工作流過程模型研究綜述

劉 鵬 袁 華 歐陽寧

(桂林電子科技大學(xué)信息與通信學(xué)院，廣西 桂林 541004)

工作流過程模型研究綜述

劉 鵬 袁 華 歐陽寧

(桂林電子科技大學(xué)信息與通信學(xué)院，廣西 桂林 541004)

工作流技術(shù)起源于辦公自動(dòng)化領(lǐng)域，對提高企業(yè)運(yùn)行效率方面具有重要意義。工作流模型的優(yōu)劣則決定了工作流管理系統(tǒng)效率的高低。文章詳細(xì)闡述了四種常用的工作流過程模型，并總結(jié)了它們的優(yōu)缺點(diǎn)，其中基于活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的過程模型更適合企業(yè)建模。

工作流；過程模型；企業(yè)建模

工作流技術(shù)起源于20世紀(jì)70年代中期的辦公自動(dòng)化領(lǐng)域的研究。按照工作流管理聯(lián)盟的定義，工作流是“按照一定預(yù)先定義的規(guī)則，使得文檔、信息或任務(wù)能夠在不同的參與者之間傳遞執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)全部或部分經(jīng)營過程的自動(dòng)化執(zhí)行”[1]。工作流模型是對工作流的抽象表示，其中過程模型是工作流模型的核心。而當(dāng)前常用的工作流過程建模方法有：基于活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的建模方法、基于Petri網(wǎng)的建模方法、基于事件驅(qū)動(dòng)的過程鏈建模方法、基于語言行為理論的建模方法[2-4]。其中，基于活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的建模方法直觀、易于理解，非常適合企業(yè)建模人員使用。

1 工作流過程模型

在工作流建模問題上，許多研究人員提出了一些有價(jià)值的方法，目前典型的工作流過程建模方法有以下四種。

1.1 基于活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的過程模型

基于活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的過程模型把一個(gè)企業(yè)的經(jīng)營過程看作一個(gè)有向圖，活動(dòng)代表任務(wù)，活動(dòng)之間的連接弧代表過程流轉(zhuǎn)的方向。比如IBM的工作流產(chǎn)品FlowMark[5]，在FlowMark中，一個(gè)完整的工作流過程由一個(gè)無自環(huán)的有向圖構(gòu)成。組成模型的實(shí)體包括過程（process）、活動(dòng)（Activity）、模塊（block）、控制連接?。╟ontrol connector）、數(shù)據(jù)連接?。╠ata connector）和條件（condition），他們之間的關(guān)系如圖1所示。

圖1 FlowMark實(shí)體之間的關(guān)系

由圖1可以看出過程（process）包含活動(dòng)（Activity）和連接?。╟onnector）；連接弧可分為控制連接?。╟ontrol connector）、數(shù)據(jù)連接弧（data connector；模塊（block）類似于過程（process），不同之處體現(xiàn)在是否有唯一固定標(biāo)示，是否可以應(yīng)用在不同的工作流；條件（Condition）則可以綁定在連接?。╟onnector）上也可以綁定在活動(dòng)（Activity）內(nèi)部。下面對各個(gè)模型實(shí)體進(jìn)行解釋。

（1）過程（process）：由一系列具體的活動(dòng)和連接弧組成，為完成企業(yè)某一業(yè)務(wù)流程而定義的，一個(gè)過程就是用有向圖來表示的一個(gè)過程模型。

（2）活動(dòng)：表示業(yè)務(wù)流程的某一具體任務(wù)，用有向圖中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)來表示。它可以是程序活動(dòng)(program activity)，也可以是過程活動(dòng)(process activity)。程序活動(dòng)是指在活動(dòng)上綁定了一段程序代碼，當(dāng)活動(dòng)激活后，執(zhí)行相應(yīng)的程序代碼；過程活動(dòng)強(qiáng)調(diào)的是模型的嵌套和層次化，該活動(dòng)可以理解為一個(gè)子過程，當(dāng)活動(dòng)開始時(shí)，也就開始執(zhí)行相應(yīng)的子過程。

（3）模塊：模塊則沒有唯一固定標(biāo)示，它只能被一個(gè)工作流過程所使用；過程有唯一固定表示，并且可以被多個(gè)過程使用。

（4）控制連接弧：用來連接兩個(gè)活動(dòng)，并定義了過程的執(zhí)行順序，在有向圖中以節(jié)點(diǎn)間的連接弧表示。

（5）數(shù)據(jù)連接?。憾x兩個(gè)活動(dòng)之間的信息流，在有向圖中也以節(jié)點(diǎn)間的連接弧來表示。

（6）條件：用于定義過程執(zhí)行中的約束，主要分為三種基本類型：轉(zhuǎn)移條件，綁定在連接弧上控制流程的流轉(zhuǎn)；屬于活動(dòng)內(nèi)部的有兩種：開始條件與結(jié)束條件。

1.2 基于事件驅(qū)動(dòng)的過程鏈過程（EPC）模型

EPC(event-driven process chain)模型是由 Keller 等人提出的基于有向圖模型的建模方法，它主要被用于企業(yè)的經(jīng)營過程重組(BPR)、工作流過程模型的定義與控制、軟件的配置與開發(fā)等領(lǐng)域[6]。

過程鏈的主要元素包括功能和事件，功能可以理解為“基于活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)過程模型”中活動(dòng)或者工作過程。

活動(dòng)即可被事件觸發(fā)，也可以通過執(zhí)行活動(dòng)產(chǎn)生相應(yīng)的事件。這些功能和事件通過控制流彼此連接構(gòu)成業(yè)務(wù)流程，邏輯操作符實(shí)現(xiàn)了分支（split）、匯合（join），使表達(dá)的流程更加豐富。

圖2 EPC元模型

圖2給出了一個(gè) EPC 元模型，圖中各類模型元素的含義如下：

（1）業(yè)務(wù)事件：由業(yè)務(wù)流程的狀態(tài)改變引起，通常是完成某一功能后的響應(yīng)。

（2）業(yè)務(wù)功能：通常是指業(yè)務(wù)流程中一項(xiàng)具體任務(wù)，可以分為人工任務(wù)和自動(dòng)任務(wù)：人工任務(wù)由組織單元中相關(guān)人員完成；自動(dòng)任務(wù)是通過激活應(yīng)用程序來自動(dòng)完成。

（3）控制流：連接功能與事件的有向弧，表示過程的流轉(zhuǎn)方向。

（4）邏輯操作符：由分支與匯合及它們的約束（AND、OR、XOR）組成，一共有八種。

（5）業(yè)務(wù)/信息對象：主要是指業(yè)務(wù)流程執(zhí)行時(shí)，每個(gè)功能所需要用到的數(shù)據(jù)。即可作為功能的輸入，也可作為功能的輸出。

（6）組織模型：它反映了企業(yè)人員與工作任務(wù)之間的關(guān)系。

1.3 基于Petri網(wǎng)的過程模型

Perti網(wǎng)的概念最早是由原西德的C.A.Petri博士于1962年提出的，是一種適用于多種系統(tǒng)的圖形化、數(shù)學(xué)化建模工具[7]。過程模型由條件和事件組成，分別用“庫所”及“變遷”表示。變遷是主動(dòng)元素，在工作流模型中經(jīng)常表示事件、操作、轉(zhuǎn)換或傳輸，用矩型表示。庫所是被動(dòng)元素，不能改變Petri網(wǎng)的狀態(tài)，在工作流模型中通常表示媒介、緩沖器、地理位置、狀態(tài)、階段或條件，用圓圈表示。庫所中的黑點(diǎn)代表可以使用的資源或數(shù)據(jù)，稱為標(biāo)記或托肯。Petri 網(wǎng)中的庫所和變遷用有向弧連接。

Petri網(wǎng)具有規(guī)范的語義和圖形語言，是一種基于狀態(tài)的過程建模方法，它表達(dá)能力豐富，更具有柔性特征。但它無法體現(xiàn)數(shù)據(jù)流，建模元素?cái)?shù)量很多，隨著模型復(fù)雜程度上升，建模元素?cái)?shù)量也會(huì)相應(yīng)升高，不易于用戶理解。

1.4 基于語言行為理論的過程模型

傳統(tǒng)工作流過程模型著重于活動(dòng)及其邏輯關(guān)系的研究，對于參與者之間的交互則涉及較少。如上面提到的基于活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的過程模型和基于事件驅(qū)動(dòng)的過程鏈模型。Winograd 與Flores 在“語言行為”理論的基礎(chǔ)上提出了一種協(xié)作過程的建模方法。他們認(rèn)為，人的語言不僅可以描述事物、交流信息，而且還能夠進(jìn)行行為的計(jì)劃與協(xié)調(diào)，通過語言能夠承諾自己未來的行為，通過語言也可以協(xié)調(diào)自己與他人的合作[8]。

基于語言行為理論的工作流模型中，業(yè)務(wù)過程被分解為一系列的對話協(xié)作過程，每一次對話協(xié)作過程被表示為一個(gè)閉合的行為工作流環(huán)（Action workflow loop），每個(gè)工作流環(huán)包含四個(gè)階段：需求、協(xié)商、執(zhí)行和滿意。

這種過程模型適合以人的交互為特征，具有易變性、不固定的業(yè)務(wù)流程。它能夠處理復(fù)雜多變的經(jīng)營過程。但無法支持層次化建模，不適合比較固定的企業(yè)經(jīng)營過程，對于建模人員來說由于無法完全列出所有可能的語言行為，不利于用戶理解。

2 四種過程模型的比較

通過對以上四種典型的工作流過程模型的分析看以看出。

基于活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的過程模型相對于Petri網(wǎng)、EPC模型，可讀性最好，對于非專業(yè)人員來說是一種最直觀、最容易理解的過程表達(dá)方式，因此是一種最常用的工作流過程模型，但此過程模型缺乏柔性，比較適合流程固定，顯得比較死板。

EPC 模型包含較多的建模元素，隨著企業(yè)業(yè)務(wù)流程復(fù)雜程度的增加，組成模型的建模元素?cái)?shù)量也將成倍增加，可視化工作流比較大，且缺乏對各業(yè)務(wù)處理之間的數(shù)據(jù)流的描述。但 EPC 模型描述能力強(qiáng)且容易理解。

Petri網(wǎng)具有嚴(yán)格語義與圖形語言，能精確定義過程的控制邏輯，但無法體現(xiàn)數(shù)據(jù)流，并且組成模型的元素?cái)?shù)量過多。Petri 網(wǎng)基于狀態(tài)的特點(diǎn)是通過在模型中增加表示狀態(tài)的模型元素來實(shí)現(xiàn)。Petri 網(wǎng)實(shí)際上是通過庫所中的托肯顯式地表達(dá)過程的狀態(tài)，而基于活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的過程模型則因?yàn)闆]有單獨(dú)表示狀態(tài)的模型元素，只能隱式地或通過其他方法來表達(dá)相關(guān)狀態(tài)。因此，這就大大增加了 Petri 網(wǎng)組成模型的元素?cái)?shù)量，一個(gè)基于活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的模型中的活動(dòng)對應(yīng) Petri 網(wǎng)中的一個(gè)庫所、一個(gè)變遷以及一條使它們互連的連弧來表示，這必然使模型變得復(fù)雜化。即使是一個(gè)比較簡單的過程，其相應(yīng)的 Petri 網(wǎng)模型也會(huì)有較多的庫所與變遷，對于復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程，這一問題則更顯突出。

綜上所述，在描述能力、可讀性、是否體現(xiàn)數(shù)據(jù)流、是否引入狀態(tài)、是否引入組織模型等方面不同的模型有其不同的側(cè)重點(diǎn)，很難精確的斷言某個(gè)模型就是最優(yōu)的，我們應(yīng)該針對具體問題，結(jié)合過程模型的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)倪^程模型來建模。

對于企業(yè)來說，經(jīng)營過程是比較固定的，而且企業(yè)的建模人員專業(yè)性較弱，可觀性好、易于理解是非常重要的，因此基于活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的過程模型相對其它模型更加適合企業(yè)的應(yīng)用，為了彌補(bǔ)基于活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)過程模型的不足，可以吸收其它模型的一些優(yōu)點(diǎn)，比如：引入狀態(tài)元素，使模型的表達(dá)能力得到提高；引入邏輯操作符元素，增加系統(tǒng)靈活性等。

3 工作流模型的發(fā)展趨勢

工作流模型主要研究工作流模型設(shè)計(jì)和描述語言，前者包括實(shí)現(xiàn)流程的各種實(shí)體元素和數(shù)據(jù)，如流程開始和結(jié)束條件，組成流程的各個(gè)實(shí)體、實(shí)體之間是如何傳遞數(shù)據(jù)的，以及所需調(diào)用的應(yīng)用程序等等。模型可以通過兩種方式來描述：非形式化和形式化，非形式化包括圖形和表單，形式化如XML文檔等。

目前，很多研究機(jī)構(gòu)著重研究基于 OOT、基于AI和基于集成的工作流模型，預(yù)計(jì)仍是近幾年研究的焦點(diǎn)。由于工作流過程模型各有利弊，所以在研究過程建模理論基礎(chǔ)，開發(fā)新的過程定義方法的同時(shí)，吸收各個(gè)模型的優(yōu)點(diǎn)構(gòu)建新的過程模型是十分有效的方法，工作流模型的研究也在朝著這個(gè)方向發(fā)展。如何描述工作流各種元素之間的關(guān)系，尤其是活動(dòng)之間的前驅(qū)后繼關(guān)系，也是目前工作流過程模型的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

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Review on the research of the workflow process model

The origin of workflow technology in office automation field, has an important significance to improve the operating efficiency of enterprises. The advantages and disadvantages of workflow model determines the efficiency of workflow management system. This paper introduces four common workflow process model, and summarizes their advantages and disadvantages, the process model based on active network is more suitable for enterprise modeling.

Workflow;process model; enterprise modeling

TP393

A

1008-1151(2015)03-0027-03

2015-02-10

廣西科技開發(fā)項(xiàng)目（桂科攻1348020-6，桂科能1298025-7）。

劉鵬（1989－），男，桂林電子科技大學(xué)信息與通信學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)橹悄苄畔⑻幚?；袁華（1975－），男，桂林電子科技大學(xué)講師，研究方向?yàn)閳D像處理、智能信號處理；歐陽寧（1972－），男，桂林電子科技大學(xué)教授，研究方向?yàn)橹悄苄盘柼幚怼?/p>