趙建民　儲(chǔ)孝國(guó)

摘要：為解決協(xié)同科技管理平臺(tái)業(yè)務(wù)協(xié)同性和動(dòng)態(tài)性的問(wèn)題，基于工作流過(guò)程元模型的構(gòu)建方法，結(jié)合協(xié)同活動(dòng)模型和工作流動(dòng)態(tài)變化的要求，對(duì)元模型進(jìn)行了改進(jìn)和擴(kuò)展，將協(xié)同活動(dòng)元素、連接符及ECA規(guī)則引入其中，并對(duì)模型屬性進(jìn)行修改，從根本上解決科技業(yè)務(wù)處理過(guò)程中協(xié)同性和工作流動(dòng)態(tài)性的問(wèn)題，增強(qiáng)了科技業(yè)務(wù)工作流程的靈活性和自適應(yīng)能力。

關(guān)鍵詞：工作流；元模型；動(dòng)態(tài)性；協(xié)同性

中圖分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：In order to solve the problem of cooperation and dynamics on the collaborative management platform of science and technology， based on the construction method of the workflow process metamodel， we improved and extended the metamodel by combining the cooperation activity model and the requirement of workflow dynamic modification， which imported cooperation activity elements， connector， ECA rules and modified the properties of the model. Fundamentally， it solved the problem of the cooperation and dynamic characteristic of workflow and enhanced the flexibility of workflow and selfadaptation ability in the business process of science and technology.

Key words：workflow；meta model；dynamic；collaborative

1引言

隨著計(jì)算機(jī)和協(xié)同技術(shù)的高速發(fā)展，CSCW（計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作）在很多領(lǐng)域都有著大量的應(yīng)用，它能夠?yàn)橐粋€(gè)群體在計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同環(huán)境中完成同一項(xiàng)共同的任務(wù)提供有力的支持。而工作流技術(shù)作為CSCW研究方向的一項(xiàng)重要應(yīng)用，在行業(yè)協(xié)同過(guò)程管理中起到了越來(lái)越重要的作用。

在協(xié)同業(yè)務(wù)平臺(tái)的搭建的過(guò)程中應(yīng)用了工作流的相關(guān)技術(shù)，如何在工作流的基礎(chǔ)上解決多任務(wù)協(xié)同分配并完成相關(guān)任務(wù)是目前遇到的主要問(wèn)題。為了從根本上解決工作流中動(dòng)態(tài)性和特定協(xié)同機(jī)制相結(jié)合的問(wèn)題，很自然想到從工作流元模型的角度入手去擴(kuò)展工作流過(guò)程定義的手段，并在運(yùn)行階段去實(shí)現(xiàn)其對(duì)于靈活性、動(dòng)態(tài)性的要求是目前解決問(wèn)題的主要研究方向。

2工作流元模型及相關(guān)研究

元模型通常用來(lái)定義語(yǔ)義模型的構(gòu)造和規(guī)則的，通常稱為定義表達(dá)模型的語(yǔ)言的模型。工作流管理聯(lián)盟（WFMC）于1993年成立，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。基于對(duì)工作流模型標(biāo)準(zhǔn)化的考慮，工作流管理聯(lián)盟對(duì)工作流模型進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化定義。

工作流元模型通常涉及相互關(guān)聯(lián)的3 個(gè)子元模型[1]，即：

過(guò)程定義元模型：模型元素用于定義業(yè)務(wù)過(guò)程，控制工作流的執(zhí)行。

組織機(jī)構(gòu)元模型：描述單位、部門、人員的組織關(guān)系以及所擔(dān)當(dāng)?shù)慕巧?/p>

相關(guān)數(shù)據(jù)元模型：工作流“生產(chǎn)”和“消費(fèi)”的數(shù)據(jù)以及它們的流動(dòng)關(guān)系。

工作流元模型的核心是過(guò)程定義元模型，工作流管理聯(lián)盟為過(guò)程定義開發(fā)了一個(gè)基本的元模型，如圖1所示：

文獻(xiàn)[1]對(duì)工作流元模型中各個(gè)元素進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，出于篇幅考慮，本文不做過(guò)多的重復(fù)。過(guò)程定義元模型規(guī)約出元素類型的一個(gè)基本集合，這些元素類型適合于相對(duì)簡(jiǎn)單的過(guò)程定義，工作流開發(fā)人員根據(jù)需要可以對(duì)該元模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展。

在文獻(xiàn)[2-5]中，為了確保工作流的動(dòng)態(tài)性，研究者們采用了多樣性的處理方法，如果在工作流的過(guò)程定義中能夠充分考慮動(dòng)態(tài)特性，配合運(yùn)行階段的處理，可以從更基本的層次解決動(dòng)態(tài)自適應(yīng)性問(wèn)題。下面針對(duì)WFMC提出的工作流元模型進(jìn)行擴(kuò)展以達(dá)到協(xié)同平臺(tái)模型的要求。

3結(jié)合協(xié)同活動(dòng)模型擴(kuò)展的工作流元模型

針對(duì)目前遇到的問(wèn)題，考慮把協(xié)同活動(dòng)模型元素引入到工作流元模型中，并引入連接符、ECA規(guī)則等分離角色元素，狀態(tài)元素以實(shí)現(xiàn)工作流模型定義階段的協(xié)同機(jī)制和動(dòng)態(tài)性靈活性相結(jié)合的目的。

3.1協(xié)同活動(dòng)模型的引入

協(xié)同活動(dòng)包括一組為了完成某項(xiàng)特定任務(wù)而在一起協(xié)同工作，具有一定組織結(jié)構(gòu)的人，以及他們?cè)趨f(xié)同工作中所承擔(dān)的職能、角色，協(xié)同工作中的各種信息資源，進(jìn)行信息交流和對(duì)信息資源進(jìn)行操作所應(yīng)遵循的協(xié)同規(guī)則及各種協(xié)同機(jī)制。文獻(xiàn)[6]中因此提出協(xié)同活動(dòng)模型，對(duì)協(xié)同模型的相關(guān)元素進(jìn)行抽象，對(duì)其中元素需要的屬性進(jìn)行封裝，得到7個(gè)子模型，分別為協(xié)同活動(dòng)對(duì)象、協(xié)作成員對(duì)象、協(xié)作角色對(duì)象、消息對(duì)象、規(guī)則對(duì)象、資源對(duì)象和代理對(duì)象。

3.2擴(kuò)展的工作流元模型

本文針對(duì)目前對(duì)工作流元模型定義階段的需求，對(duì)WFMC提出的工作流元模型進(jìn)行改進(jìn)，提出一種優(yōu)化的工作流元模型如圖2所示：

改進(jìn)的元模型不僅僅是將過(guò)程定義中活動(dòng)的屬性獨(dú)立成元素，還引入了以下元素：子流程、活動(dòng)狀態(tài)、事件、觸發(fā)器、規(guī)則以及連接狀態(tài)降低元素的耦合度以達(dá)到定義階段的靈活性和動(dòng)態(tài)性并且引入?yún)f(xié)同活動(dòng)模型的全新元素，使工作流元模型在屬性定義方面考慮到了工作流中協(xié)同任務(wù)分配的各個(gè)要素。

3.2.1協(xié)同活動(dòng)模型的引入

通過(guò)引入?yún)f(xié)同活動(dòng)模型，可以從模型定義階段對(duì)工作流某個(gè)不確定的節(jié)點(diǎn)完成多任務(wù)協(xié)同操作進(jìn)行支持。

3.2.2連接符的引入

連接器主要由連接裝置和轉(zhuǎn)移狀態(tài)兩個(gè)部分組成[7]。連接裝置負(fù)責(zé)活動(dòng)之間的連接機(jī)制，主要包括工作流的主要路由結(jié)構(gòu)和標(biāo)示活動(dòng)的前驅(qū)和后繼節(jié)點(diǎn)以及轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的約束條件，把路由結(jié)構(gòu)類型（orsplit、orjoin、andsplit 以及 andjoin）的說(shuō)明從活動(dòng)中提取出來(lái)，而轉(zhuǎn)移狀態(tài)表示是目前已連接態(tài)還是未連接態(tài)。當(dāng)需要?jiǎng)討B(tài)改變流程實(shí)例的時(shí)候，我們只需要改變它的前后連接器即可。

3.2.3子流程的分離

在原來(lái)工作流元模型中，子流程是活動(dòng)元素中的一種類型[8]，在本文擴(kuò)展的工作流元模型中，將子流程獨(dú)立出來(lái)，我們可以使工作流的描述更加的簡(jiǎn)潔易懂，增加工作流程的層次性，也可以更加方便的對(duì)工作流程進(jìn)行合理性分析。

3.2.4活動(dòng)狀態(tài)的分離

分離了活動(dòng)的屬性，活動(dòng)實(shí)例的狀態(tài)可以在就緒、激活、掛起、完成、終止之間靈活改變。

3.2.5角色元素屬性的增加

在角色元素的基礎(chǔ)上，對(duì)于角色四元組（Id， Type， Name， Specialty， WFP_Id）中Type集合元素中添加任務(wù)執(zhí)行者和任務(wù)分配者兩個(gè)角色，增加對(duì)協(xié)同任務(wù)中人員組織分配任務(wù)的支持。

3.2.6事件、觸發(fā)器、規(guī)則的引入

現(xiàn)有的工作流過(guò)程定義語(yǔ)言 WPDL是一種靜態(tài)的文本描述語(yǔ)言，給出了一般的模型元素和定義了其相應(yīng)的屬性結(jié)構(gòu)[9]。但是因?yàn)樗庆o態(tài)的，不能很好的解決工作流中動(dòng)態(tài)更改實(shí)例的要求，所以本文中引入事件、觸發(fā)器、規(guī)則能夠很好的解決此類問(wèn)題，起到一個(gè)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的作用。通過(guò)引入ECA規(guī)則，一個(gè)工作流實(shí)例傳遞事件能夠自動(dòng)觸發(fā)設(shè)置的規(guī)則，解決工作流的動(dòng)態(tài)路由變換的能力。

4工作流模型的形式化

工作流可以表示為一個(gè)五元組 WFP=。其中每個(gè)組成元素的意義如下：

ID：流程定義的唯一標(biāo)識(shí)符，用以區(qū)分不同的流程定義。

D：工作流 WFP的一般信息描述，包括流程定義的流程版本號(hào)、創(chuàng)建者、創(chuàng)建日期以及流程基本說(shuō)明。

D=。

A：流程的活動(dòng)集合，既可以是一般活動(dòng)，也可以是動(dòng)態(tài)活動(dòng)。它可以表示為 A={a1，a2，a3，……，an}，每一個(gè)活動(dòng)a都可以表示為一個(gè)八元組 a=。

E：規(guī)則集合 E={e1，e2，e3，…，en}。ECA 規(guī)則規(guī)定了活動(dòng)間的轉(zhuǎn)移條件。

R：流程的執(zhí)行結(jié)果，R是集合{Null，Success，F(xiàn)ailure}中的一個(gè)值，即{Null，Success，F(xiàn)ailure}，并且R的初始值為Null。

基于圖2所示的元模型，可以直接導(dǎo)出工作流的形式化模型。限于篇幅，本文僅對(duì)工作流中的活動(dòng)狀態(tài)集、規(guī)則、角色、協(xié)同活動(dòng)模型等進(jìn)行介紹并且只介紹其主要屬性。

定義1活動(dòng)狀態(tài)集

State = {S0，S1，S2，S3，S4，S5}，S0表示等待初始狀態(tài)，S1表示就緒，S2表示運(yùn)行，S3表示完成，S4表示取消，S5表示異常終止。活動(dòng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和活動(dòng)間的轉(zhuǎn)移都是由事件和條件觸發(fā)的。當(dāng)活動(dòng)狀態(tài)到達(dá)終止態(tài)時(shí)，觸發(fā)活動(dòng)完成事件ECA規(guī)則來(lái)規(guī)定這些活動(dòng)。

定義2規(guī)則的表達(dá)形式是[10]：

WHEN Events

IF Conditions THEN

Action

ENDIF

ENDWHEN

定義3角色形式化表示為

Role= < Id， Type， Name Specialty， WFP_Id >，其中Type、Name是角色標(biāo)識(shí)和名稱；Specialty是角色能力的集合；WFP_Id是該角色所處的流程實(shí)例的ID，這里在Type中添加任務(wù)執(zhí)行者和任務(wù)分配者兩個(gè)新屬性。

定義4協(xié)同活動(dòng)模型元素表示為

Cooperate=

其中Cid代表所屬唯一標(biāo)示符，C_ Activity代表協(xié)同活動(dòng)元素，C_ Member代表協(xié)同成員元素，C_Role代表角色元素，C_ Information代表信息元素，C_ Rule代表規(guī)則元素，C_ Resource代表資源元素，C_ Agency代表代理元素。

定義5連接器元素表示為

Place=（Id ，Pre_T_Condition ，Pre_T_Ids，Post_T_Condition， Post_T_Ids， Type， Status ， WF_P_Id），其中Pre_T_Condition代表前置條件，Pre_T_Ids代表前置id，Post_T_Condition后置條件，Post_T_Ids代表后置id，Type代表路由類型，Status代表連接狀態(tài)。

定義6子流程元素表示為Sub_WFP

表示子流程集合，同時(shí)子流程也可以是一個(gè)流程過(guò)程，其描述和WFP工作流元組具有相同的結(jié)構(gòu)，所有說(shuō)子流程也可以再嵌套一個(gè)子流程，增加了流程的層次性。

下面通過(guò)科技管理平臺(tái)中的項(xiàng)目報(bào)表流程對(duì)改進(jìn)的工作流元模型進(jìn)行應(yīng)用說(shuō)明。

5元模型應(yīng)用實(shí)例

在簡(jiǎn)化的科技項(xiàng)目報(bào)表管理流程中，涉及到按照要求格式填報(bào)月報(bào)表，因?yàn)轫?xiàng)目報(bào)表中處理任務(wù)工作量很大，這樣就在工作流程中涉及到了協(xié)同處理任務(wù)的能力。首先下達(dá)科技項(xiàng)目計(jì)劃，然后針對(duì)組織項(xiàng)目實(shí)施，按照要求填寫報(bào)表，然后審查、復(fù)查，形成項(xiàng)目送審稿、審核、復(fù)審，最后進(jìn)行綜合審定。新的審批流程中，我們動(dòng)態(tài)的加入一個(gè)協(xié)同編輯的模塊，分成多個(gè)子流程，進(jìn)行匯總之后進(jìn)行審查的環(huán)節(jié)，下面是科技項(xiàng)目報(bào)表流程的一部分。

可以看到，在原流程中，活動(dòng)A1代表組織項(xiàng)目實(shí)施，A2代表填報(bào)日?qǐng)?bào)，A3代表匯總審查，A4代表修改完善報(bào)表，P1，P2，P3代表連接器，封裝了相應(yīng)的流轉(zhuǎn)規(guī)則。在修改后的流程中，我們?cè)谶B接器P2上加入?yún)f(xié)同機(jī)制，并且加入了A5、A6兩個(gè)子流程實(shí)時(shí)協(xié)同地完成報(bào)表填報(bào)工作，填報(bào)完成后根據(jù)連接器P4的規(guī)則流轉(zhuǎn)到活動(dòng)節(jié)點(diǎn)A3進(jìn)行匯總審查的工作。具體描述轉(zhuǎn)換規(guī)則的ECA建模語(yǔ)言如下：

通過(guò)連接器并結(jié)合ECA規(guī)則能提高工作流動(dòng)態(tài)改變實(shí)例的能力，并且通過(guò)引入?yún)f(xié)同機(jī)制在工作流定義階段考慮了其協(xié)同編輯，協(xié)同工作的能力，滿足工作流對(duì)靈活性和動(dòng)態(tài)性的要求，實(shí)現(xiàn)了軟件自動(dòng)路由的功能，增強(qiáng)其自適應(yīng)的能力。

6結(jié)論

本文在工作流元模型中引入?yún)f(xié)同活動(dòng)模型的特征，并且擴(kuò)展了工作流標(biāo)準(zhǔn)元模型，引入連接符，子流程、活動(dòng)狀態(tài)、事件、觸發(fā)器、規(guī)則來(lái)達(dá)到工作流能動(dòng)態(tài)的改變實(shí)例的目的。該元模型從不同的角度對(duì)一般活動(dòng)節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)屬性和過(guò)程修改進(jìn)行了描述，為用戶提供了一種靈活的手段和動(dòng)態(tài)支持能力，并提供了各種規(guī)則使修改后的工作流在繼續(xù)執(zhí)行中有了保證。通過(guò)這種結(jié)合了協(xié)同機(jī)制和工作流動(dòng)態(tài)變更特性的工作流元模型，為研究協(xié)同平臺(tái)的多人協(xié)同任務(wù)操作奠定基礎(chǔ)。

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