實現柔性工作流管理的規(guī)則引擎設計

摘要：工作流管理系統(tǒng)是現代企業(yè)流程管理的重要軟件系統(tǒng)。實現柔性的工作流管理，需要工作流引擎具有適應需求變更，動態(tài)調整業(yè)務流程的功能。文章分析了規(guī)則表示、規(guī)則引擎的組成構件，功能與特點，并設計了規(guī)則引擎。規(guī)則引擎作為工作流引擎的核心，提供規(guī)則抽取、表示、判定以及活動響應的服務集，為路由控制（活動調度）、規(guī)則判定、活動轉移，狀態(tài)監(jiān)控提供關鍵支持，實現動態(tài)流程調整，滿足柔性的工作流管理需要。

關鍵詞：工作流；業(yè)務過程；業(yè)務規(guī)則；規(guī)則引擎；工作流引擎

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）07-0011-02

工作流技術正成為21世紀新的熱點。工作流管理系統(tǒng)在工作流管理聯盟（Workflow Management Coalition，WFMC）制定的一系列標準下得到了迅猛發(fā)展和廣泛應用?，F代化企業(yè)的生產與經營方式面臨著業(yè)務重組，流程再造，以適應不斷變化的市場需要，客觀上對工作流管理系統(tǒng)提出了適應變化、適時更新的高要求，也就是要建立具有自適應能力，靈活定制業(yè)務流程的柔性工作流管理系統(tǒng)。工作流是業(yè)務流程的抽象，大多以靜態(tài)、固化的形式表現，一般的工作流管理系統(tǒng)在業(yè)務流程建模、定制開發(fā)、表達能力與系統(tǒng)靈活性方面還不能做到動態(tài)、適時地調整，不能做到根據變更需求，靈活地調整工作流程。

工作流引擎是工作流管理系統(tǒng)的核心，本文對工作流引擎的核心構件——規(guī)則引擎進行分析、設計，把靜態(tài)的工作流進一步抽象，剝離出業(yè)務邏輯與業(yè)務規(guī)則，對其變更規(guī)則進行規(guī)范，由條件、事實及規(guī)則（依賴與轉換規(guī)則）組成規(guī)則引擎，實現工作流管理系統(tǒng)的靈活性、自適應性。

一、相關概念

（一）規(guī)則

規(guī)則是知識表達最常用的形式，規(guī)則是業(yè)務過程的一種抽象，用來描述如何解決問題，基本上由條件與相應操作兩部分組成，在工作流引擎中可以定義成IF-THEN結構，IF部分是給定的條件，THEN部分為相對應的操作（動作），規(guī)則可以有多個條件，用AND/OR連接。規(guī)則的條件由（對象，連接算子與取值）三元組組成，連接算子一般是is、is not、are、are not等邏輯運算子進行邏輯判斷，其值為一個布爾值；操作部分為條件成立時相應的操作或事實。

（二）規(guī)則引擎

規(guī)則引擎是工作流引擎的核心組成部件，對規(guī)則的抽取、判定、管理，為工作流引擎這一工作流管理系統(tǒng)核心功能提供前置（依賴性規(guī)則）條件與后置（轉換性規(guī)則）提供規(guī)則調度與策略管理。它對頻繁變化的業(yè)務流程進行規(guī)則抽象，剝離出來放入規(guī)則庫中管理和修改，其基本過程是將提交給它的事實數據對象與加載在引擎中的業(yè)務規(guī)則進行測試和對比，判定是否激活相應的業(yè)務規(guī)則，觸發(fā)對應的操作，完成對工作流引擎的路由控制（調度）及狀態(tài)變更，達到系統(tǒng)動態(tài)調整目的。規(guī)則引擎一般由事實庫、規(guī)則庫、推理三部分構成。其運行機制是通過在事實庫、規(guī)則庫中快速檢索對象及加載的各項規(guī)則進行匹配，激活符合條件的規(guī)則，形成優(yōu)先級排序，解決沖突，決定規(guī)則的響應與觸發(fā)。

（三）工作流、工作流管理系統(tǒng)、工作流引擎

工作流是業(yè)務過程的計算模型，是對業(yè)務邏輯和業(yè)務規(guī)則在計算機的數值模型表示，并實施計算。業(yè)務過程是業(yè)務活動的集合，通過業(yè)務規(guī)則進行前后鏈接，相互協(xié)作，形成一個有機整體，達到一個共同的業(yè)務過程控制管理的目標。

工作流管理系統(tǒng)是符合WFMC標準的軟件系統(tǒng)，完成工作流的定義、建模、調度，并對活動、節(jié)點以及狀態(tài)進行管理，使業(yè)務過程按照預先定義好的工作流邏輯推進工作流實例的執(zhí)行。

工作流引擎是工作流管理系統(tǒng)的核心，為工作流管理系統(tǒng)提供一組運行時解釋或者執(zhí)行的一組服務的數據模型和軟件體，其核心功能包括路由選擇（調度）、數據交換、過程流轉與狀態(tài)變換等，其核心就是要決定任務表中各個任務運行實例后的后續(xù)處理節(jié)點，使活動的執(zhí)行按照預定義的路線（規(guī)則）流動。

二、規(guī)則引擎實現柔性的工作流管理

規(guī)則引擎是工作流引擎的核心構件，流程引擎的路由調度、過程流轉與狀態(tài)變遷是基于業(yè)務規(guī)則來實現的。規(guī)則引擎主要實現的功能是存儲、分類和管理規(guī)則，驗證規(guī)則的一致性，通過規(guī)則推斷其他規(guī)則、聯系規(guī)則和執(zhí)行這些規(guī)則的應用程序。其主要思想是從具體的業(yè)務邏輯中分離出業(yè)務規(guī)則，以實現業(yè)務變更的靈活性。

傳統(tǒng)的開發(fā)模式，業(yè)務邏輯往往是被直接用程序代碼固定，系統(tǒng)維護代價高，業(yè)務規(guī)則的微小變化往往導致系統(tǒng)的變更，數值模型與業(yè)務流程的全面修改。

通過規(guī)則引擎提供一種機制，將業(yè)務處理邏輯和業(yè)務規(guī)則分離，業(yè)務邏輯是變化頻度最高的，通過專門的業(yè)務模型工具可以讓用戶動態(tài)地、適時地進行修改，而業(yè)務規(guī)則的變動只是涉及規(guī)則庫，策略的調整，不改變整個系統(tǒng)的結構，可以實現動態(tài)的變更，滿足柔性工作流管理系統(tǒng)建設的需要。

規(guī)則引擎有兩個重要任務：分離業(yè)務邏輯和業(yè)務規(guī)則；規(guī)則的形式化描述。

將業(yè)務流程中的業(yè)務邏輯和業(yè)務規(guī)則分離本質是一個抽象過程，將關鍵的業(yè)務判斷條件與響應操作提取出來，即規(guī)則提取，形式化描述業(yè)務規(guī)則就是對業(yè)務規(guī)則的數值表述，形成規(guī)則庫，與事實庫一起被規(guī)則引擎調用，達到業(yè)務流程的可運算化。同時必須考慮規(guī)則間的沖突并提供沖突解決機制，所謂規(guī)則沖突是指規(guī)則在相同條件下的值域交叉引起的判定歧義。一般可根據設定規(guī)則的優(yōu)先級順序，在規(guī)則發(fā)生沖突時采納較高優(yōu)先級規(guī)則的判定反饋，或者采用隊列模式，依據先進先出原則進行判定，或者考慮業(yè)務中規(guī)則使用頻率，低頻率較高或較低的規(guī)則反饋。

規(guī)則的形式化描述是為了使業(yè)務規(guī)則的代碼化，能被規(guī)則引擎識別，并參與判定、運算。根據Rete算法（網絡算法）思想，將規(guī)則分割為LHS（Left Hand Side）和RHS（Right Hand Side），LHS由規(guī)則的條件部分組成，RHS由規(guī)則的判定部分組成。

三、規(guī)則引擎設計

規(guī)則引擎這一軟件構架可以結合復雜的業(yè)務流程對業(yè)務策略和邏輯進行更改，業(yè)務流程中指定的規(guī)則會隨時間而改變，一般而言，業(yè)務流程中業(yè)務規(guī)則（決策或策略）最容易變化，因此，業(yè)務規(guī)則引擎的設計能夠直接創(chuàng)建和修改業(yè)務規(guī)則集，而業(yè)務規(guī)則通過規(guī)則編輯器進行創(chuàng)建，生成規(guī)則庫（策略庫），由業(yè)務規(guī)則引擎直接執(zhí)行它們。

（一）規(guī)則引擎組件圖

一個規(guī)則引擎主要由規(guī)則引擎服務、事實庫、業(yè)務規(guī)則編輯器以及規(guī)則庫四個部分組成，其中：（1）規(guī)則引擎服務：解析和執(zhí)行業(yè)務規(guī)則，其為系統(tǒng)級服務；（2）事實庫：操作數據的API函數集合，包含運行時數據、常數以及流程變量三種類型；（3）業(yè)務規(guī)則：一個業(yè)務規(guī)則包含一組條件和在此條件下執(zhí)行的操作（動作），它們表示業(yè)務規(guī)則應用程序的一段業(yè)務邏輯；（4）業(yè)務規(guī)則庫：許多業(yè)務規(guī)則的集合，每條業(yè)務規(guī)則都包含一個條件過濾器和多個動作。條件過濾器是多個布爾表達式的組合，其結果仍然是一個布爾表達式；在程序運行時，動作將會在條件過濾器返回結果為真的時候執(zhí)行；（5）業(yè)務規(guī)則編輯器：是生成業(yè)務規(guī)則的圖形化編輯工具。

（二）規(guī)則引擎運行流程

從圖2可以清晰看出規(guī)則引擎在規(guī)則調用、解析、條件判定及轉移規(guī)則的完整流程。

（三）規(guī)則引擎接口

規(guī)則引擎作為工作流引擎的一個核心部件，這里給出一般需要的接口。

四、工作流引擎的動態(tài)適應策略

可以說規(guī)則引擎是實現柔性工作流管理系統(tǒng)的核心部件，一個工作流管理系統(tǒng)需要通過規(guī)則引擎進行服務的主要是：狀態(tài)轉換規(guī)則（活動間的連接線）；前置規(guī)則（向前依賴規(guī)則）；后置規(guī)則（向后轉發(fā)規(guī)則）；工具欄按鈕訪問權限/展現控制規(guī)則；循環(huán)審批結束規(guī)則（指派）。這些通過規(guī)則引擎可以靈活配置，滿足復雜多變的個性化需求。

柔性工作流引擎的主要任務是啟動流程、指派任務、控制路由轉移條件，并對工作流實例進行狀態(tài)監(jiān)控，并能動態(tài)適應流程的變更。當一個業(yè)務流程發(fā)生變化時，存在兩種動態(tài)修改：一是業(yè)務邏輯的變更，另一個是業(yè)務規(guī)則的調整。這也就是兩種柔性工作流引擎的自適應策略：（1）通過業(yè)務過程定義與管理工具動態(tài)修改，通過相應的管理工具（流程建模工具）對流程的路由選擇進行修改，若是新增流程可以直接創(chuàng)建原始模型，若修改運行中的流程實例，可以創(chuàng)建新的副本；（2）通過規(guī)則引擎的規(guī)則編輯器對系統(tǒng)屬性與相關數據進行動態(tài)修改，具有相當大的靈活性，規(guī)則與業(yè)務邏輯的分離，使得整個工作流管理系統(tǒng)具有極大的靈活性。

五、結論

本文重點討論了工作流引擎中規(guī)則引擎的結構、功能，分析了工作流引擎的核心功能，將業(yè)務邏輯與業(yè)務規(guī)則進行分離，通過規(guī)則引擎提供的服務，支持路由控制、狀態(tài)監(jiān)控，可以實現柔性的工作流管理系統(tǒng)，具有以下的優(yōu)點：規(guī)則從流程中剝離，可以實現規(guī)則本身的可管理性，通過規(guī)則引擎，業(yè)務邏輯不再依賴于程序及開發(fā)人員；管理隨需的流程為用戶動態(tài)修改流程定義提供了有效的工具與方法；基于規(guī)則引擎的工作流管理系統(tǒng)，配置靈活，具有良好的穩(wěn)定性，可擴展性及靈活的業(yè)務處理能力。

參考文獻

[1]路春光，孟麗麗，郝立文，馬琨．基于WEB的柔性工作流引擎的設計[J]．微計算機信息，2006，（5）．

[2]張曉東，柴躍廷，任守榘．基于業(yè)務規(guī)則的事件驅動建模方法[J]．清華大學學報，1999，39（7）．

[3]張建，郝曉玲．支持群體協(xié)作的工作流引擎設計[J]．山東建筑工程學院學報，2006，（3）．

[4]于海波，車海燕，呂?。环NRB-RBAC模型規(guī)則沖突消解算法[J]．計算機工程與應用，2006，（42）．

[5]陶曉俊，朱敏．基于規(guī)則引擎的企業(yè)服務開發(fā)模式[J]．計算機技術與發(fā)展，2008，（18）．

[6]馮梅，王宏安，金宏，劉海龍，戴國忠．基于Rete算法的多Agent的實時協(xié)同推理[J]．計算機科學，2003，（30）．

作者簡介：梅勝全（1970－），男，四川南部人，成都理工大學信息工程學院博士生，研究方向：地球探測及石油物探數據處理、靜校正與地震反演、計算機軟件與應用。