李 洋 鄧 莉 顧進廣 田萍芳(武漢科技大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 湖北 武漢 430065)(湖北省智能信息處理與實時工業(yè)系統(tǒng)重點實驗室 湖北 武漢 430065)

0 引 言

在激烈的商業(yè)競爭環(huán)境下，信息技術(shù)在企業(yè)內(nèi)部得到了廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的獨立、零散的辦公方式已經(jīng)不能滿足企業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展要求[1]。以簡單的紙質(zhì)存檔方式來進行業(yè)務(wù)流程的處理人員成本高、實施周期長，不利于流程的追蹤和統(tǒng)計分析[2]。隨著企業(yè)大多數(shù)業(yè)務(wù)流程的分工越來越具體，流程可能需要不同部門和不同職位的人共同協(xié)作完成[3]。將業(yè)務(wù)流程分解成定義良好的活動，有效地控制和協(xié)調(diào)不同活動的執(zhí)行過程并實現(xiàn)人與應(yīng)用軟件的友好交互，可以極大程度上提高業(yè)務(wù)流程的處理效率[4-5]。

工作流正是為了解決多人之間的協(xié)作問題而出現(xiàn)的一種技術(shù)，為不同應(yīng)用間的集成、協(xié)同工作提供基礎(chǔ)。文獻[6]指出傳統(tǒng)工作流對異構(gòu)環(huán)境的支持性差，同時無法對業(yè)務(wù)流程進行動態(tài)建模。文獻[7]定義了不同活動的約束條件，在過程控制中對約束條件進行修改，但此方法對用戶依賴較高。

基于此，本文開發(fā)了一款工作流管理系統(tǒng)PWFMS(Python-Based Workflow Management System)，采用Python語言，用空白縮進作為劃分程序段的標(biāo)準(zhǔn)，代碼簡潔、可讀性強、易于后期維護。核心的引擎系統(tǒng)在開源Web框架Django下開發(fā)，Django完善的緩存機制使得當(dāng)有相同的鏈接請求時可以提高訪問的響應(yīng)速度。利用ORM(Object/Relation Mapping)對象/關(guān)系映射機制定義業(yè)務(wù)流程中各種模型，通過對業(yè)務(wù)流程模型化，將不同的人、不同的活動組織起來，控制活動的執(zhí)行過程，使原來人工處理的流程實現(xiàn)自動化，完成跨人員、跨部門和跨應(yīng)用的協(xié)作。

1 PWFMS

傳統(tǒng)工作流模型在一定程度上解決了企業(yè)辦公自動化的難題，但是仍然存在一定的局限性。早期工作流模型是通過“硬編碼”的方式來表示，導(dǎo)致對流程修改的難度增大。一些工作流模型不具備動態(tài)建模能力，不能根據(jù)業(yè)務(wù)流程的實際運行狀態(tài)，動態(tài)選擇需要調(diào)用的應(yīng)用程序(Web Service)。PWFMS將過程定義與過程執(zhí)行分離，能幫助企業(yè)根據(jù)實際需求采用可視化方式快速構(gòu)建業(yè)務(wù)流程。流程構(gòu)建時，很可能由于誤操作而出現(xiàn)臟定義，引擎系統(tǒng)可以在生成定義生成時進行邏輯上的預(yù)檢測，保證每一個生成定義的正確性。流程實例中每一個活動節(jié)點執(zhí)行完之后，都會給接下來需要執(zhí)行的活動節(jié)點的審批人進行顯式推送，對表單修改后顯示最新的表單數(shù)據(jù)，同時會保存之前的表單歷史記錄。流程實例實際運行過程中，除了與本系統(tǒng)進行交互，還可以調(diào)用Web Service與外部系統(tǒng)進行交互，根據(jù)流程實際的運行狀態(tài)進行條件判斷，對于所有的流程實例，可以按照與實例相關(guān)的條件進行狀態(tài)追蹤，同時還可以進行分類與統(tǒng)計。

目前很多工作流引擎的數(shù)據(jù)都是存儲在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫[8]，但是在大數(shù)據(jù)背景下，傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫如mysql在高并發(fā)讀寫、高效率存儲等方面略有不足，在頻繁的數(shù)據(jù)讀寫操作過程中，為保證引擎系統(tǒng)的穩(wěn)定，采用了并發(fā)性高、靈活性強、支持海量數(shù)據(jù)存儲的NoSQL存儲系統(tǒng)MongoDB。同時MongoEngine對MongoDB進行操作，支持豐富的數(shù)據(jù)表達，面向文檔的數(shù)據(jù)存儲不需要對多表進行關(guān)聯(lián)查詢。Json是一種輕量級的獨立語言的文本數(shù)據(jù)交換格式，基于JavaScript編程語言的一個子集，具備良好的讀寫性能，在數(shù)據(jù)傳輸效率方面明顯優(yōu)于其他數(shù)據(jù)傳輸格式[9-10]。而且MongoDB數(shù)據(jù)庫以BSON格式存儲，而BSON是一種類JSON二進制形式的存儲格式，兩者之間轉(zhuǎn)換較為容易，所以引擎系統(tǒng)采用Json作為數(shù)據(jù)傳輸格式。

PWFMS首先在生成平臺進行表單的定制，然后在可視化操作界面將業(yè)務(wù)流程模型化，把流程轉(zhuǎn)換為引擎系統(tǒng)所能識別的生成定義，并存儲在MongoDB數(shù)據(jù)庫。在系統(tǒng)的運行階段，從MongoDB數(shù)據(jù)庫讀取流程的生成定義來生成流程實例，相關(guān)實例可以被軟件應(yīng)用解釋并且在前端界面友好顯示。在人與系統(tǒng)交互階段，引擎系統(tǒng)根據(jù)流程實例所處的實際狀態(tài)對活動進行過程控制。PWFMS系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 PWFMS系統(tǒng)架構(gòu)

將引擎系統(tǒng)能夠理解的邏輯模型以生成定義的方式存儲在MongoDB數(shù)據(jù)庫，運行階段的相關(guān)活動的過程控制由引擎系統(tǒng)讀取生成定義后根據(jù)實例當(dāng)前的狀態(tài)來執(zhí)行，一個生成定義可以生成多個業(yè)務(wù)流程實例，通過這種方式可以解決工作流管理系統(tǒng)對生成定義的復(fù)用困難。

2 模型建立

2.1 過程定義

過程定義是PWFMS所能識別的業(yè)務(wù)流程的形式化描述，用來支持流程運行過程的自動化[11]，主要包括業(yè)務(wù)流程流轉(zhuǎn)過程中所涉及到的各種數(shù)據(jù)、各個工作環(huán)節(jié)(活動)之間的控制關(guān)系和與外部系統(tǒng)的交互。PWFMS的過程定義模型述如表1所示。

表1 過程定義模型

form_def_id是與生成定義相關(guān)聯(lián)的表單定義id，生成定義實例化時根據(jù)表單定義生成表單實例。status標(biāo)記單個生成定義的狀態(tài)，包括草稿、啟用、停用和邏輯刪除，如果一個生成定義已經(jīng)實例化，那么該生成定義的狀態(tài)變?yōu)椤眴⒂谩薄ode_map中的每一項為過程定義實例化后具體需要實際執(zhí)行的活動節(jié)點，即業(yè)務(wù)流程的具體任務(wù)。

2.2 生成平臺

生成平臺的主要功能是進行表單定制和生成定義定制。根據(jù)實際業(yè)務(wù)流程的需求，用表單定制工具，定制出與業(yè)務(wù)流程相符合的業(yè)務(wù)表單樣式，使用表單管理系統(tǒng)可以對生成的表單定義進行管理。在不編寫代碼的情況下，通過可視化配置就可以高效完成業(yè)務(wù)流程的建模，建模完成后的生成定義存儲在MongoDB數(shù)據(jù)庫。使用工作流后臺管理系統(tǒng)可以對業(yè)務(wù)流程的生成定義進行編輯和刪除。

傳統(tǒng)工作流模型根據(jù)活動節(jié)點審批和與外部系統(tǒng)交互的方式不同，常分為不同類型的活動節(jié)點，這樣會導(dǎo)致定制流程時出現(xiàn)各種類型的活動節(jié)點，較為復(fù)雜。生成平臺將基本操作、條件判斷和功能配置等三個屬性進行集成，將不同類型的活動節(jié)點的配置轉(zhuǎn)換為對單個節(jié)點的屬性配置。生成平臺的活動節(jié)點屬性如圖2所示。

圖2 活動節(jié)點屬性

基本操作中確定審批人的方式有申請者審批、指定人員審批、流程流轉(zhuǎn)時動態(tài)輸入審批人、全院職位匹配、部門職位匹配、負責(zé)人審批和分管領(lǐng)導(dǎo)審批；活動節(jié)點的通過條件有單個通過、全部通過和自動通過；拒接操作有回退到發(fā)起、回退到上一層、回退到指定活動節(jié)點和終止流程。

流程流轉(zhuǎn)過程中可以根據(jù)實際流程的相關(guān)狀態(tài)進行條件判斷，進而動態(tài)確定下一步審批的活動節(jié)點。條件判斷的值可以來自流程所綁定的表單，活動執(zhí)行者自身的相關(guān)屬性、數(shù)據(jù)庫的實時查詢和外部Web Service的調(diào)用。

為增強流程與外部系統(tǒng)的交互，設(shè)置活動節(jié)點的相關(guān)功能操作，當(dāng)活動節(jié)點審批通過時，可以自動執(zhí)行預(yù)先定義的功能，比如發(fā)布通知、發(fā)起任務(wù)和會議。

2.3 引擎系統(tǒng)

引擎系統(tǒng)是PWFMS的核心，負責(zé)工作流的實例化，管理和控制活動的運行?；顒邮羌毣臉I(yè)務(wù)流程中具體的一項任務(wù)，主要反映業(yè)務(wù)流程需要執(zhí)行哪些功能。過程控制是對不同活動執(zhí)行順序的管理，一般與當(dāng)前業(yè)務(wù)流程的實際運行狀態(tài)相關(guān)[12]。引擎系統(tǒng)的過程控制方式有兩種：會簽?zāi)Ｊ胶头种Ｊ健?/p>

會簽?zāi)Ｊ绞敲枋霾煌顒訁R合的具體方式，包括與會簽(AND JOIN)、或會簽(OR JOIN)和選擇會簽(CHOOSE JOIN)。如圖3所示，當(dāng)為與會簽(AND JOIN)模式時，當(dāng)且僅當(dāng)活動T1，T2，…，Tn都執(zhí)行之后，流程才可以流轉(zhuǎn)到下一個需要執(zhí)行的活動Tn+1；當(dāng)為或會簽(OR JOIN)模式時，活動T1，T2，…，Tn中有一個執(zhí)行之后，流程就可以流轉(zhuǎn)到下一個需要執(zhí)行的活動Tn+1；當(dāng)為選擇會簽(CHOOSE JOIN)模式時，當(dāng)T1，T2，…，Tn中特定的活動執(zhí)行后，流程才可以流轉(zhuǎn)到下一個需要執(zhí)行的活動Tn+1。

圖3 會簽?zāi)Ｊ?/p>

分支模式與會簽?zāi)Ｊ较鄬?yīng)，包括與分支(AND SPLIT)、或分支(OR SPLIT)和選擇分支(CHOOSE SPLIT)，如圖4所示，當(dāng)為與分支(AND SPLIT)模式時，活動T1執(zhí)行后，后續(xù)活動T2，…，Tn都需要執(zhí)行；當(dāng)為或分支(OR SPLIT)模式時，活動T1執(zhí)行后，由業(yè)務(wù)流程的實際運行狀態(tài)判斷后續(xù)需要執(zhí)行的活動具體是T2，…，Tn中的哪一個，即根據(jù)活動T1進行實時動態(tài)的流轉(zhuǎn)；當(dāng)為選擇分支(CHOOSE SPLIT)模式時，活動T1執(zhí)行后，由業(yè)務(wù)流程的實際運行狀態(tài)判斷后續(xù)需要執(zhí)行的活動具體是T2，…，Tn中的哪一個或幾個。

圖4 分支模式

工作流引擎接收到一個過程定義后，根據(jù)相關(guān)的配置信息，對生成定義進行實例化，然后引擎系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)流程運行所處的實際狀態(tài)，自動完成每一個環(huán)節(jié)的活動，控制過程并監(jiān)控整個流程的狀態(tài)信息，每一次的過程控制都會生成一個操作記錄(Operation)，可以用于后期的流程追蹤與統(tǒng)計分析。此外流程管理員也可以對正在執(zhí)行的流程進行控制和監(jiān)督，在實際情況下進行轉(zhuǎn)單或催辦，同時也可以將流程掛起或激活。操作記錄模型如表2所示。其中Operation字段用來標(biāo)明當(dāng)前操作的類型，比如回退、同意、轉(zhuǎn)單。

表2 操作記錄模型

引擎系統(tǒng)的實例模型如表3。form_ins_id是生成定義實例化時根據(jù)表單定義所生成的表單實例。status標(biāo)記業(yè)務(wù)流程的狀態(tài)，包括創(chuàng)建、草稿、提交、完成和終止。node_status_map標(biāo)記實際的業(yè)務(wù)流程中所有活動的相關(guān)狀態(tài)，單個活動進行回退、同意、轉(zhuǎn)單后，node_status_map中活動的狀態(tài)也會相應(yīng)改變，同時會往operation_list中插入一條與活動對應(yīng)的記錄，用于標(biāo)明活動進行何種操作，然后todo_list會動態(tài)更新，指定流程所有需要執(zhí)行的下一次活動。

表3 實例模型

續(xù)表3

3 PWFMS實際應(yīng)用

PWFMS以武漢市某醫(yī)院的實際業(yè)務(wù)流程需求為原型進行開發(fā)，現(xiàn)以該醫(yī)院的院辦議題、處方統(tǒng)計和財務(wù)報銷流程為例子，詳細闡明PWFMS在實際流程中的應(yīng)用。

3.1 院辦議題

順序流程的審批方式可以適用于任何垂直拓展的流程，即沒有水平方向的拓展(無分支)。院辦議題是順序流程的一個實例，通過對業(yè)務(wù)流程的分析，院辦議題模型化后如圖5所示。該模型為一個垂直方向的審批流程，各個節(jié)點相當(dāng)于業(yè)務(wù)流程的一個活動，開始節(jié)點標(biāo)明業(yè)務(wù)流程的開始，不做任何配置，填寫表單節(jié)點用于流程申請者填寫表單，生成表單實例后提交流程。部門主任和分管領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點只進行了活動的基本操作的配置。結(jié)束節(jié)點進行活動的功能配置，調(diào)用外部Web Service用于發(fā)起一個任務(wù)。

圖5 院辦議題

申請人填寫表單后，會自動扭轉(zhuǎn)到部門主任進行審批，此時部門主任的審批方式可以是同意、回退或者轉(zhuǎn)單。如果為回退，有三種方式，分別為回退到上一步、回退到起點、和終止流程，活動的審批者為申請人時，申請人還有權(quán)利撤銷該條流程。如果為轉(zhuǎn)單，此時部門主任審批的權(quán)利可以移交給指定的人或者特定角色。如果審批人同意，則流程扭轉(zhuǎn)到分管領(lǐng)導(dǎo)審批，審批方式和部門主任審批方式相同。當(dāng)流程流轉(zhuǎn)到結(jié)束節(jié)點時，整條流程結(jié)束。根據(jù)結(jié)束節(jié)點預(yù)先的功能配置，調(diào)用Web Service，給院辦主任發(fā)起一條任務(wù)，然后院辦主任在召開院辦會議時可以選擇已經(jīng)通過的院辦議題，并看到該議題的整個審批過程和相關(guān)的表單數(shù)據(jù)。

3.2 處方統(tǒng)計

分支流程的審批方式適用于任何水平拓展的流程，即水平方向有拓展(多分支)。處方統(tǒng)計是分支流程的一個實例，處方統(tǒng)計模型化如圖6所示。該模型是一個帶有分支的審批流程，各個活動節(jié)點進行了基本操作的配置。其中填寫表單節(jié)點為與分支(AND SPLIT)模式，會簽節(jié)點為與會簽(AND JOIN)模式。

圖6 處方統(tǒng)計

申請人填寫表單后，流程會自動扭轉(zhuǎn)到水平方向的所有分支節(jié)點，節(jié)點活動信息科審核、醫(yī)務(wù)處審核和領(lǐng)導(dǎo)審核被激活，單個節(jié)點的審批與順序流程中節(jié)點的審批方式相同。這里會簽節(jié)點的會簽方式屬于與會簽，只有信息科、醫(yī)務(wù)處和領(lǐng)導(dǎo)全部審批通過之后，流程才可以扭轉(zhuǎn)到下一個節(jié)點。

3.3 財務(wù)報銷

根據(jù)實際業(yè)務(wù)流程對財務(wù)報銷進行模型化，見圖7。

圖7 財務(wù)報銷

填寫表單活動節(jié)點進行基本操作配置和條件判斷配置，條件判斷時調(diào)用外部Web Service獲取當(dāng)前操作人已報銷的金額，再加上當(dāng)前表單填寫的報銷金額，與預(yù)設(shè)值進行比較，動態(tài)決定下一步需要執(zhí)行的活動。領(lǐng)導(dǎo)意見節(jié)點為或會簽(OR JOIN)模式。結(jié)束活動節(jié)點進行功能配置，給財務(wù)處負責(zé)人發(fā)送一個通知，負責(zé)人決定是否對外公布該條流程。

4 結(jié) 語

隨著企業(yè)的發(fā)展，其業(yè)務(wù)過程日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程處理方式無法滿足企業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展要求。本文基于Python開發(fā)了一款工作流管理系統(tǒng)，將具體的業(yè)務(wù)邏輯模型化后，生成流程定義，然后根據(jù)定制的流程定義生成業(yè)務(wù)流程實例，為日常的一些辦公流程實現(xiàn)全自動化處理。在設(shè)計上考慮了服務(wù)的獨立性以及與外部系統(tǒng)的交互，后續(xù)將以微服務(wù)的方式構(gòu)建和完善工作流管理系統(tǒng)。

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