工作流技術(shù)在艦艇修理中的應(yīng)用研究＊

辛愛學(xué) 徐 寧

（海軍青島通信修理廠 青島 266109）

1 引言

工作流技術(shù)從出現(xiàn)到現(xiàn)在，已逐漸發(fā)揮越來越重要的作用。工作流技術(shù)能夠?yàn)槠髽I(yè)應(yīng)用提供業(yè)務(wù)流程建模、管理和控制功能。從最初簡(jiǎn)單的辦公自動(dòng)化到企業(yè)ERP（Enterprise Resource Planning）系統(tǒng)的實(shí)施，再到為提高企業(yè)運(yùn)營效率而出現(xiàn)的BPR（Business Process Reengineering）及BPM（Business Process Modeling）系統(tǒng)，工作流技術(shù)都發(fā)揮了相當(dāng)重要的作用，成為實(shí)現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)過程建模、業(yè)務(wù)過程仿真分析、業(yè)務(wù)過程優(yōu)化、業(yè)務(wù)過程管理與集成，最終實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)過程的自動(dòng)化的核心技術(shù)［1］。

經(jīng)過多年的發(fā)展，目前我軍已有一定數(shù)量和規(guī)模的裝備維修保障信息系統(tǒng)，但針對(duì)裝備修理過程管理的軟件還尚未開發(fā)。裝備修理過程從任務(wù)的下達(dá)到完成，仍主要以電話、紙質(zhì)單據(jù)的方式進(jìn)行通信和實(shí)施，信息管理手段相對(duì)落后松散、保障過程不透明、修理任務(wù)進(jìn)度無法實(shí)時(shí)控制；修理過程中，大量有價(jià)值的裝備保障修理信息沒有統(tǒng)一存儲(chǔ)，造成信息利用率低、信息統(tǒng)計(jì)及傳遞效率低等實(shí)際問題。

因此，需要開發(fā)基于工作流管理、數(shù)據(jù)分析決策、數(shù)字化辦公相結(jié)合的綜合信息化管理應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝備修理保障過程的全面、精確、自動(dòng)化管理，通過裝配不同地域不同等級(jí)裝備保障相關(guān)單位，利用軍內(nèi)廣域網(wǎng)建立起功能強(qiáng)大、運(yùn)行靈活、安全高效的信息化裝備保障工程修理平臺(tái)。

2 工作流技術(shù)及相關(guān)概念

2.1 工作流概念

1993年工作流管理聯(lián)盟（Workflow Management Coalition，WfMC）的成立標(biāo)志著工作流技術(shù)開始進(jìn)入相對(duì)成熟的階段。

工作流管理聯(lián)盟給出的工作流定義是：工作流是一類能夠完全或者部分自動(dòng)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(wù)能夠在不同的執(zhí)行者之間進(jìn)行傳遞與執(zhí)行。工作流是一種反映業(yè)務(wù)流程的計(jì)算機(jī)化的模型，是為了在先進(jìn)計(jì)算機(jī)環(huán)境支持下實(shí)現(xiàn)經(jīng)營過程集成與經(jīng)營過程自動(dòng)化而建立的可由工作流管理系統(tǒng)執(zhí)行的業(yè)務(wù)模型［2］。

在工作流中，定義了任務(wù)的觸發(fā)順序和觸發(fā)條件。每個(gè)任務(wù)可以由一個(gè)或多個(gè)軟件系統(tǒng)完成，也可以有一個(gè)或一組人完成，還可以有一個(gè)人或多個(gè)軟件系統(tǒng)完成。利用工作流技術(shù)，憑借任務(wù)的觸發(fā)順序和觸發(fā)條件來定義并實(shí)現(xiàn)任務(wù)的觸發(fā)、任務(wù)的同步和信息流（數(shù)據(jù)流）的傳遞，使得該信息化裝備保障綜合管理平臺(tái)能過系統(tǒng)性、規(guī)范性、實(shí)時(shí)性的對(duì)裝備保障各項(xiàng)任務(wù)進(jìn)行管理。

2.2 工作流的原理

工作流的實(shí)施基本上分為以下幾步［3］：

1）定義活動(dòng)。從實(shí)際的業(yè)務(wù)流程中提取出每個(gè)環(huán)節(jié)，將這些環(huán)節(jié)抽象為工作流活動(dòng)，包括的信息有：開始和結(jié)束的條件、參與該步驟的用戶角色、完成此活動(dòng)的數(shù)據(jù)、限制條件、外部程序等。

2）指定路徑。將活動(dòng)銜接起來，及定義工作流的流經(jīng)途徑，即從一個(gè)活動(dòng)到另一個(gè)活動(dòng)的順序。

3）綁定規(guī)則。定義一個(gè)活動(dòng)按照一個(gè)指定的路徑轉(zhuǎn)移的條件。

4）執(zhí)行流程實(shí)例。及工作流流程的一次執(zhí)行。它首先解釋相應(yīng)的流程定義，生成有關(guān)的活動(dòng)實(shí)例，并根據(jù)一定的限制條件和規(guī)則協(xié)調(diào)處理各個(gè)活動(dòng)實(shí)例。流程實(shí)例的實(shí)質(zhì)是用戶調(diào)用相應(yīng)的外部程序處理他負(fù)責(zé)完成的數(shù)據(jù)，然后由工作流系統(tǒng)根據(jù)處理結(jié)果激活后續(xù)流程。

3 工作流管理系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)

3.1 工作流管理系統(tǒng)的介紹

WfMC給出的關(guān)于工作流管理系統(tǒng)的定義是：工作流管理系統(tǒng)是一個(gè)軟件系統(tǒng)，它完成工作流的定義和管理，并按照在計(jì)算機(jī)中預(yù)先定義好的工作邏輯推進(jìn)工作實(shí)例的執(zhí)行。

通常，工作流管理系統(tǒng)指運(yùn)行在一個(gè)或多個(gè)成為工作流機(jī)的軟件上的用于定義、實(shí)現(xiàn)和管理工作流運(yùn)行的一套軟件系統(tǒng)，它和工作流執(zhí)行者（人，應(yīng)用）交互，推進(jìn)工作流實(shí)例的執(zhí)行，并監(jiān)控工作流的運(yùn)行狀態(tài)。在這里需要強(qiáng)調(diào)的是，工作流管理系統(tǒng)不是企業(yè)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。在很大程度上，工作流管理系統(tǒng)為企業(yè)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行提供一個(gè)軟件支撐環(huán)境。在工作流管理系統(tǒng)的支撐下，通過集成具體的業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件和操作人員的界面操作，才能夠很好的完成對(duì)企業(yè)經(jīng)營過程運(yùn)行的支持。所以，工作流管理系統(tǒng)在一個(gè)企業(yè)或部門的經(jīng)營過程中的應(yīng)用過程是一個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件系統(tǒng)的集成與實(shí)施過程。通常，工作流管理系統(tǒng)提供了三種功能［4］：

1）建立階段功能：主要考慮工作流過程和相關(guān)活動(dòng)的定義和建模功能。

2）運(yùn)行階段的控制功能：在一定的運(yùn)行環(huán)境下，執(zhí)行工作流過程，并完成每個(gè)過程中活動(dòng)的排序和調(diào)節(jié)功能。

3）運(yùn)行階段的人機(jī)交互功能：實(shí)現(xiàn)各種活動(dòng)執(zhí)行過程中用戶與IT應(yīng)用工具之間的交互。圖1給出了工作流管理系統(tǒng)的三個(gè)主要功能之間的關(guān)系。

圖1 工作流管理系統(tǒng)的特性

根據(jù)底層實(shí)現(xiàn)技術(shù)，可將工作流產(chǎn)品分為三類：

1）以通訊為中心：以電子郵件為底層的通訊機(jī)制。這種類型的工作流管理系統(tǒng)適合于協(xié)作型工作流和不確定型工作流，而不適合于生產(chǎn)型工作流。

2）以文檔為中心：基于文檔路由，它同外界應(yīng)用的交互能力有限。許多基于表的管理型工作流可以用以文檔為中心的工作流實(shí)現(xiàn)。

3）以過程為中心：這種工作流系統(tǒng)對(duì)應(yīng)生產(chǎn)型工作流。它們一般建立在數(shù)據(jù)庫之上，由自己專門的通信機(jī)制并且提供了同外部進(jìn)行交互的接口。

3.2 工作流引擎

工作流引擎是一個(gè)軟件系統(tǒng)，它定義、創(chuàng)建和管理工作流的執(zhí)行，并且運(yùn)行在一個(gè)或多個(gè)工作流引擎之上。它是工作流管理系統(tǒng)的核心部分，是驅(qū)動(dòng)流程流動(dòng)的主要部件，它負(fù)責(zé)解釋工作流流程定義，創(chuàng)建并初始化流程實(shí)例，控制流程流動(dòng)的路徑，記錄流程運(yùn)行狀態(tài)，掛起或者喚醒流程，終止正在運(yùn)行的流程，與其他引擎之間的通訊等工作。一個(gè)工作流管理系統(tǒng)可以包含一個(gè)或多個(gè)引擎，并通過API向外部提供五個(gè)方面的功能服務(wù)，這些功能分別為［5］

1）流程定義的導(dǎo)入導(dǎo)出；

2）同客戶端應(yīng)用程序和工作列表處理程序之間的交互；

3）軟件工具和應(yīng)用程序的調(diào)用；

4）不同工作流管理系統(tǒng)之間的協(xié)同工作；

5）管理和監(jiān)視功能。

3.3 工作流模型和建模工具

工作流模型包含了描述一個(gè)能夠由工作流執(zhí)行服務(wù)軟件系統(tǒng)執(zhí)行的過程所需要的所有信息，這些信息包括過程的開始和完成條件、構(gòu)成過程的活動(dòng)以及進(jìn)行活動(dòng)間導(dǎo)航的規(guī)則、用戶所需要完成的任務(wù)、可能被調(diào)用的應(yīng)用、工作流及的引用關(guān)系、以及所有與工作流相關(guān)數(shù)據(jù)的定義［6］。

因此，在工作流概念下，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)過程集成與業(yè)務(wù)過程自動(dòng)化的集成機(jī)制是通過定義不同人物之間相互關(guān)系的工作流模型（也成為過程模型）來實(shí)現(xiàn)的。在工作流模型中，無論是具體的物料轉(zhuǎn)移動(dòng)作、實(shí)際的物理裝置的操作動(dòng)作、還是抽象的信息處理動(dòng)作與決策過程，都可以用工作流的基本組成元素—任務(wù)（也成為活動(dòng)）來統(tǒng)一地進(jìn)行描述。

工作流建模工具以計(jì)算機(jī)能夠處理的形式進(jìn)行過程的定義。它可以基于形式化的過程定義語言、對(duì)象—關(guān)系模型來進(jìn)行過程模型定義。對(duì)于比較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，也可以采用一組路徑選擇命令的方式來描述信息或文檔在不同的參與者之間傳遞過程。建模工具可以作為特定工作流產(chǎn)品的一部分提供給用戶，也可以作為一個(gè)單獨(dú)的產(chǎn)品提供給用戶，它還可以作為企業(yè)經(jīng)營過程分析系統(tǒng)的一部分提供給用戶。

3.4 工作流任務(wù)指派規(guī)則

工作流管理的最終目的是“確保恰當(dāng)?shù)娜嗽谇‘?dāng)?shù)臅r(shí)候執(zhí)行恰當(dāng)?shù)幕顒?dòng)”，保證恰當(dāng)?shù)娜藞?zhí)行工作流就是工作流的任務(wù)指派。

基于角色的訪問控制RBAC（Role Based Access Control）模型被認(rèn)為是能夠?yàn)槎囝I(lǐng)域的數(shù)字政府的基礎(chǔ)組織提供最具有吸引力的安全特征的解決方法，并且已經(jīng)顯示出了它在滿足基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序的復(fù)雜性需求方面的適應(yīng)性。通過使用角色組織訪問特權(quán)也極大地簡(jiǎn)化了安全管理。基于RBAC模型的角色訪問控制的基本特征就是根據(jù)安全策略劃分出不同的角色，對(duì)于每個(gè)角色分配不同的操作許可，同時(shí)為指派不同的角色，通過角色間接地對(duì)信息資源進(jìn)行訪問［7～8］。

利用RBAC的策略中立、支持最小權(quán)限、高效的訪問控制管理等關(guān)鍵特性使得該系統(tǒng)特別適合于分散組織的訪問控制需求，妥善解決了裝備保障相關(guān)單位分布地域廣、涉及單位多、管理體系復(fù)雜等等問題帶來的管理困難，其角色概念與組織中職能角色的較好關(guān)聯(lián)給表達(dá)組織訪問控制策略提供了直觀支持。

4 工作流技術(shù)在艦艇修理中的設(shè)計(jì)應(yīng)用

艦艇修理過程，是一個(gè)流水作業(yè)的過程，線性觸發(fā)。尤其是等級(jí)修理過程，符合工作流中過程、活動(dòng)的定義。首先，在需求分析階段，主要有兩項(xiàng)工作：一是建立工作流模型，一是對(duì)所需的組件進(jìn)行需求分析與設(shè)計(jì)。建模人員要調(diào)查和分析實(shí)現(xiàn)修理過程的相關(guān)業(yè)務(wù)過程，并且建立需求分析模型，即通過進(jìn)行過程定義來建立工作流模型。

在此階段要建立模型的四個(gè)視圖，即過程圖、組織視圖、資源視圖和信息視圖，這些視圖分別從不同的角度描述了工作流模型。過程視圖是工作流模型的主視圖，它將被工作流管理系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度執(zhí)行用以完成管理系統(tǒng)的功能。其中，工作流模型中的活動(dòng)都將被建立，活動(dòng)之間的控制關(guān)系和信息流動(dòng)關(guān)系都被指定。同時(shí)，需要指定過程中負(fù)責(zé)執(zhí)行活動(dòng)的角色以及支持用戶使用的應(yīng)用程序。而這些應(yīng)用程序會(huì)以軟件組件的形式提供。這些軟件組件本身實(shí)現(xiàn)某些功能，并且映射到某個(gè)工作流中指定的活動(dòng)。在需求分析階段要對(duì)這些組件進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括設(shè)計(jì)它的接口，API和功能。

艦艇修理任務(wù)通常依據(jù)修理等級(jí)需要不同11道的工序，因此，修理工序便構(gòu)成了整個(gè)修理業(yè)務(wù)流程的過程圖，如圖2所示。

圖2 艦艇修理過程圖

在設(shè)計(jì)說明階段，主要是分析和優(yōu)化在需求分析階段得到的工作流模型。如果必要，重新指定活動(dòng)的組織和資源，也就是活動(dòng)的執(zhí)行者和活動(dòng)所需要的資源。同樣，活動(dòng)的輸入輸出信息也可能被重新設(shè)定。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和開發(fā)全部軟件組件。在實(shí)施描述階段，通過指定工作流過程中活動(dòng)與組件的關(guān)系，建立起完整的工作流管理系統(tǒng)［9］。

為了檢測(cè)過程中潛在的錯(cuò)誤和問題，需要進(jìn)行工作流系統(tǒng)仿真。通過仿真來找出過程的瓶頸，找出任務(wù)、角色分配的潛在負(fù)載沖突，并進(jìn)行改進(jìn)，把修改后的工作流模型保存在模型庫中用于最終的執(zhí)行。經(jīng)過仿真檢驗(yàn)后，所得到的過程模型可以進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行。然后，通過模型的實(shí)例化，為工作流過程和活動(dòng)指定執(zhí)行者，分配各種資源，同時(shí)建立起完整的企業(yè)數(shù)據(jù)庫。如圖3為艦艇修理過程詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的業(yè)務(wù)流程圖。

同時(shí)，在艦艇修理過程中，涉及的其他過程操作，同樣可以依據(jù)工作流的思想設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，例如，申領(lǐng)器材。其中包括報(bào)料、審批與出庫等一系列操作。其工作流UML建模圖如圖4所示。

在運(yùn)行維護(hù)階段，在工作流引擎的管理下，系統(tǒng)中每一個(gè)工作流的實(shí)例都被很好地管理和控制。同時(shí)，過程的時(shí)間和成本性能被實(shí)時(shí)監(jiān)督，而所得到的運(yùn)行記錄與歷史記錄一起為企業(yè)性能評(píng)價(jià)提供了支持。這些記錄保證企業(yè)有足夠的信息進(jìn)行系統(tǒng)分析與操作［10］。另外，在傳統(tǒng)的面向功能的管理系統(tǒng)中，很難實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)改變系統(tǒng)的模型。而基于過程的模型中卻可以容易地實(shí)現(xiàn)，因?yàn)椋?2］：

圖3 艦艇修理過程工作流模型

圖4 器材申領(lǐng)工作流模型

1）工作流管理系統(tǒng)本身支持工作流模型的動(dòng)態(tài)修改；

2）工作流模型和相關(guān)的軟件組件是獨(dú)立的。這使得我們可以在生命周期的任何階段修改模型。尤其是在運(yùn)行維護(hù)階段，模型可以及時(shí)得到改進(jìn)。

5 結(jié)語

工作流管理系統(tǒng)是一個(gè)完整的支持工作流的定義、執(zhí)行和管理的軟件系統(tǒng)，而該軟件系統(tǒng)的執(zhí)行順序是根據(jù)工作流模型來進(jìn)行的。因此，將成熟的工作流與工作流管理技術(shù)與艦艇修理過程相融合，設(shè)計(jì)構(gòu)建艦艇修理模型，業(yè)務(wù)流程清晰可控，大大縮短了設(shè)計(jì)開發(fā)的周期與成本，也便于后期的管理維護(hù)。

［1］范玉順.工作流管理技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2001：28－30.

［2］鄧偉聰.工作流管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及三個(gè)關(guān)鍵問題的研究［D］.吉林大學(xué)，2004：10－13.

［3］初朋朋.工作流管理系統(tǒng)的研究及工作流建模工具的實(shí)現(xiàn)［D］.天津大學(xué)，2004：23－25.

［4］肖平.企業(yè)通用工作流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［D］.上海交通大學(xué)，2009：34－40.

［5］吳秀瑩.淺析工作流平臺(tái)的流程引擎的實(shí)現(xiàn)［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2012（5）：134－135.

［6］王云輝.工作流建模過程的分析與設(shè)計(jì)［D］.吉林大學(xué)，2004：65－66.

［7］歐陽昱.工作流與訪問控制［M］.北京：航空工業(yè)出版社，2010：110－116.

［8］陸年年.基于任務(wù)和角色的訪問控制在工作流系統(tǒng)中的應(yīng)用研究［J］.江蘇大學(xué)，2007（5）：64－66.

［9］張朝輝，李大有，劉偉江.工作流建模技術(shù)綜述［J］.微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)，2008，10：82－84.

［10］朱富利.基于工作流技術(shù)的管理信息系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)［D］.武漢：武漢理工大學(xué).2006 52－58.

［11］孫志剛，朱小冬，李峰.戰(zhàn)時(shí)裝備維修保障能力和保障程度計(jì)算方法研究［J］.計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2011（4）.

［12］張益林.工作流技術(shù)的研究及在工程項(xiàng)目管理中的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.湖南大學(xué)，2005：72－78.