為過程和活動的執(zhí)行進行導航：啟動和終止實例，根據(jù)條件決定串行或并行執(zhí)行后續(xù)活動，給用戶提供相關信息，啟動相應應用程序3、與外部資源交互完成各種活動：客戶應用接口：任務列表管理器向用戶提供任務列表供用戶選擇，并記錄工作項的完成情況。由用戶完成選擇的相應的任務，必要的時候調(diào)用相應的工具來完成。完成后，用戶修改任務項的

15、狀態(tài)。如：在完成對產(chǎn)品招標標書評審后，業(yè)務員向供應商發(fā)出競標成功通知，并簽訂合同直接調(diào)用應用接口：由工作流機直接調(diào)用相應的應用，應用將執(zhí)行情況反饋給工作流機4、維護工作流控制數(shù)據(jù)和工作流相關數(shù)據(jù)：維護內(nèi)部信息，協(xié)調(diào)恢復各種檢查數(shù)據(jù)和恢復重起數(shù)據(jù)，向用戶提供相關信息,工作流引擎,它是工作流執(zhí)行服務的核心，主要完成：1、對過程定義進行解釋2、控制過程實例的創(chuàng)建，激活，掛起，終止等3、控制實例跳轉，包括串行、并行

16、操作，工作流相關數(shù)據(jù)的解釋4、提供支持用戶操作的接口5、維護工作流控制數(shù)據(jù)和相關數(shù)據(jù)，在應用和用戶之間傳遞工作流相關數(shù)據(jù)6、提供激活外部應用程序和訪問工作流相關數(shù)據(jù)的接口7、提供控制、管理和監(jiān)督工作流實例執(zhí)行情況的功能,過程實例狀態(tài)轉換,幾種狀態(tài)：1、起始：過程實例生成，但還沒滿足執(zhí)行條件2、準備運行：過程實例已經(jīng)可以執(zhí)行，還不滿足開始執(zhí)行第一個活動并生成一個任務項的條件3、運行中：一個或多個活動已經(jīng)開始執(zhí)行4、

17、掛起：過程實例正在運行，但處于靜止狀態(tài)，除非有一個“重啟”命令或外部事件促使該過程實例回到準備狀態(tài)，否則所有活動都不會運行5、結束：過程實例已經(jīng)完成，并滿足結束該過程實例的條件，系統(tǒng)將執(zhí)行結束后操作，并刪除該過程實例6、終止：過程實例正常結束前被迫停止（錯誤或異常），系統(tǒng)將執(zhí)行補救并刪除該過程實例,活動實例運行狀態(tài),1、未開始：活動實例已經(jīng)生成但沒有激活2、運行中：活動實例已被激活，并運行中3、掛起：出現(xiàn)異?；蝈e誤，活動實例被暫

18、時掛起，活動處于靜止狀態(tài)4、結束：活動實例已經(jīng)執(zhí)行完畢，系統(tǒng)執(zhí)行活動結束后的導航工作，激活下一個符合啟動條件的活動實例,客戶端功能,客戶端功能是指用戶操作工作流管理系統(tǒng)分配的任務或者活動的功能由工作流任務表管理器和用戶操作共同完成4種通過任務表實現(xiàn)客戶與引擎之間的通訊方式：1、基于主機方式模型：適合集中情況，客戶端應用程序，任務表管理器，任務表，和工作流機都在中央服務器上，用戶通過終端獲得任務表2、共享的文件庫模型：客戶應

19、用程序和任務表管理器在用戶端，工作流機在服務器上。任務表位于客戶應用和工作流機都能訪問的共享文件系統(tǒng)中3、電子郵件模型：客戶應用程序和任務表管理器在用戶端，工作流機在服務器上。所有通訊使用電子郵件。任務表一般位于客戶端4、過程調(diào)用或消息傳遞模型：客戶應用程序和任務表管理器在用戶端,任務表和工作流機在服務器。用戶通過RPC或者其他機制來活動任務表,激活應用時的信息提供,在激活某些應用時，必須提供一些相關信息：如應用的名稱，地址1、

20、可以直接存放在工作流任務列表中2、可以通過工作流機和工作流任務表管理器之間提供的交互接口來傳遞（客戶應用可以通過編制一個接口函數(shù)通過直接調(diào)用的應用來獲得必要信息）,直接啟動應用與應用代理,模型定義為應用啟動提供了足夠的信息，如應用程序類型，地址等，因此工作流機可以激活該程序并執(zhí)行相應動作。但由于分別性和異構性，在啟動應用的時候需要用到應用代理，以提高系統(tǒng)柔性和適應性,系統(tǒng)管理和監(jiān)控工具,能對工作流在整個組織內(nèi)的流動狀況進行監(jiān)視，

21、并提供一系列的管理功能，實現(xiàn)安全性、過程控制和授權操作等方面的管理1、建立、設置和優(yōu)化組成工作流管理系統(tǒng)的各個軟件2、對過程模型進行實例化3、將過程模型中的角色實例化4、將過程實例、活動實例和數(shù)據(jù)分發(fā)到各個工作流機中5、啟動、掛起、恢復和終止過程實例6、管理,系統(tǒng)管理和監(jiān)控接口結構圖,WAPI,目的：實現(xiàn)不同工作流產(chǎn)品間協(xié)同工作WAPI是一組工作流應用編程接口函數(shù)及其相應的數(shù)據(jù)交換格式1）API

22、調(diào)用：完成連接建立、過程控制、活動管理等功能建立連接操作工作流模型及其對象過程控制過程監(jiān)控過程狀態(tài)檢測活動管理數(shù)據(jù)處理工作流任務表和任務項處理操作用戶管理角色管理監(jiān)控管理資源控制2）數(shù)據(jù)交換函數(shù)：數(shù)據(jù)交換格式的定義與轉換函數(shù)，滿足過程數(shù)據(jù)傳遞和工作相關數(shù)據(jù)傳遞的需要,WAPI的5類接口,接口1：工作流服務和工作流建模工具間接口，包括工作流模型的讀寫和解釋操作接口2：工作流

23、服務和客戶應用之間的接口，約定所有客戶方應用與工作流服務之間的功能操作方式接口3：工作流機和直接調(diào)用的應用程序之間的直接接口接口4：工作流管理系統(tǒng)之間的相互操作接口接口5：工作流服務和工作流管理工具之間接口,WAPI接口1：過程定義輸入輸出接口,在不同物理或電子介質(zhì)之間傳遞過程定義的信息提供了交互的形式和API函數(shù)實現(xiàn)建模環(huán)境和運行環(huán)境的分離使多個工作流產(chǎn)品可以協(xié)同工作功能：1）通信建立：各個參與系統(tǒng)的通訊

24、建立與斷開2）工作流模型操作：過程模型名稱檢索，對過程模型的讀寫操作等3）工作流模型對象操作：在建模工具中創(chuàng)建、檢索和刪除對象；創(chuàng)建、刪除、設置對象的屬性,WAPI接口2：客戶端函數(shù)接口,通訊建立：各個參與系統(tǒng)的通訊建立與斷開工作流定義操作：對過程模型的名稱和屬性的查詢和檢索功能過程實例管理功能：創(chuàng)建、開始、結束一個過程實例；掛起、重新激活一個過程實例；強行改變過程實例或活動實例的狀態(tài)；對過程實例或活動

25、實例的狀態(tài)查詢過程狀態(tài)管理功能：設置過濾條件，打開、關閉對一個過程實例或活動實例的查詢；設置過濾條件，獲得部分過程實例或活動實例所需的詳細信息；任務項列表/任務項處理功能：設置可選的過濾條件，打開、關閉一個任務項列表查詢；獲得任務項列表中的條目；對任務項選擇、重新分配、完成等消息的通知；設置和查詢一個任務項屬性數(shù)據(jù)處理過程：查詢、返回工作流相關數(shù)據(jù)、工作流應用數(shù)據(jù)過程監(jiān)控功能：改變一個過程模型和現(xiàn)存的

26、實例的狀態(tài)；改變某種特定類型的過程實例或活動實例的狀態(tài)和屬性；結束所有的過程實例管理功能應用程序激活,WAPI接口3：激活應用程序接口,通信建立：與應用程序的通信建立、斷開活動管理功能：活動開始；掛起、重新激活、退出活動；活動結束通知；查詢活動屬性；消息事件數(shù)據(jù)處理功能：提供工作流相關數(shù)據(jù)（活動執(zhí)行前提供數(shù)據(jù)，活動結束后從應用程序獲得數(shù)據(jù)）；提供工作流應用數(shù)據(jù)或提供數(shù)據(jù)地址,WAPI接口4：工作流執(zhí)行服務

27、之間的互操作接口,功能：連接建立對工作流模型和其中對象的操作過程實例控制和狀態(tài)函數(shù)活動管理函數(shù)數(shù)據(jù)處理函數(shù)WfMC4種互操作模型：鏈式嵌套子過程端對端并行同步,WAPI接口5：系統(tǒng)管理與監(jiān)控接口,資源控制：設置、取消、修改過程或活動實例的并發(fā)層次角色管理：定義、刪除和修改角色－－參與者的關系；修改角色屬性用戶管理：對用戶或工作組的權限的建立、刪除、暫停和修改過程實例的管理：對過程模型進行實例

28、化；修改過程實例或活動實例的狀態(tài)；終止過程實例狀態(tài)管理：查詢過程或活動實例的狀態(tài)審核管理：查詢、打印、刪除、啟動新的統(tǒng)計過程軌跡或日志,工作流模型建模方法,基于活動網(wǎng)絡的過程模型－－FlowMark事件驅(qū)動的過程鏈模型－－EPC基于語言行為理論的工作流模型－－ActionWorkflow基于Petri網(wǎng)的工作流模型－－WF－net,Petri網(wǎng)簡介,一種圖形化和數(shù)學化的建模工具，六○年代德國學者C.A.Petri提出庫所代

29、表條件，變遷代表事件，庫所中的token代表可以使用的資源或數(shù)據(jù)一個變遷有一定數(shù)量的輸入和輸出庫所，分別代表事件的前置條件和后置條件,四季交替的Petri網(wǎng)模型,Petri網(wǎng)的優(yōu)點,兼顧了嚴格模型語義與圖形語言兩個方面是一種基于狀態(tài)的建模方法1）嚴格區(qū)分了活動的使能與活動的執(zhí)行2）具有更豐富的表達能力3）具有更多的柔性特征具有強有力的分析技術與手段,經(jīng)典Petri,經(jīng)典Petri網(wǎng)是一個連接分別叫做庫所（place）

30、和變遷（transition）兩種節(jié)點的有向表。同種節(jié)點之間的連接是不允許的。庫所以圓表示，變遷以長方形表示,經(jīng)典Petri定義,Petri是一個三元組（P，T，F(xiàn)）：P－庫所的一個有限集T－變遷的一個有限集（P和T交集為空）F－ (P X T) U (T X P) 邊的有限集,工作流網(wǎng)WF－net的定義,一個Petri網(wǎng)PN＝（P，T，F(xiàn)）被稱為工作流網(wǎng)，當且僅當：（1）PN有兩個特殊庫所i和o。i是一個起始庫所

31、，即*i=Φ；o是一個終止庫所，即*o=Φ.（2）如果在PN中加入一個新的變遷t，使t連接庫所o與i，即*t={o}, t*={I}，這時得到的PN是強連接的,Petri網(wǎng)狀態(tài)變化規(guī)則,Petri網(wǎng)運行時,token數(shù)可以發(fā)生變化Transition是Petri網(wǎng)的活動組件,按照下列規(guī)則改變Petri網(wǎng)的狀態(tài):1)當變遷t的庫所p至少有1個token時,t是enable的.2)一個使能的變遷t可以發(fā)生.當t發(fā)生時,消

32、耗t的每一個輸入庫所的1個token,并為每個輸出庫所產(chǎn)生1個token,高級Petri網(wǎng),經(jīng)典Petri網(wǎng)允許狀態(tài)模型,事件模型,同步模型,并發(fā)模型,循環(huán)等.然而,Petri網(wǎng)描述的往往是一個復雜的大型的過程.經(jīng)典Petri網(wǎng)不支持Date和Time模型.3種高級Petri網(wǎng)擴展:1)Extention with Coler to model data2)Extention with time3)Extention wi

33、th hierarchy(層次) to structure large models,WF－net的基本組件（一）串行組件,定義一系列按固定順序串行執(zhí)行的活動，由一條不分支的通路構成,WF－net的基本組件（二）并行組件,定義沒有嚴格執(zhí)行順序的，可同時進行的分支活動。需要用到“與分支”(And-split)“與連接”(And-join),WF－net的基本組件（三）條件選擇組件,用來定義彼此之間具有相互制約或排斥關系的分支活動，根

34、據(jù)具體情況來“多選一”或“多選多”。需要用到“或分支”(OR-split)和“或連接”(OR-join),WF－net的基本組件（四）循環(huán)組件,用來定義需要重復執(zhí)行多次的活動,觸發(fā)機制,觸發(fā)機制可以理解為一種使被使能的活動進入執(zhí)行狀態(tài)的外部條件1）自動觸發(fā)：活動被使能的同時就被觸發(fā)2）人工觸發(fā)：活動通過用戶從工作流任務管理器提供的工作流任務列表中選擇工作項來觸發(fā)3）消息觸發(fā)：由來自于系統(tǒng)外部的消息事件來觸發(fā)活動執(zhí)行。

35、如電話，e－mail或傳真到達4）時間觸發(fā)：由控制時間的定時器來觸發(fā),一個例子,Petri網(wǎng)與其他模型的比較,在模型的構成上增加模型組成元素1）與活動網(wǎng)絡圖相比，Petri網(wǎng)實際上是把過程的狀態(tài)通過庫所中的token顯式的表達，而活動網(wǎng)絡圖只能隱式的表達過程的狀態(tài)2）Petri網(wǎng)的一個活動要由一個庫所，一個變遷以及一條連接弧組成，造成模型復雜化3）在Petri網(wǎng)中無法體現(xiàn)數(shù)據(jù)流。它能夠?qū)^程邏輯進行精確的定義，但數(shù)據(jù)流

36、就只能和控制流完全混合。當數(shù)據(jù)流邏輯與控制流邏輯不一致時，Petri網(wǎng)無法體現(xiàn)4）一個工作流網(wǎng)上可以運行多個工作流實例。當某一庫所中的token數(shù)量較多的時候，則該庫所使能的活動對整個過程的處理能力是一個瓶頸，需要進行改造以增加過程的吞吐量,工作流的事務模型,基本概念：事務指一組物理的或者抽象的應用狀態(tài)的操作組成的集合事務處理系統(tǒng)通常指一個完整的系統(tǒng)，包括應用生成器、操作工具、數(shù)據(jù)庫、外設、網(wǎng)絡和操作系統(tǒng)。事務的四個特

37、性：1）原子性：所有關于一個事務的操作必須當成一個原子單元，即所有的操作都成功執(zhí)行，或者一個都沒執(zhí)行2）一致性：事務操作得到的結果必須保證是一致的3）分離性：不受其他并行的操作執(zhí)行的任何影響4）持久性：事務提交后，對數(shù)據(jù)的操作結果將永久保留,幾種工作流事務模型,嵌套事務模型：把一個事務分解成若干個子事務Sagas：解決長事件事務問題。允許事務在完成前釋放某些占用的資源分支/匯合事務模型：針對“末端開發(fā)（open-en