政府审批工作流引擎的设计与实现-毕业论文.doc
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题（中、英文）目
政府审批工作流引擎的设计与实现
TheDesignandImplementationof
GovernmentApprovalWorkflowEngine
作者姓名
刘XX
指导教师姓名、职务
XX教授
学科门类
工学
提交论文日期
二〇XX年三月
学科、专业
软件工程
西安电子科技大学
摘要
近几年来工作流技术在很多行业中得到了普遍应用。
它将实际的业务逻辑抽象建模，形成计算机可以识别和应用的数据模型，用计算机的智能自动化处理取代或者部分取代人工处理，大大提高了工作效率。
工作流引擎是整个工作流技术的核心，工作流引擎通过流程定义，流程规则解析等来实现流程工作的自动化。
本文以青岛市政府网上审批项目为背景，研究了电子政务审批业务的实际需求，结合工作流理论和技术，设计并实现了一套针对政府网上审批的工作流引擎。
从而实现了网上审批取代传统的人工审批的方式。
本文分析了政府审批工作流引擎的体系结构，详细设计了工作流程在运行态的组成元素和工作流引擎中关键对象及模型，介绍了流程定制工具和流程状态控制的设计，给出了政府审批工作流引擎的总体实现。
最后通过一个具体的审批实例，验证了政府审批工作流引擎的可靠性和有效性。
关键词：
工作流工作流引擎流程定制电子政务
Abstract
Inrecentyears,workflowtechnologyhasbeenusedwidelyinmanyindustries.Itwillabstracttheactualbusinesslogictodevelopadatamodelwhichcanbeidentifiedandappliedbycomputer.itreplacesorpartlyreplacesthewayofmanualhandlingbythewhyofintelligentautomationhandlingofthecomputer,soenhanceworkingefficiencygreatly.
Workflowengineisthecoreoftheworkflowtechnology,workflowenginethroughtheprocessdefinition,processanalysis,andotherrulestoachievetheworkflowautomation.
ThispaperisinthebackgroundofQingdaoMunicipalGovernmentforapprovalprojecton-line,researchingtheactualrequirementofthee-governmentapprovalbusiness,combinatingthetheoryandthetechnologyofworkflow,designingandimplementingasetofworkflowengineforthegovermentapprovalworkonline.sothemethodofapprovalon-lineisabletoreplacethemethodoftraditionalmanualapproval.Thispaperanalyzesthearchietectureofthegovernment'sapprovalworkflowengine,designstheelementsoftheworkflowrunninginthestateandkeyobjectsandmodelsoftheworkflowengineinparticular,introducesthecustomtoolsoftheworkflowandthestatecontrollingdesignsoftheworkflow,achievestogivethefinalandentiregovernmentapprovalworkflowengine.Atlast,Itverifysthereliablityandvalidityofgovernmentapprovalworkflowenginethroughaspecificexample.
Keywords:
workflow,workflowengine,workflowcustomization,e-government
I
目录
目录
第一章绪论 1
1.1论文的研究背景和目的 1
1.2相关国内外研究现状 1
1.3论文的研究内容 2
1.4论文的结构安排 3
第二章工作流技术概述 5
2.1工作流的定义 5
2.2工作流管理系统简介 5
2.3工作流参考模型 6
2.4工作流引擎介绍 8
2.5工作流引擎设计的相关技术 8
2.5.1XML概述 8
2.5.2Active Directory 9
2.6本章小结 10
第三章政府审批工作流引擎的体系结构 11
3.1青岛市政府网上审批项目概述 11
3.2青岛市政府网上审批的架构 11
3.3政府审批工作流引擎的系统结构 15
3.4本章小结 16
第四章工作流引擎的详细设计 17
4.1流程运行形态元素的设计 17
4.1.1步骤 17
4.1.2步骤的转移 21
4.1.3规则 23
4.1.4用户 25
4.1.5任务表单 25
4.2流程引擎中关键对象与对象模型的设计 26
4.2.1流程定义对象 27
4.2.2流程方案对象 28
4.2.3流程实例对象 29
4.2.4流程运行控制类 29
4.3本章小结 31
第五章流程引擎的实现和应用 33
5.1流程引擎的总体实现 33
5.1.1流程定制工具设计 34
5.1.2流程状态控制 37
5.2流程引擎在审批系统中的应用 39
5.3本章小结 43
第六章结束语 45
致谢 47
参考文献 49
3
第一章绪论
第一章绪论
1.1论文的研究背景和目的
本课题来源于浪潮软件青岛市政府网上审批项目。
该项目规模相对庞大，主要包括申请外网子系统，审批内网子系统，审批监察子系统。
申请外网面向社会公众，主要提供网上申请相关事项，查询审批动态，在线咨询，质量反馈等功能。
审批内网面向政府办公人员，主要提供组织角色管理，审批事项发布管理，待办事项审批等功能。
审批监察系统面向的是政府的监察机构，主要对审批过程中的数据进行监控。
本人在浪潮软件公司工作一年多的时间里，主要从事申请网的项目研发，审批网业务审批研发。
其中申请网的项目研发主要是对外网申请人的数据进行管理，使外网用户申请的信息能够进入审批网系统。
审批网研发主要是对外网用户提交过来的数据进行审批处理，每个环节相应的审批操作都是通过对工作流实例中状态控制进行相应的业务扩展。
外网事项申请人可以通过工作流引擎调度提供的信息跟踪申请事项的审批状态。
在以往的审批系统中，针对每一个审批事项进行单独的程序设计，任务分配规则方式，任务流转方式都是固化的。
软件自由度差，扩展性极差，并且增加了软件的开发成本。
为了解决这个问题，需要借助工作流技术。
它可以实现应用逻辑和过程逻辑的分离。
可以通过给不同的审批事项抽象建模成相应的工作流模型，不需要修改应用层程序。
工作流技术在政府审批系统中的应用取代了传统的事项单独开发方式，只需要在项目开始阶段对审批流程进行详细定义，之后工作流引擎会根据流程定义自动执行相应动作。
这样大大缩短了开发周期，从而也大大提高了政府的审批工作效率。
但是政府审批工作的复杂性给网上审批系统带来了巨大的挑战。
审批流程的多样性、不稳定性，人员的协调管理上的人性化需求都给流程引擎开发带来了巨大困难。
设计出一套适合政府审批的工作流引擎使政府审批工作能够切实提高效率便成为了本文的目的。
1.2相关国内外研究现状
当前在国内的企业信息系统中，尤其是在国内电信，金融/银行，政府等行业，无论是在企业内部还是外部信息系统，均需要非常灵活的工作流引擎的支撑。
国内外软件开发商纷纷推出了自己的工作流产品。
例如浪潮软件、用友，金蝶Microsoft、IBM等。
这些软件都很好的引用了工作流管理联盟提出的工作流规范。
其中很多产品已经应用到了某些企业的信息化系统当中。
但是在政府审批工作流这个领域的成熟工作流产品不是很多，有些审批工作流产品相对滞后。
关于工作流技术的研究主要分为两个部分：
关于工作流理论的研究和工作流管理系统的设计。
工作流技术理论研究的主要方向有[2]：
（1）建模理论和方法：
研究如何更好地用计算机模型描述现实世界中的业务流程。
（2）模型验证与仿真方法：
研究如何判断建立的工作流模型是否与实际的业务相符合，以及如何评价模型性能的优劣问题。
这对于企业经营流程重组问题的研究更有意义。
（3）过程模型和其他模型的集成方法：
在描述一个企业和一个应用领域的问题时，仅有过程模型是不够的，还需要有功能模型、信息模型、资源模型以及组织模型的配合。
这些不同的模型描述了一个应用领域的不同侧面，他们的集成可以完成一个企业或一个应用领域的全面描述。
但是如何集成这些模型还没有好的解决方法。
一些工作流建模工具加强了对资源和组织的描述能力，但还没有一个方法来实现模型的和功能、信息、资金流的集成。
这方面的研究工作对于促进集成化的企业建模和信息系统的实施有着重要的意义。
工作流管理系统产品在国内外市场上也比较常见，以IBM和FileNet两家公司的产品比较有代表性[3]。
（1）IBM公司的产品：
IBMMQSeriesWorkflow是该公司最有代表性的工作流产品，它将经营流程从应用逻辑中分离出来，支持25种不同的操作系统，可根据模型定义自动分配任务，提供图形化的过程定义界面。
（2）FileNet公司的产品：
VisualWorkflow是FileNet公司集成文档管理软件的一部分，是建立在基于组件的软件结构上的，采用先进的工作队列处理方法。
它允许迅速的评价和改进机构工作方式，可随时查看过程中关键的细节，掌握过程的运行情况。
国内的工作流产品相对来说在某些领域内（比如在物流管理，电子商务，电子政务）还不是很成熟。
政府网上审批工作流产品也不是很成熟，浪潮软件开发的政府审批工作流产品提供了完整的网上审批的解决方案，从软硬件上解决了网上审批的一系列集成问题。
1.3论文的研究内容
由于政府审批办公的特殊性，各个部门之间事项需要联合审批，本部门下的事务流转多样化，级别间的控制、委托等都要求流程流转的灵活性和自由性相对较大。
这使得政府审批系统底层的工作流引擎驱动在扩展性，灵活性有更高的要求。
此次课题研究重点在于如何在原有的工作流引擎基础上推陈出新，在性能上，可扩展性有较大的升级。
传统的工作流引擎往往业务背景不强，只具有普遍性，在政府审批具体的复杂的业务背景下在处理一些审批业务时显得捉襟见肘,暴露出很多缺点。
比如在人员、组织、角色管理上不具备政府机构特色，在流转过程中规则简单。
本文研究设计的工作流引擎是将复杂的业务流程转化为流程定义的数据模型，由引擎系统提取流程信息进行解析运转，使繁杂的审批业务移植到系统中，系统根据不同的审批业务配置不同的资源，在流程模型上对这些资源进行个性化配置，使系统所面向的资源差异对其形成数据约束和个性化进行定义，针对政务审批业务模型，解决了业务流程在系统中的可视化构建及工作流元素的动态解析，使得审批业务可以针对部门进行独立构建，并可在联合审批等场景下对部门之间业务进行无缝的对接，实现统一调度、信息共享的审批机制，消除审批事项相关部门的业务壁垒。
工作流引擎驱动的是数据库表状态的改变。
因此在设计工作流引擎时可以采用表状态驱动。
但是这种解决方案驱动表状态不容易扩展和维护，如果后期表结构或者业务流转发生较大的结构性变化将导致引擎的改变。
这种引擎的灵活性局限性较差。
还有一种方式是通过事件驱动业务实例的流转来间接实现表状态相应改变。
事件驱动容易扩展并且不因业务逻辑的变化而发生变化。
这种面向对象依靠事件驱动的设计方案在审批系统下更具有普遍性。
本文主要研究内容包括以下几个方面：
（1）研究工作流引擎的工作原理和引擎开发的相关技术。
（2）提出政府审批工作流引擎的体系结构，并对工作流引擎中组成元素和关键对象进行详细设计。
（3）提出政府审批工作流引擎的总体实现。
主要设计实现流程定制工具和流程状态的控制。
（4）通过一个实际的审批项目的完整的审批过程，来验证政府审批工作流引擎的可行性。
1.4论文的结构安排
本论文共分为六个章节，内容如下：
第一章绪论。
本章主要介绍论文的研究背景和目的，相关国内外工作流的研究现状，论文的主要研究内容。
第二章工作流技术概述。
本章主要介绍工作流的定义，工作流管理系统，工作流的参考模型，工作流引擎及流程引擎设计的相关技术。
主要介绍了流程引擎相关技术中最重要的XML技术和Active Directory技术。
第三章政府审批工作流引擎的体系结构。
本章主要以青岛市政府审批项目为背景，介绍了政府审批工作流引擎的体系结构。
第四章工作流引擎的详细设计。
本章主要对工作流引擎在运行形态组成元素和关键对象进行了详细设计。
第五章流程引擎的实现和应用。
本章对流程引擎进行总体设计和实现。
主要对流程定义工具和流程状态控制进行了分析和设计。
最后给出了流程引擎在审批系统中的一个完整的应用。
验证了本文研究设计的政府审批工作流引擎的可靠性和有效性。
第六章结束语。
本章总体对整个研究和设计工作进行了概括和总结，指出进一步工作的要点。
9
第二章工作流技术概述
第二章工作流技术概述
2.1工作流的定义
工作流管理联盟（WorkflowManagementCoalition,简称WfMC）给出的工作流定义是：
工作流是一类能够完全或者部分自动执行的经营过程。
根据一系列过程规则，文档、信息或任务能够在不同的执行者之间进行传递与执行[6]。
从WfMC给出的工作流定义中我们可以看出，工作流的基本特征和应用背景。
伴随无纸化办公的推行，网络办公显得尤其普遍和必要。
在一些电子政务审批，物流管理，一些办公oa里的请销假等业务中，需要我们的办公软件能够实现任务在多个人员之间的流转，或者一个审批事项能够在多个部门间实现联合办理。
这些业务背景都有一个共同的特征，他们需要一套流转规则，任务处理规则来实现任务的自动处理。
工作流在本质上是一套自动流转的规则制定与应用。
它应该反映经营过程的如下几个问题[11]：
经营过程是什么（有哪些活动、任务组成，也就是结构上的定义）、怎么做（活动间的执行条件、规则以及所交互的信息，也就是控制流与信息流的定义）、由谁来做（人或计算机程序，也就是组织角色的定义）、做的怎样（通过工作流管理系统对执行过程进行监控）。
因此，工作流是一种反映业务流程的计算机化的模型，它是为了在先进计算机环境支持下实现经营过程集成与经营过程自动化而建立的可由工作流管理系统执行的业务系统。
2.2工作流管理系统简介
工作流管理系统是整个工作流应用的管理系统，主要功能有：
开始的工作流程定制，工作流在运行状态的各种任务流转的控制，工作流程在流转过程中的监控。
按照WfMC的定义：
工作流管理系统（WorkflowManagementSystemWfMS）是一个软件系统，它完成工作流的定义和管理，并按照在计算机中预先定义好的工作流逻辑推进工作流实例的执行。
工作流管理系统的图形模型，如图2.1所示：
图2.1工作流管理系统功能示意图
图2.1中可以看到工作流管理系统的总体架构分为三部分：
工作流的建立阶段，工作流的运行阶段，人机交互部分。
（1）工作流的建立阶段：
工作流运用建模工具根据具体流转业务建立相应的应用模型。
将实际的业务逻辑转换为软件里可直接识别使用的逻辑模型。
为工作流实例提供基本任务流转规则方式。
形成相应的文件（比如XML定义文件）或者持久化到数据库进行逻辑信息和数据信息的保存。
（2）工作流实例的运行阶段：
工作流实例化后会根据步骤信息，角色信息，任务分配信息，任务流转信息形成相应的逻辑实体。
这一阶段也是工作流技术中最关键最复杂的环节。
由工作流引擎来具体调度，生成，分配各种任务信息和相应任务的控制信息。
（3）人机交互：
工作流实例在步骤间的传递和工作里实例某环节下业务实例的信息的监控都需要人机交互。
人机交互控制的是软件的表现层，但是没有人机交互，工作流引擎里面的任务流转，和其他的控制事件便无法触发。
2.3工作流参考模型
通用工作流的参考模型如图2.2所示：
图2.2工作流管理系统参考模型
工作流参考模型主要分为五部分：
工作流定制工具，管理和监视工作流引擎的工具，工作流客户应用，供工作流引擎调用的应用，工作流引擎。
其中工作流引擎是整个工作流模型的核心部分。
（1）工作流定制工具。
工作流定制工具来实现工作流模型的创建和工作流各种控制信息，用户角色信息，数据表单的控制信息的定制。
工作流定制工具的设计针对工作流实例环节的定制，某环节的配置信息两个主要要求来设计。
工作流管理联盟定义了一套用XML描述工作流元模型的标记语言XPDL。
因此工作流定制的实例模型都是以XML来组织存储的。
（2）管理和监视工作流引擎的工具。
管理监视工具主要是对工作流实例在运行形态中的流转信息的管理和监控。
通过对工作流引擎的管理和监视来实现对工作流实例，即业务实体的控制和监视。
比如对业务的开启，结束等环节。
（3）工作流客户应用。
工作流客户应用主要是指任务列表的操作。
对本环节的任务列表里的工作项进行相应的操作。
（4）供工作流引擎调用的应用程序。
工作流引擎调度的一些服务需要一些外接程序或服务接口来实现。
比如对数据表单的处理的服务等。
（5）工作流引擎。
工作流引擎是整个工作流应用的最重要部分。
工作流引擎来实现业务的流转，任务流转的规则和方式，任务分配方式，角色权限控制。
2.4工作流引擎介绍
工作流引擎是工作流管理系统的核心部分。
是业务处理过程的任务调度器，在某种程度上还是资源的分配器。
它为工作流实例提供运行环境，包括流程的定义与解析、资源的分配、流转逻辑的控制等，其主要作用如下：
1）工作流引擎是流程的状态转换机。
工作流引擎的任务就是按照定义的规则控制实例的状态转换。
2）工作流引擎是流程的路由控制器。
一个流程对应着一条实际转换的业务，流程的转换路线受当前实例数据的控制。
流程定义时就制定了流程的转换规则。
一般情况下，这些规则是根据流程实例的数据制定的公式。
引擎的作用是对这些公式规则进行解析，找出流程下一步的流向，进行实例逻辑处理，使流程向下转换。
工作流引擎一般应该提供以下功能：
（1）对过程定义进行解释。
（2）控制流程实例的创建、激活、挂起、终止等。
（3）控制过程活动间的转换。
（4）支持用户操作的界面。
（5）维护工作流控制数据和工作流相关数据，在应用和用户间传递工作流相关数据。
（6）提供用于激活外部应用程序和访问工作流相关数据的接口。
（7）提供控制、管理和监督的功能。
2.5工作流引擎设计的相关技术
2.5.1XML概述
（1）．XML技术特点
XML（eXtensibleMarkupLanguage）即可扩展标记语言，跟HTML语言在结构上相类似，都属于标记语言。
1998年W3C（全球信息网联盟）发布了XML1.0规范。
XML的前身是SGML（TheStandardGeneralizedMarkupLanguage）。
XML是一种简单的数据存储语言，使用一系列简单的标记描述数据和存储数据。
可以将具体的业务背景定制成相应规范的XML文件。
XML不仅可以用来像数据库一样来存储数据，也可以在网络传输中作为传输通信协议的制定者和数据的携带者。
XML虽然不能像专业的数据库，比如SqlServer,Oracle,DB2那样有强大的数据管理功能，可以实现数据的排序，数据的各种约束，数据间的逻辑关系。
但是XML是跨操作系统，开发平台的数据存储格式。
任何的应用程序都可以加载XML，都可是实现对XML的结构和数据的操作。
尤其在跨应用程序之间和跨网络之间使用XML来传输数据和保存数据有极大的优势，是其他专业数据库不能比拟的。
（2）．DTD与Schema
DTD与Schema是XML文档格式的定义语言。
DTD是XML关于标记符的一套语法规则。
它是XML1.0版规格的一部分,是XML数据和格式有效的验证机制。
DTD用来保证XML文档中元素数据类型和标签的正确使用。
Schema的功能跟DTD相类似，也是用来描述和规范XML文档的一种语言。
但是Schema比DTD在规范XML方面更加方便。
因为Schema支持命名空间，内置了一些常用的数据类型，并且支持用户自定义数据类型，可以更方便的实现对XML文档的有效验证。
（3）．DOM模型
XML文档的处理方法主要有两种方式：
DOM和SAX。
DOM是DocumentObjectModel文档对象模型的缩写。
DOM模型是将XML文档以及文档内部标记当作对象来处理。
如果我们用DOM模型来处理XML文档首先需要将XML文档加载到内存中，XML文档在内存中用树状结构来存储。
因此DOM模型中对XML文档处理相对简单，只是运用面向对象的思想来进行数据和格式的处理。
DOM模型的优点是查询修改XML数据简单方便。
缺点是因为DOM模型需要将XML文档加载进内存以树状结构存储，所以占用内存资源较大。
对于大型的XML文档处理不是很合适。
（4）．SAX
SAX（SimpleAPIforXML）是一个用于处理XML事件驱动的模型，虽然它不是W3C标准，但它却是一个得到了广泛认可的API。
SAX解析器不像DOM那样建立一个完整的文档树，而是在读取文档时激活一系列事件，这些事件被推给事件处理器，然后由事件处理器提供对文档内容的访问。
与DOM相比，SAX解析器能提供更好的性能优势，它提供对XML文档内容的有效低级访问。
SAX模型最大的优点是内存消耗小，因为整个文档无需一次加载到内存中，这使SAX解析器可以解析大于系统内存的文档。
2.5.2Active Directory
Active Directory（活动目录）是面向WindowsServer服务器的目录服务。
活动目录使用了一种结构化的数据存储方式，并以此作为基础对目录信息进行合乎逻辑的分层组织。
Active Directory相当于整个网络环境中的主交换机。
它可以帮助用户和应用程序针对那些已处于网络连接状态的相关资源实施目标定位与访问调用，并在彼此之间实现网络互联。
Active Directory还可以通过给用户授权的方式来实现在具备安全保障的前提下针对相关资源执行访问调用。
活动目录是从一个数据存储开始的。
它采用的是ExchangeServer的数据存储，称为：
ExtensibleStorageService（ESS）。
其特点是不需要事先定义数据库的参数，可以做到动态地增长，性能非常优良。
这个数据存储之
升级会员 