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2004-02-24
摘要：工作流过程模型是整个工作流管理系统的基础，模型描述能力的强弱决定了系统所支持应用的范围以及系统的灵活度。近年来随着工作流技术应用的发展，对工作流过程模型的研究也就得到普遍重视。首先介绍了工作流过程模型的概念本质，然后对工作流的研究现状进行综述，主要包括工作流过程模型理论基础、工作流过程模型的不足等重要问题，最后指出了工作流过程模型的发展趋势。 论文：工作流过程模型研究_2: 4 目前工作流过程模型的不足工作流过程模型中应用最多的是描述语言（对象模型）、基于图、网的方法（有向图、条件化有向图、Petri Net）、基于规则的方法等形式。总体上讲大多数工作流过程模型在形式化语义、可视化、易修改性和描述的全面性等方面难以均衡，健壮性和柔性不足。 在结构上WfMS已有了初步的标准：一个的工作流管理系统包括工作流过程定义、工作流引擎（工作流机）、监控管理及用户程序等分布式结构。从功能上看，工作流管理系统都包含以下三个主要功能：工作流过程模型构建、运行和交互，其中模型构建阶段是给工作流引擎提供了可运行的过程模型。因此无论从功能还是结构上讲，工作流过程模型是整个工作流管理系统的基础，决定了工作流管理系统从设计到运行的诸多步骤。不同的工作流过程模型也就形成了不同的工作流系统。因此，工作流过程模型的性能和标准化很大程度上影响了工作流管理系统的功能和标准化。 目前有许多适用不同应用领域的工作流产品，像IBM公司的Flowmark系统[15]，Action Technologies公司的ActionFlow工作流管理系统等。因为工作流的种类繁多，难以用标准的框架工具描述。所以虽然工作流管理联盟对工作流元模型的概念、各主要组成部分功能及相互之间的接口作了一些规定，但这些标准仅停留在技术实现层次上，对工作流过程模型的语义重视不够。在工作流概念层次上至今仍没有统一的意见，所开发的产品依赖的模型多是专用的。 具体来讲，工作流过程模型还缺乏一种支持过程定义以及过程分析的形式化数学模型。目前的各种工作流过程模型，大部分都是以图形，如有向图、条件有向图、状态图、活动网络图等或者文本语言来定义工作流过程。这对用户而言是比较合适，但这并不利于把工作流过程模型直接用于分析，需要一些复杂的转化工作，也无法对工作流的本质特征进行描述。由于缺乏有效的工作流建模理论，使得工作流过程模型在应用的许多关键问题上，包括模型柔性、模型重用、异常处理等，都无法提供满意的答案。 传统的工作流过程模型比较适合结构化较强的工作流，模型的刚性较强。现实中的许多工作流重复性不是很强或没有重复性，如产品开发过程，工作流运行的过程中也可能存在不确定因素，执行过程所需的活动参数事先暂时无法确定，同时在执行过程中间还可能会发生一些异常的情况，使得传统缺乏柔性的工作流表现欠佳。 针对上述工作流过程模型出现的问题，人们已给出了一些解决方案。 寻找灵活易于修改的工作流过程形式化表示方法及过程的执行策略是一个研究方向。如文献16提出了过程的 GPSG表示，即用上下文无关方法表示过程模型，过程实例就是符合此文法规则的一个句子。GPSG表示便于根据工作流的变化或采取优化措施对定义好的工作流过程模型进行修改，使之与现实过程相符合。此种表示法要求用户理解比较复杂的文法，以便对文法规则进行修改等。也有从过程实例的执行改进传统工作流过程模型的作法。如在FreeFlow[17]中，用户和工作流引擎共同对过程的执行进行控制。为此，每一个活动需要有两类不同的状态：用户态 (表示用户可能的操作)和系统态。其中活动的系统态将由工作流引擎管理维护，而用户态可由用户干预，以便工作流管理系统暂停某个活动时，用户仍然可以根据实际情况控制过程的执行。这样FreeFlow能有效处理常规流程之外所发生的各种异常情况。 目前国外已开发了多种商品化的工作流管理系统，而国内设计的工作流管理系统大多是在已有的群件系统上，如Lotus Domino/Notes平台作二次开发。这些平台并不是专为过程的建模设计的，其业务过程模型的表达能力不强、可重构性较差，在工作流发生改变时需要对整个应用系统作较大的调整。影响可重构性的两个因素是模型元素的标准化—构件技术和构件软件集成技术。 总体上来讲，上述模型基本上还是用活动及其关系来描述工作流的，对活动的主体—角色及其交互重视不够，导致了过程模型对角色引起的异常处理能力不足。基于角色的工作流过程定义已引起了国外有关学者的注意。并且鉴于它和以活动为中心的工作流模型的互补性，用两者的结合来描述工作流过程模型也是有待深入研究的内容。随着竞争的加剧，电子商务、虚拟企业和供应链等理论的发展，跨组织的工作流将是企业运行的主体形式。以活动和角色结合描述跨组织工作流值得深入研究。 论文：工作流过程模型研究_2: 5 工作流过程模型的发展现代企业逐渐出现分布化、网络化和敏捷化的趋势，相应地对工作流过程模型的灵活性、可用性、可伸缩性、可靠性以及互操作性等方面提出了更高的要求，工作流过程模型的研究被提高到一个较高的层次。 目前工作流过程模型的研究中，下面的几种情况的研究比较活跃，预计仍是近几年研究的焦点。 5.1基于OOT的工作流过程模型 面向对象技术（OOT）适合由许多活动实体构成的复杂、大规模系统的建模和分析[18]，并且能够将建模和分析融为一体。它和其它建模方法也有很强的结合力。 OOT用在工作流的建模，使用面向对象的方法分析业务过程，是把工作流过程模型中的组成要素用若干对象的形式描述，并得到相应的对象表示，如角色类、活动类和业务规则类等。文献18以OOT为基础，给出了由对象配置、对象结构及对象行为模型构成的通用工作流过程模型过程分析方法。 OOT和其它模型相关理论，如Petri网、角色模型[14]。结合起来用在工作流建模中是有待深入研究的内容。采用对象技术的过程模型也用于设计工作流元模型（meta model），改善工作流过程模型的柔性。 5.2基于AI的工作流过程模型 人工智能AI理论为工作流过程模型提供了充分利用经验，获取规则知识，进行推理的工具，能够有效处理工作流运行的动态性和工作流过程模型参数的不确定问题。 工作流过程模型的刚性等不足导致目前的工作流管理系统在实际应用中缺乏自组织、自学习和协同工作的能力。由于agent智能体具有高度的自主性、智能性、协作性、交互性、适应性等特点，所以可用于提高工作流过程模型的灵活性和智能性。如在以角色为中心的工作流过程模型中[19]，角色及其交互是工作流过程模型的组成元素。在这种模型中，工作流实际上是由多个角色构成的客户—服务者链。此时用agent表示角色就比较合适（而以往用agent来模拟活动显得比较牵强）。再则，随着企业经营过程重组和敏捷制造思想被业界的广泛接受，以过程管理为核心的工作流管理系统得到应用。在协作主体上，工作流往往跨越部门（企业内部）和虚拟企业（组织之间），而非仅局限于同部门成员。多agent技术能为工作流过程模型提供新的手段[20]。 研究具有自组织、自学习和协同性的智能工作流过程模型也是值得进一步深入研究的。 随着智能系统的发展，充分利用强大的知识库支持，研究智能化的工作流过程模型，是提高工作流过程模型性能的关键[21 ]。AI在提高企业的效益方面已得到了实践，并在企业流程建模方面表现更佳，出现了一些商品化的工具系统。ReThink[21]内嵌了专家系统G2，它使用户以面向对象技术建立流程模型，并将企业规则编码到流程模型中。目前的工作流系统管理工具也没有为过程模型的仿真及仿真数据的统计和分析提供手段。ReThink建立的过程模型具有较强的仿真能力，在工作流过程模型建立后通过对其中各种参数的设定及运行仿真实验，可以模拟工作流在实际运行时的状况，为企业过程的分析和优化提供了依据。李东波等[22]也将专家系统分析和处理问题的能力引入到工作流管理系统中，在工作流元模型的基础上讨论了基于专家系统的工作流过程模型。它集工作流描述模型和工作流执行模型于一身，具有较高的性能。这种模型将常规的流程定义描述成规则，工作流的执行过程也就变成推理机的推理工作，解释机还可对工作流运行过程进行解释。 此外，采用AI的知识表示方法（如框架）和推理方法（如案例推理）也是过程模型研究的关注点。 5.3 基于集成的工作流过程模型 由于不同的建模方法各有优缺点，所以除开展工作流过程模型理论基础的研究，开发新的工作流定义方法外，综合不同方法构建工作流过程模型是十分有效的方法。这也是目前工作流过程模型的一个发展趋势。 虽然图形化的工作流过程模型对用户是必要的，但使用图形化的概念元素描述过程可能导致模型缺乏语义，更难以标准化。这也是目前工作流过程模型难以统一规范化的原因。而基于工作流过程模型描述语言的形式化规范对建模者的专业素质要求较高。在这种情况下，结合图形和描述语言两者的长处表达工作流过程模型是目前较有效的方法。如曹化工等[23]讨论了结合对象技术和Petri网生成的对象Petri网 (OPN)，基于OPN的文本描述语言 LOOPN++表达工作流过程模型的方法。 目前许多大型事务型工作流不仅包含的活动数量可能较多，而且过程活动之间的逻辑关系错综复杂。因此，如何描述工作流各种要素之间的关系，尤其是活动之间的前驱后继关系，直接关系到工作流过程模型的质量。从事件驱动的工作流运行观点看，上述关系等价于求活动的激活和结束条件。工作流过程模型也就可用活动的激活和结束条件表示，其中前提条件用于描述活动激活的前件，而结束条件用于表达活动结束的条件。逻辑表达式是描述活动前提条件和结束条件的有效方法[24]。为充分利用图形的直观性，减轻逻辑表达式描述的难度，这里运用基于有向图和逻辑规则的工作流过程模型作为工作流过程定义的表达方式和存储形式，使得工作流过程定义不仅具有良好的图形表现形式，又有严格的形式化描述，能描述真实世界存在的各种复杂关系，且形成的工作流过程模型可以方便地在工作流 运行环境中实现。如张晓东等[25]采用事件驱动的过程分析EDPA方法建立业务过程的概念模型，分解可以参考图形化的事件活动EA图，它作为领域知识的直观反映，可以用来与最终用户进行交流。同时由之派生的业务规则揭示过程中活动与活动、事件与活动以及事件与事件之间的复杂关系。 基于有向图和逻辑规则的工作流建模步骤如下：首先划分业务过程，将实际应用中的工作流用有向图表示。其次从上到下分解过程，直到原子活动为止。为了便于计算机存储和处理，用逻辑规则描述活动的完成条件和先决条件。每一个活动都有相应的业务规则，内容包括起始事件、活动、结束事件。 此外，业务的大规模化、网络化和分布化，导致工作流的分布化、复杂事务化和Web化，这对工作流的建模和实现技术提出了更高的要求。 论文：工作流过程模型研究_2: 6 结 论市场已从相对稳定演变为动态多变，局部竞争扩展为全球竞争，跨行业、跨地区的竞争、渗透与协作日趋激烈。虚拟企业成为最有希望的经营管理模式与技术手段。作为一种信息集成技术，工作流系统的集成能力能够和虚拟企业的集成性相匹配。工作流过程建模技术也可以被有效地应用于虚拟企业中[25]，这是因为虚拟企业的工作流过程模型与传统企业工作流过程模型具有一定的相似性。但虚拟企业工作流管理系统的设计将是一个更复杂的问题，需要分布式计算机技术、agent和Internet网等技术的支持。研究具有自学习柔性的工作流过程模型是实际中亟待解决的问题。 业务过程的建模和分析是实现工作流管理的基础。目前的工作流建模技术还存在理论基础薄弱、缺乏柔性、表达能力差等缺陷。由于工作流的日益复杂性，目前难于找到通用的描述方法，工作流过程模型的标准化也就难于完成。这直接影响了工作流管理系统的规范化和互操作，从而限制了工作流的应用范围。综合上述分析可见，在解决工作流过程模型表达能力的前提下，工作流过程模型的柔性化、智能化和可再造性研究应作为今后工作流管理系统的重点来研究。 参考文献： 浏览：工作流过程模型研究（一） 本文原载于《系统工程理论方法应用》
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