畢業(yè)論文管理系統(tǒng)的角色協(xié)同工作流模型研究與設(shè)計(jì)

陳乾國　劉逵

摘 要：為了改善高校畢業(yè)論文的傳統(tǒng)人工指導(dǎo)與管理工作模式，根據(jù)畢業(yè)論文工作流程和參與者角色之間的協(xié)同，設(shè)計(jì)了一種角色協(xié)同的工作流模型應(yīng)用于畢業(yè)論文管理系統(tǒng)。根據(jù)時間和事件觸發(fā)機(jī)制，對用戶指派角色和對角色分配權(quán)限。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于該模型實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)能夠有效促進(jìn)師生之間的協(xié)同，減輕畢業(yè)論文工作的工作量，提高工作效率，監(jiān)督工作的完成，提高畢業(yè)論文指導(dǎo)與管理工作的信息化水平。

關(guān)鍵詞：角色協(xié)同；工作流；畢業(yè)論文；管理系統(tǒng)

中圖分類號：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 引言（Introduction）

本科畢業(yè)論文是本科生的一門重要實(shí)踐課程，也是大部分教師和教學(xué)管理人員每年都要面臨的一項(xiàng)煩瑣工作。從出題、選題，再到寫作與指導(dǎo)、評審與答辯等，整個過程都需要教學(xué)管理人員、教師、學(xué)生投入大量的精力。傳統(tǒng)的本科畢業(yè)論文指導(dǎo)與管理工作存在以下主要問題：

（1）師生協(xié)同不足：學(xué)生離校實(shí)習(xí)、教師無固定辦公地點(diǎn)等，導(dǎo)致學(xué)生與教師見面不易，信息溝通不暢，師生交流不充分。由于教師工作比較繁忙，每個教師要同時指導(dǎo)多名學(xué)生，導(dǎo)致學(xué)生和教師很難在工作時段內(nèi)同時有空閑時間來進(jìn)行面對面地指導(dǎo)，難以實(shí)現(xiàn)老師與學(xué)生之間的互動，教師對學(xué)生論文評閱效率低下。

（2）工作壓力大：本科畢業(yè)論文整個工作流程的工作環(huán)節(jié)多，參與人員多，時間跨度長，業(yè)務(wù)流程繁雜，工作量龐大，工作煩瑣、易重復(fù)。

（3）信息化程度低：本科畢業(yè)論文各個工作環(huán)節(jié)會產(chǎn)生階段文檔，而且前后各階段文檔之間有著密切的關(guān)聯(lián)關(guān)系；大量的打印文檔不利于師生對文檔的查閱、保存，且不環(huán)保。即使使用電子文檔，但未建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，不利于收集、查詢和統(tǒng)計(jì)。

（4）監(jiān)管力度不足：傳統(tǒng)畢業(yè)論文寫作與指導(dǎo)過程缺乏有效的監(jiān)管力度，難以保證師生按時完成各項(xiàng)工作。缺少第三方監(jiān)管本科畢業(yè)論文寫作與指導(dǎo)過程的完整記錄，難以解決導(dǎo)師與學(xué)生之間就論文完成情況及論文質(zhì)量相互推卸責(zé)任的問題。

針對上述問題，國內(nèi)研究者們提出了不同的畢業(yè)論文管理系統(tǒng)，文獻(xiàn)[1—4]建立了基于WEB方式的論文管理系統(tǒng)，文獻(xiàn)[5]提出了基于本體的論文管理系統(tǒng)，文獻(xiàn)[6]提出了基于工作流的論文管理系統(tǒng)，但是這些研究在師生協(xié)同、提高工作效率、加強(qiáng)監(jiān)督方面仍存在不足。因此，本文提出一種角色協(xié)同的工作流模型；根據(jù)模型中的系統(tǒng)工作流狀態(tài)，利用時間和事件觸發(fā)機(jī)制，對用戶指派角色、對角色指派權(quán)限，再通過各個角色之間的協(xié)同，完成畢業(yè)論文各項(xiàng)工作，解決傳統(tǒng)人工方式的論文管理工作中存在的問題，提高工作效率、減輕工作壓力、增強(qiáng)監(jiān)管力度、提高論文管理工作的信息化水平。

2 相關(guān)知識（Related work）

角色：是相關(guān)權(quán)限命令的集合，使用角色的主要目的是簡化權(quán)限管理，角色主要由權(quán)限和用戶構(gòu)成[7]。

協(xié)同：就是打破資源（如人、財(cái)、物、信息和流程等）之間的各種壁壘和邊界，使它們?yōu)楣餐哪繕?biāo)而進(jìn)行協(xié)調(diào)的運(yùn)作，通過對各種資源最大的開發(fā)、利用和增值以充分達(dá)成共同的目標(biāo)[8]。

工作流：是指一類能夠完全自動執(zhí)行的經(jīng)營過程，根據(jù)一系列過程規(guī)則，將文檔、信息或任務(wù)在不同的執(zhí)行者之間進(jìn)行傳遞與執(zhí)行[9]。作為計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作研究的一個重要方向，工作流管理的主要目標(biāo)是通過調(diào)用有關(guān)的信息資源與人力資源來協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)過程中的各個環(huán)節(jié)，使之按照一定的順序依次進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)過程的自動化。工作流技術(shù)通過將工作分解成為良好的任務(wù)、角色，按照一定的規(guī)則和流程來執(zhí)行這些任務(wù)并對它們進(jìn)行監(jiān)控，以達(dá)到提高辦事效率、降低工作成本的目的[10]。

時間觸發(fā)機(jī)制[11，13]是指將時間域分成離散的時間間隔，將消息的傳輸分配在一定的時間間隔內(nèi)完成。

事件觸發(fā)機(jī)制[12，13]是指在工作流程中，根據(jù)其他事件的發(fā)生而產(chǎn)生相應(yīng)動作（稱為觸發(fā)動作）干預(yù)工作進(jìn)程。

3 角色協(xié)同的工作流模型（The role-collaborative

workflow model）

本節(jié)首先對角色協(xié)同的工作流模型（Role-collaborative Workflow Model，RcW）進(jìn)行描述，然后基于該模型進(jìn)行建模。

3.1 模型的組成元素

角色協(xié)同的工作流模型由用戶主體、角色主體、任務(wù)主體、系統(tǒng)工作流狀態(tài)、訪問權(quán)限、角色指派、權(quán)限指派和角色協(xié)同這八個元素組成。下面將分別對這八個元素進(jìn)行描述。

用戶主體：是指提出指派角色請求的實(shí)體，使用符號u表示，用戶主體的集合使用符號U表示。

角色主體：是指提出指派權(quán)限請求的實(shí)體，使用符號r表示，角色主體的集合使用符號R表示。在本科畢業(yè)論文的整個工作當(dāng)中，存在著教學(xué)管理人員（教學(xué)院長、系主任、教學(xué)秘書）、教師（指導(dǎo)老師，交叉評閱老師，答辯老師）以及學(xué)生這些不同的角色，所以論文管理系統(tǒng)中的角色主體集合表示為：

（1）

公式（1）中，M表示管理員，T表示教師，S表示學(xué)生。

任務(wù)主體：是指接受r訪問的實(shí)體，也是工作流各個環(huán)節(jié)的核心，使用符號t表示，任務(wù)主體的集合使用T表示。論文管理系統(tǒng)中的任務(wù)主體集合圍繞著論文展開，表示為：

系統(tǒng)工作流狀態(tài)：是指RcW模型在整個論文工作流程（如圖1所示）中，r訪問t時的快照，使用符號s表示，系統(tǒng)工作流狀態(tài)集合使用符號S表示，包含r訪問的對象t和訪問時間time兩個元素。論文管理系統(tǒng)中的系統(tǒng)工作流狀態(tài)集合表示為：

訪問權(quán)限：是指r訪問工作流中任務(wù)主體的方式，使用符號p表示，訪問權(quán)限的集合使用符號P表示。論文管理系統(tǒng)中的訪問權(quán)限集合表示為：

角色指派：是指在系統(tǒng)工作流狀態(tài)下對u指派r的方式，使用符號UA表示。RcW模型中，同一個u能夠被指派多個r，但是在同一s狀態(tài)下，一個u只能被指派一個r，因此角色指派由s決定。角色指派函數(shù)表示為：

權(quán)限指派：是指在系統(tǒng)工作流狀態(tài)下對r指派p的方式，使用符號PA表示。RcW模型中，不同的r訪問的t不一樣，對t的訪問權(quán)限也不同，且同一r在不同的s狀態(tài)下，對t的訪問權(quán)限也不同，因此，權(quán)限指派由s決定。權(quán)限指派函數(shù)表示為：

角色指派和權(quán)限指派都由s決定，s的狀態(tài)由s中的兩個元素t和time決定，s中的元素time是被分成離散的時間間隔，t的觸發(fā)被分配在一定的時間間隔內(nèi)完成，這樣就應(yīng)用到了時間觸發(fā)機(jī)制的原理。例如在開題報(bào)告提交時間結(jié)束時，則激活論文寫作與指導(dǎo)階段的工作流程中的t，開始初稿的提交；在論文定稿提交時間結(jié)束時，則凍結(jié)論文寫作與指導(dǎo)階段的工作流程中的t。

同時在RcW模型中，部分流程的ti的觸發(fā)等待著ti-1事件的完成來激活自身狀態(tài)。不同的用戶角色訪問不同t，則被指派不同權(quán)限，這樣就應(yīng)用到了事件觸發(fā)機(jī)制的原理。例如學(xué)生在論文初稿tk提交完成后，觸發(fā)導(dǎo)師指導(dǎo)評閱論文初稿tk+1的工作進(jìn)程；導(dǎo)師在論文初稿的評閱tk+1提交完成后，激活學(xué)生提交修改稿tk+2的工作進(jìn)程。

因此角色指派和權(quán)限指派都考慮到了時間和事件觸發(fā)機(jī)制。

角色協(xié)同，是指在RcW模型中，各個角色主體之間打破時間、空間、物質(zhì)等資源之間的各種壁壘和邊界，使他們?yōu)橥瓿晒餐繕?biāo)而進(jìn)行協(xié)調(diào)的運(yùn)作，通過對各種資源最大的開發(fā)、利用和增值以充分達(dá)成共同目標(biāo)，使用符號RC表示。角色協(xié)同函數(shù)表示為：

在畢業(yè)論文管理系統(tǒng)中，大部分工作需要教學(xué)院長、系主任、教學(xué)秘書、教師和學(xué)生等這些角色之間的協(xié)同RC來完成。例如，導(dǎo)師與學(xué)生之間協(xié)同完成論文的指導(dǎo)與寫作，最終完成共同目標(biāo)——論文定稿的完成。

這樣，RcW模型可以表示為八元組：

RcW模型運(yùn)行的充分必要條件為：不存在u無法被指派r，不存在r無法被指派p，不存在t無法被訪問。

3.2 角色協(xié)同的工作流模型

基于RcW模型的組成元素，根據(jù)RBAC96[14]的框架對RcW模型進(jìn)行建模，在RcW模型中添加了會話集和約束集，如圖1所示。

圖1 RcW模型

Fig.1 RcW model

RcW Model：

U：用戶主體集合；R：角色主體集合；

T：任務(wù)主體集合；P：訪問權(quán)限集合；

Sessions：會話集——各主體之間的會話；

Constrains：約束集——約束各主體之間的指派關(guān)系。

OP={execute}，操作集合

P=OP×T～Constrains（S）

UAU×R，用戶與角色的指派關(guān)系

roles（u）：U→2R～Constrains（S），對用戶指派角色的函數(shù)映射。

roles（u）={（ri）|（[（ri，u）∈UA}

PAR×P，角色與權(quán)限的指派關(guān)系

per： R→2P～Constrains（S），對角色指派權(quán)限的函數(shù)映射。

per（ri）={（p，ti）|[（ri，p，ti）∈PA]}

RC（Ri→Tk）×（Rj→Tl） i≠j 角色之間的協(xié)同

在RcW模型中，為確保用戶角色指派的正確性，根據(jù)用戶與角色的指派關(guān)系和用戶指派角色的函數(shù)映射，設(shè)計(jì)了用戶角色指派算法。如下所示。

用戶角色指派算法（Algorithm of User-Role Assignment）：

{

Initialize： R；//可指派角色集合

R =GetRofUA（u）；

If R is Null

Return NULL；

For each r in R

if r match current S//如果角色r與當(dāng)前狀態(tài)相匹配

Assign r to u；

exit for；

Else Next r；

End for

If OutofMaxR（u，R）//如果超出可指派角色集合

Return NULL；

}

在RcW模型中，為確保角色權(quán)限指派的正確性，根據(jù)角色與權(quán)限的指派關(guān)系和角色指派權(quán)限的函數(shù)映射，設(shè)計(jì)了角色權(quán)限指派算法。如下所示。

角色權(quán)限指派算法（Algorithm of Role-Permission Assignment）：

{

If （r，t）→（R，T，PA） is NULL

//如果當(dāng)前（r，t）無法與角色權(quán)限集合相匹配

Return NO PREMISSION；

Else

If Activate（t）//如果當(dāng)前任務(wù)被激活

Return READ & WRITE；

ElseReturn READ ONLY；

}

根據(jù)RcW模型，實(shí)現(xiàn)基于RcW模型的畢業(yè)論文管理系統(tǒng)。下一節(jié)對該系統(tǒng)和傳統(tǒng)人工方式進(jìn)行應(yīng)用研究比較與結(jié)果分析。

4 應(yīng)用研究與結(jié)果分析（Application studies and

results analyzes）

為了驗(yàn)證基于RcW模型的本科畢業(yè)論文管理系統(tǒng)在解決傳統(tǒng)人工論文管理方式中存在的問題的實(shí)用性，基于角色協(xié)同的工作流模型的本科畢業(yè)論文管理系統(tǒng)已在西南大學(xué)外國語學(xué)院試運(yùn)行，網(wǎng)址：http：//202.202.121.101/pdms。

對于傳統(tǒng)的人工論文管理的方式，通過外國語學(xué)院教務(wù)管理人員提供的信息，收集整理了2011—2013年這三屆西南大學(xué)外語學(xué)院本科畢業(yè)論文管理工作的數(shù)據(jù)。

對于系統(tǒng)進(jìn)行論文管理的方式，通過系統(tǒng)對論文管理工作整個流程的完整記錄，收集整理了2014屆外語學(xué)院畢業(yè)生通過本系統(tǒng)完成畢業(yè)論文的數(shù)據(jù)。

對于傳統(tǒng)人工方式和系統(tǒng)方式的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，主要從以下幾個方面進(jìn)行比較與分析。首先，在完成各個相同階段的管理工作耗時進(jìn)行了比較，結(jié)果如表1所示。

表1 各階段工作的耗時對比

Tab.1 Time for each management stage

工作階段 傳統(tǒng)人工方式耗時 系統(tǒng)方式耗時

2011 2012 2013 2014 2015

給學(xué)生安排導(dǎo)師 2.5days 3days 3days 3.2min 2.8min

統(tǒng)計(jì)提交任務(wù)書人數(shù) 20—30

min/time 20—30

min/time 20—30

min/time 0.13

sec/time 0.12

sec/time

統(tǒng)計(jì)提交開題報(bào)告人數(shù) 20—30

min/time 20—30

min/time 20—30

min/time 0.11

sec/time 0.13

sec/time

統(tǒng)計(jì)提交論文定稿人數(shù) 20—30

min/time 20—30

min/time 20—30

min/time 0.14

sec/time ——

安排答辯分組 2days 2days 2days 3.7min ——

統(tǒng)計(jì)學(xué)生成績 1day 1day 1day 0.54sec ——

查找 10—20

min/time 10—20

min/time 10—20

min/time 0.12

sec/time ——

說明：在統(tǒng)計(jì)提交任務(wù)書、開題報(bào)告和論文定稿人數(shù)的時候，如果有未提交的，還需要列出未按時提交論文稿件的學(xué)生名單。目前為止，2015屆畢業(yè)生的論文工作完成了一部分，只有部分?jǐn)?shù)據(jù)。2011—2013的數(shù)據(jù)是由外國語學(xué)院的教務(wù)管理人員提供的，2014—2015的數(shù)據(jù)是通過系統(tǒng)操作20次的平均值。

然后，在各個階段論文稿件的按時提交比例方面進(jìn)行了比較，結(jié)果如表2所示。

表2 每階段學(xué)生教師完成情況的數(shù)量對比

Tab.2 The number of submission on time

工作

階段 傳統(tǒng)人工方式 系統(tǒng)方式

總?cè)藬?shù) 2011

按時完成人數(shù) 比例 總?cè)藬?shù) 2012

按時完成人數(shù) 比例 總?cè)藬?shù) 2013

按時完成人數(shù) 比例 總?cè)藬?shù) 2014

按時完成人數(shù) 比例

指導(dǎo)

方向 141 120 85.1% 145 114 78.6% 146 117 80.1% 143 139 97.2%

論文

方向 571 472 82.7% 563 501 89.0% 579 498 86.0% 541 524 96.9%

任務(wù)書 571 469 82.1% 563 468 83.1% 579 472 81.5% 541 540 99.8%

開題

報(bào)告 571 473 82.8% 563 439 78.0% 579 472 81.5% 541 537 99.3%

定稿 571 483 84.6% 563 453 80.5% 579 463 80.0% 541 531 98.2%

論文

評閱 571 476 83.4% 563 468 83.1% 579 501 86.5% 541 529 97.8%

交叉

評閱 571 483 84.6% 563 455 80.8% 579 510 88.1% 541 535 98.9%

說明：由于傳統(tǒng)人工方式無法對論文指導(dǎo)過程進(jìn)行記錄，傳統(tǒng)人工方式在論文指導(dǎo)過程中無數(shù)據(jù)。修改稿在論文指導(dǎo)過程中，論文稿件有多次提交的情況，在表中使用的數(shù)據(jù)是修改稿第一次提交和第一次評閱的數(shù)據(jù)。2011—2013的數(shù)據(jù)是由外國語學(xué)院的教務(wù)管理人員提供的，2014的數(shù)據(jù)是系統(tǒng)記錄的。

由表1中的數(shù)據(jù)可以看出，通過本系統(tǒng)進(jìn)行本科畢業(yè)論文相關(guān)工作，極大地減少了工作時間，提高工作效率，同時減輕了教學(xué)管理人員的工作量。由表2的數(shù)據(jù)分析可以明顯看出，在通過使用進(jìn)行本科畢業(yè)論文相關(guān)工作時，本科論文過程中各項(xiàng)工作的完成率相較于傳統(tǒng)模式平均提升了15%，各個階段完成工作比大幅提升。通過在線提交，在線指導(dǎo)，在線監(jiān)控論文進(jìn)程，方便了師生之間論文的寫作與指導(dǎo)，同時實(shí)現(xiàn)了對論文指導(dǎo)過程的全程記錄，對論文指導(dǎo)工作的評價與衡量提供可靠的依據(jù)。

論文存儲：2011屆紙質(zhì)任務(wù)書、開題報(bào)告和論文各571份，2012屆紙質(zhì)任務(wù)書、開題報(bào)告和論文各563份，2013屆紙質(zhì)任務(wù)書、開題報(bào)告和論文各541份，總占地1.14m3；2014屆各種電子版的論文稿件共計(jì)9514份，占5.15GB的硬盤容量。紙質(zhì)論文需要大量的打印，不環(huán)保，電子格式的論文稿件存儲占地空間小，不需要打印大量的紙質(zhì)文檔，十分環(huán)保，且在系統(tǒng)中查找論文稿件十分方便。

在2011—2013年的本科畢業(yè)論文工作中，發(fā)生學(xué)生稿件遺失、需要學(xué)生重新提交的情況平均17例；給導(dǎo)師發(fā)送論文出錯情況平均發(fā)生8例；在2014屆，由于使用了本系統(tǒng)，未發(fā)生上述兩種情況。在2011—2013年，學(xué)生未按時完成論文，與導(dǎo)師相互推卸責(zé)任的情況平均有5例，同時由于無依據(jù)可尋，處理此種情況很麻煩；在2014屆中發(fā)生此種情況三例，直接查看整個工作過程的記錄，根據(jù)記錄處理，十分方便且具有說服力。

5 結(jié)論（Conclusion）

基于角色協(xié)同工作流模型的本科畢業(yè)論文管理系統(tǒng)已初次在西南大學(xué)外國語學(xué)院使用，運(yùn)用角色協(xié)同和工作流的技術(shù)，采用時間觸發(fā)機(jī)制和事件觸發(fā)機(jī)制的原理，較好地解決了傳統(tǒng)人工管理方式存在的四大問題，有效地減輕了教學(xué)管理人員、教師、學(xué)生完成本科畢業(yè)論文工作的工作量，提高了本科畢業(yè)論文工作的工作效率，取得了較好的教學(xué)成果；且系統(tǒng)全程保留了本科畢業(yè)論文工作在各個階段產(chǎn)生的文檔和數(shù)據(jù)，記錄了論文指導(dǎo)的整個過程，可以為教師進(jìn)行論文工作的績效評估提供依據(jù)。

在RcW模型中，考慮優(yōu)化算法的設(shè)計(jì)，優(yōu)化用戶角色指派算法和角色權(quán)限指派算法；在系統(tǒng)工作流狀態(tài)中加入短信實(shí)體，實(shí)時通知用戶關(guān)于工作流的狀態(tài)，是今后的研究發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)（References）

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作者簡介：

陳乾國（1984-），男，碩士，助教.研究領(lǐng)域：復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)與智 能軟件.

劉 逵（1988-），男，碩士，助理實(shí)驗(yàn)師.研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)應(yīng) 用與外語教育，計(jì)算機(jī)安全.