支持協(xié)同工作的工作流系統(tǒng)模型及其框架

摘要：工作流管理系統(tǒng)和協(xié)同技術(shù)的結(jié)合將推動(dòng)新的應(yīng)用的發(fā)展，如協(xié)同電子商務(wù)、協(xié)同文檔管理等。文章在分析此類應(yīng)用工作模型的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)新的支持協(xié)同工作的工作流模型；然后給出了一個(gè)支持此模型的系統(tǒng)框架，分析了其設(shè)計(jì)原則，并對其關(guān)鍵部件和工作過程進(jìn)行剖析；最后給出了此框架的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例，驗(yàn)證了此框架的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：協(xié)同工作；工作流管理系統(tǒng)；協(xié)同工作流模型；應(yīng)用代理

0引言

工作流技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，它為各領(lǐng)域的工作流程自動(dòng)化作出了貢獻(xiàn)。但從目前來看，工作流技術(shù)主要著眼于管理或者商業(yè)流程的自動(dòng)化，它對工作流程的開始和結(jié)束進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理。但工作流管理系統(tǒng)并不適合于需要多人協(xié)作和頻繁交互的工作流程中的任務(wù)，例如多人協(xié)同設(shè)計(jì)或者協(xié)同商務(wù)談判等。目前，IBM MQ Series Workflow，Lotus Notes等系統(tǒng)都只支持工作組的概念，但不支持群體協(xié)作活動(dòng)。其中Notes利用消息機(jī)制和郵件服務(wù)器支持了松散的異步協(xié)同工作，但并不真正支持交互式協(xié)同工作。標(biāo)準(zhǔn)化組織WFMC(工作流管理聯(lián)盟)也缺少相關(guān)對群體協(xié)作支持的標(biāo)準(zhǔn)。

協(xié)同工作系統(tǒng)在當(dāng)前的單任務(wù)環(huán)境中已經(jīng)比較成熟，但缺少對業(yè)務(wù)邏輯的支持，如大型群件系統(tǒng)BSCW。若將協(xié)同工作技術(shù)和工作流技術(shù)相結(jié)合，則可同時(shí)發(fā)揮兩者優(yōu)勢，支持一類全新的應(yīng)用，例如，企業(yè)內(nèi)部的協(xié)同工作，以及用于電子商務(wù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)和交互等。本文將首先針對這類應(yīng)用提出一個(gè)工作模型，并給出了基于WFMC工作流元模型的支持協(xié)同工作的工作流模型；接著給出支持此模型的系統(tǒng)框架并分析其關(guān)鍵技術(shù)；最后給出一個(gè)應(yīng)用實(shí)例，并對本文進(jìn)行總結(jié)。

1支持協(xié)同工作的工作過程模型

在傳統(tǒng)的工作流工作模型中，工作任務(wù)分配由過程定義及其和角色的對應(yīng)來完成，各任務(wù)之間只在時(shí)間上有基于某個(gè)條件的同步或者先后關(guān)系，它并不支持多人進(jìn)行同步交互協(xié)作來完成同一個(gè)任務(wù)。但隨著效率要求的提高以及一些先進(jìn)的協(xié)同設(shè)計(jì)和并行工程系統(tǒng)的出現(xiàn)，迫切需要支持多用戶同步交互。例如，在一個(gè)設(shè)計(jì)企業(yè)內(nèi)部，分配設(shè)計(jì)工作的時(shí)候可能需要根據(jù)內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行頭腦風(fēng)暴式的討論，而每一個(gè)設(shè)計(jì)子任務(wù)需要一個(gè)組的設(shè)計(jì)人員來完成，各設(shè)計(jì)小組內(nèi)部需要進(jìn)行協(xié)作和討論，同時(shí)對最終設(shè)計(jì)結(jié)果還需要進(jìn)行評(píng)價(jià)。

我們可以用圖1所示的工作過程模型來描述此類應(yīng)用。圖中，圓形部分為工作流系統(tǒng)的流程定義，與工作流定義一致。但在每一個(gè)任務(wù)內(nèi)部所進(jìn)行的活動(dòng)與通常的工作流系統(tǒng)不同，每一個(gè)任務(wù)由多個(gè)活動(dòng)組成，每一個(gè)活動(dòng)由—個(gè)或者多個(gè)組成員來協(xié)作完成。這種協(xié)作在任務(wù)內(nèi)部進(jìn)行，組內(nèi)部成員間通過協(xié)同工具進(jìn)行同步交流與合作，而任務(wù)間的異步協(xié)作則通過工作

2 支持協(xié)同工作的工作流元模型

這里，我們提出一個(gè)新的工作流模型來支持上述工作過程。此工作流模型須增加對如下兩方面的支持：一是對工作組概念的支持，二是對協(xié)同工具等資源的支持。基于WFMC的工作流元模型，我們給出了如圖2所示的支持協(xié)同工作的工作流模型。

上述模型與WFMC的工作流模型的差異在于支持了組的概念，同時(shí)提供了對協(xié)同工具的支持，從而能夠支持各小組的協(xié)同工作。組是為了完成工作流程中某一任務(wù)而設(shè)置的，是資源的集合，通常包括人及其完成任務(wù)所需的其他資源。例如，一個(gè)組包含一個(gè)管理者，三個(gè)圖案設(shè)計(jì)師，一個(gè)軟件工程師，以及某些資源，這個(gè)組可以完成某個(gè)圖案設(shè)計(jì)任務(wù)。這些組可以是固定的，也可以是為了完成某個(gè)活動(dòng)而臨時(shí)產(chǎn)生的。一個(gè)組必然屬于某一種組類型。組類型是工作流系統(tǒng)和組之間相互聯(lián)系的紐帶，它是根據(jù)工作流程中的任務(wù)要求而產(chǎn)生的，包含了一系列的任務(wù)角色，提供了組和具體資源的動(dòng)態(tài)映射。

此模型中的資源既包括了人，也包括了協(xié)同工具和其他資源。與傳統(tǒng)的支持組概念的工作流系統(tǒng)不同，傳統(tǒng)的系統(tǒng)中支持組成員在流程定義完畢后單獨(dú)完成一個(gè)子任務(wù)，而在此模型中，則支持多人在某一活動(dòng)中的橫向協(xié)作。因此該模型提供了多人協(xié)作交流的支持工具，如群體協(xié)作工具和群體決策工具，如圖2(3)所示。

3 支持協(xié)同工作的工作流系統(tǒng)框架

3.1設(shè)計(jì)原則

支持協(xié)同工作的工作流系統(tǒng)框架將為工作流管理系統(tǒng)和協(xié)同工作系統(tǒng)的結(jié)合提供公共基礎(chǔ)服務(wù)，以便在此框架上快速構(gòu)建應(yīng)用系統(tǒng)。Le Pallec等人使用多重繼承方式的工作流系統(tǒng)DARE和協(xié)作系統(tǒng)COW集成在一起，但存在類的二義性問題和命名問題，而且該方法只針對兩個(gè)面向?qū)ο笙到y(tǒng)：Selmin Nurean提出了一個(gè)簡單的工作流和群件系統(tǒng)相結(jié)合的描述性的框架結(jié)構(gòu)，但對其部件缺少深入闡述。本框架的設(shè)計(jì)將支持上述工作流元模型，綜合考慮工作流系統(tǒng)和協(xié)同系統(tǒng)結(jié)合的特點(diǎn)，最終使兩者無縫集成。

框架設(shè)計(jì)將遵循如下原則：

(1)框架必須適應(yīng)協(xié)同工作系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化。協(xié)同工作系統(tǒng)與應(yīng)用有關(guān)，而且隨著協(xié)同工作的進(jìn)行，協(xié)同工具的種類，功能都可能動(dòng)態(tài)變化，此框架必須能夠適應(yīng)這種變化。

(2)工作流系統(tǒng)和協(xié)同工作系統(tǒng)功能上協(xié)調(diào)。工作流系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是在流程上的自動(dòng)化，而協(xié)同工作強(qiáng)調(diào)的是在工作過程中的協(xié)作和共享，這兩者之間可自由切換。

(3)工作流系統(tǒng)和協(xié)同工作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換的快速和一致性。工作流系統(tǒng)和協(xié)同工作系統(tǒng)的互操作必然涉及到這兩者的數(shù)據(jù)交換，協(xié)同工作系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)取得工作流系統(tǒng)的當(dāng)前數(shù)據(jù)，同時(shí)協(xié)同工作系統(tǒng)的修改數(shù)據(jù)必須能及時(shí)正確地反饋給工作流系統(tǒng)。

3.2系統(tǒng)框架

根據(jù)以上設(shè)計(jì)原則，我們采用組件設(shè)計(jì)的思想，把整個(gè)框架劃分為應(yīng)用系統(tǒng)、應(yīng)用代理和協(xié)同工作流引擎三大組件模塊，如圖3所示。其中，應(yīng)用系統(tǒng)分為兩類：一類是工作流應(yīng)用系統(tǒng)，它是工作流系統(tǒng)本身運(yùn)行過程所需的應(yīng)用；另一類是協(xié)同應(yīng)用系統(tǒng)，它是支撐協(xié)同應(yīng)用的工具。

工作流應(yīng)用系統(tǒng)和協(xié)同應(yīng)用系統(tǒng)都通過各自的應(yīng)用代理創(chuàng)建起與協(xié)同工作流引擎之間的會(huì)話，其中工作流應(yīng)用代理還完成工作流應(yīng)用系統(tǒng)和工作流引擎之間的數(shù)據(jù)交換。在協(xié)同工作流引擎內(nèi)部，工作流引擎和協(xié)同系統(tǒng)服務(wù)引擎通過數(shù)據(jù)交換接口進(jìn)行協(xié)同工作。工作流引擎則封裝了WFMS的基本功能，并增加了組管理等內(nèi)容。

3.3關(guān)鍵技術(shù)

(1)協(xié)同應(yīng)用代理。它負(fù)責(zé)創(chuàng)建并監(jiān)視協(xié)同會(huì)話。為了適應(yīng)多種協(xié)同應(yīng)用，協(xié)同應(yīng)用代理必須支持多種接口，如Java類、基于Web的協(xié)同應(yīng)用、基于COM組件的應(yīng)用等，并且將各種協(xié)同應(yīng)用及其對應(yīng)的協(xié)同工具位置、類型等信息在協(xié)同服務(wù)引擎中進(jìn)行注冊。當(dāng)用戶在工作過程中啟動(dòng)某個(gè)協(xié)同任務(wù)時(shí)，協(xié)同應(yīng)用代理首先查找該任務(wù)對應(yīng)的注冊信息，并判斷該協(xié)同工具對于該工作組是否可用；然后根據(jù)不同的類型調(diào)用相應(yīng)的接口以啟動(dòng)指定的協(xié)同工具，創(chuàng)建一個(gè)新的協(xié)同會(huì)話。協(xié)同服務(wù)引擎則通過協(xié)同應(yīng)用代理獲取會(huì)話信息，并監(jiān)視整個(gè)會(huì)話過程的進(jìn)行。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可擴(kuò)展性非常強(qiáng)，對于一類新的協(xié)同應(yīng)用，只需簡單地加入相應(yīng)的接口，便可納入此框架。

(2)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換。從圖3中可以看出，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流動(dòng)都是雙向的，其過程分為三個(gè)步驟：當(dāng)工作流應(yīng)用系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，若進(jìn)行協(xié)同工作，則首先通過工作流應(yīng)用代理將數(shù)據(jù)傳輸給工作流引擎，以保證工作流系統(tǒng)保持最新的數(shù)據(jù)拷貝；然后通過數(shù)據(jù)交換適配器傳輸給協(xié)同服務(wù)引擎；最后，多個(gè)協(xié)同用戶從協(xié)同服務(wù)引擎中取得最新數(shù)據(jù)，完成協(xié)同工作。反之，當(dāng)協(xié)同工作結(jié)束時(shí)，對工作對象的數(shù)據(jù)進(jìn)行了修改，工作流應(yīng)用系統(tǒng)此時(shí)也需要得到最新數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)流以相反的方向傳給應(yīng)用系統(tǒng)。

從上述數(shù)據(jù)交換過程中可以看出，工作流應(yīng)用代理和數(shù)據(jù)交換適配器是支持整個(gè)數(shù)據(jù)交換過程的兩個(gè)關(guān)鍵部件。工作流應(yīng)用代理的設(shè)計(jì)只需為多種不同的應(yīng)用提供一個(gè)公共數(shù)據(jù)接口，即可支持多種應(yīng)用系統(tǒng)與工作流引擎之間的雙向數(shù)據(jù)流動(dòng)。然而，工作流引擎和協(xié)同系統(tǒng)服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交換接口是發(fā)生在不同系統(tǒng)之間的，因此我們引入代理技術(shù)設(shè)計(jì)了一個(gè)數(shù)據(jù)交換適配器，以實(shí)現(xiàn)這一雙向的數(shù)據(jù)傳輸。

(3)數(shù)據(jù)交換適配器。它由兩個(gè)接口、服務(wù)層、XML處理器、JMS等組成，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。數(shù)據(jù)交換適配器代理工作流引擎接收XML消息；代理內(nèi)部的XML處理器將協(xié)同系統(tǒng)服務(wù)器的數(shù)據(jù)請求轉(zhuǎn)化為XML消息；并且將調(diào)用結(jié)果解析以后返回給協(xié)同工作服務(wù)器。它對工作流管理系統(tǒng)的接口負(fù)責(zé)接收工作流數(shù)據(jù)，對協(xié)同工作服務(wù)器的接口負(fù)責(zé)接收協(xié)同數(shù)據(jù)。服務(wù)層則擔(dān)任執(zhí)行者的角色，負(fù)責(zé)管理XML請求或者響應(yīng)。XML消息分為請求消息、響應(yīng)消息和通知消息三類，工作流系統(tǒng)和協(xié)同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換通過這些消息得以實(shí)現(xiàn)。各協(xié)同客戶端與協(xié)同服務(wù)的數(shù)據(jù)交換通過它們本身的協(xié)議進(jìn)行，對本框架透明，從而能支持各類協(xié)同應(yīng)用。

4 應(yīng)用實(shí)例

我們以一個(gè)基于上述框架的協(xié)同設(shè)計(jì)系統(tǒng)來說明其如何支持這一大類應(yīng)用的，如圖5所示。在本系統(tǒng)中，一個(gè)新產(chǎn)品復(fù)雜的設(shè)計(jì)過程將以工作流程的方式加以描述，其過程包括設(shè)計(jì)方案的制定和論證、設(shè)計(jì)任務(wù)的分工、設(shè)計(jì)成果的組裝等。其中，每一個(gè)環(huán)節(jié)則由協(xié)同系統(tǒng)對人和資源進(jìn)行協(xié)調(diào)組織，各組成員將使用協(xié)同設(shè)計(jì)工具進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)和交流。例如，在方案制定的過程中需要使用協(xié)同編輯和電子白板進(jìn)行寫作和討論，在方案論證過程中需要使用視頻會(huì)議和投票系統(tǒng)，所有將在該任務(wù)階段使用的協(xié)作工具都將成為該組資源的一部分。

支撐整個(gè)系統(tǒng)的框架對與工作流管理和協(xié)同系統(tǒng)都具有開放性。每一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)及其相應(yīng)工作組類型在流程定義中完成，組和協(xié)同工具等資源的關(guān)系在生成流程實(shí)例過程中動(dòng)態(tài)綁定。這樣，工作流程定義和實(shí)際的協(xié)同工具之間相互獨(dú)立。我們完全可以定義一個(gè)與圖中所示完全不同的設(shè)計(jì)流程，每一任務(wù)所分配的組類型可以根據(jù)實(shí)際需要?jiǎng)討B(tài)改變，而組類型則代表著不同的角色和協(xié)同工具的資源組合。因此，在工作流程運(yùn)行過程中，可以通過組定義的改變來增加或者刪除該組所使用的協(xié)同工具。

5 結(jié)束語

本文首先分析了工作流管理系統(tǒng)和協(xié)同工作系統(tǒng)相結(jié)合的必要性。有一大類實(shí)際應(yīng)用需要群體協(xié)作，但現(xiàn)代工作流管理系統(tǒng)中，缺少對協(xié)同工作的支持。例如，WFMC雖然有—個(gè)工作組(WG9)在研究資源模型，但并沒有考慮群體共同參與的活動(dòng)。同時(shí)在協(xié)同工作領(lǐng)域，很多軟件和系統(tǒng)雖然支持群體工作，卻忽略了對工作和商業(yè)流程以及組織結(jié)構(gòu)的建模，因而不支持群體活動(dòng)按業(yè)務(wù)流程進(jìn)行運(yùn)作。

在此背景下，本文提出了將兩者進(jìn)行結(jié)合的構(gòu)想。首先描述了此類應(yīng)用的一般工作過程模型，并分析了其特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上給出了將兩者結(jié)合的工作流參考模型，此模型結(jié)合了工作流的常用概念，明確提出了對組概念和協(xié)同工具的支持。然后，描述了一個(gè)支持工作流協(xié)同系統(tǒng)的框架，分析了其中的一些關(guān)鍵技術(shù)和部件。最后，給出了一個(gè)建立與本框架之上的協(xié)同設(shè)計(jì)原型系統(tǒng)，驗(yàn)證了此框架對此類應(yīng)用的良好支持。