工作流引擎在工程項目管理系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究

韋瀛寰（廣西軟件評測中心,南寧 530022）

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工作流引擎在工程項目管理系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究

韋瀛寰
（廣西軟件評測中心,南寧 530022）

摘 要：文章對工程項目管理系統(tǒng)的特點及設(shè)計要求進行分析，對工作流引擎應(yīng)用于該類系統(tǒng)的必要性進行簡述。闡述了工作流管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作流引擎組成，著重介紹工作流組件、工作流表、工作流實例表、工作流相關(guān)類等關(guān)鍵要素的設(shè)計，并以一個典型流程模型為例，給出工作流模型定義數(shù)據(jù)庫的一個實現(xiàn)過程。對以工作流引擎為核心的工程項目管理系統(tǒng)功能模塊進行設(shè)計劃分。

關(guān)鍵詞：項目管理系統(tǒng)；工作流引擎；應(yīng)用與研究

1 工程項目管理系統(tǒng)特點

工程項目管理系統(tǒng)中，項目管理通常為每個項目分為"項目銷售管理、招投標(biāo)管理、合同與技術(shù)管理、施工準(zhǔn)備管理、施工過程管理、竣工驗收管理、竣后服務(wù)管理"這七個業(yè)務(wù)階段［1］，每業(yè)務(wù)階段均有可能需要交叉引用之前的數(shù)據(jù)，其中各個業(yè)務(wù)階段均涉及眾多的參與人員及角色，并且還需要考慮系統(tǒng)作為開放式平臺，為多個工程公司提供系統(tǒng)功能服務(wù)。在日常的工程項目管理中，各個業(yè)務(wù)階段的大部份環(huán)節(jié)屬于流程類工作，比如開工審批、采購審批等。一般過程是由基層業(yè)務(wù)人員發(fā)起申請，部門主管接受申請，審查后提交上一級領(lǐng)導(dǎo)，最終由某級主管審查通過后再返回給基層業(yè)務(wù)人員。

傳統(tǒng)工程項目管理系統(tǒng)是基于事務(wù)管理及MIS的方式設(shè)計，該方式未將應(yīng)用軟件與業(yè)務(wù)流程相分離，只是把業(yè)務(wù)流程混合事務(wù)管理編寫到工程項目管理系統(tǒng)中，由此造成的弊端是當(dāng)組織機構(gòu)或業(yè)務(wù)流程發(fā)生變化時，整個系統(tǒng)可能需要重新設(shè)計，或者需要對系統(tǒng)編碼進行大幅修改，修改難度大、軟件維護周期長。所以若仍使用事務(wù)管理及MIS的設(shè)計方式，已經(jīng)不能支撐當(dāng)前項目管理內(nèi)在的協(xié)作性、高效性、實用性等要求。

為此，必須采用業(yè)務(wù)驅(qū)動及流程管控的模式來提高工程項目管理系統(tǒng)效能，使用工作流技術(shù)可以很好地實現(xiàn)該目的。在基于工作流技術(shù)的工程項目管理系統(tǒng)中，設(shè)計時將流程的生成、流轉(zhuǎn)邏輯、執(zhí)行、監(jiān)控、管理等工作實現(xiàn)代碼從具體業(yè)務(wù)中剝離獨立出來，形成專門的“工作流引擎”，設(shè)計人員在設(shè)計業(yè)務(wù)流程時僅需要關(guān)注業(yè)務(wù)流程本身的業(yè)務(wù)邏輯，完成業(yè)務(wù)邏輯設(shè)計后再調(diào)用工作流引擎實現(xiàn)業(yè)務(wù)具體流轉(zhuǎn)。當(dāng)項目所在公司的組織機構(gòu)、人員角色或業(yè)務(wù)流程發(fā)生變化時，僅需要修改業(yè)務(wù)邏輯后再綁定工作流引擎即可完成業(yè)務(wù)流程的維護，大大降低維護難度及維護周期。

圖1

2 工作流管理系統(tǒng)

2.1 引言

工作流管理系統(tǒng)（Workflow Management System, WFMS）是一個軟件系統(tǒng)，它完成工作流的定義和管理，并按照在計算機中預(yù)先定義好的工作流邏輯推進工作流實例的執(zhí)行。

通常，工作流管理系統(tǒng)是指運行在一個或多個工作流引擎上用于定義、實現(xiàn)和管理工作流運行的一套軟件系統(tǒng)，它與工作流執(zhí)行者（人、應(yīng)用）交互，推進工作流實例的執(zhí)行，并監(jiān)控工作流的運行狀態(tài)。工作注引擎負(fù)責(zé)處理工作流管理系統(tǒng)的邏輯與流程控制。因此，工作流引擎是工作流管理系統(tǒng)的核心部分［2］。

一般而言，工作流引擎有如下三個階段：

（1）建立階段：主要考慮工作流過程和相關(guān)活動的定義和建模功能。

（2）運行階段：在一定的運行環(huán)境下，執(zhí)行工作流過程，并完成每個過程中活動的排序和調(diào)度功能。

（3）人機交互階段：實現(xiàn)各種活動執(zhí)行過程中用戶與應(yīng)用工具之間的交互［3］。

2.2 工作流引擎的體系結(jié)構(gòu)

如圖1所示，工作流引擎系統(tǒng)可分為以下三個部分：

（1）數(shù)據(jù)庫：用于持久化保存用戶數(shù)據(jù)，工作流數(shù)據(jù)等。

（2）Web服務(wù)器：分為兩部分，第一部分視圖模塊用于向用戶提供交互的接口，第二部分控制模塊用于向工作流引擎?zhèn)鬟f用戶的動作與數(shù)據(jù)。

（3）工作流引擎：作為整個工作流系統(tǒng)的核心部分，其分為以下幾個部分：

1）數(shù)據(jù)庫接口：負(fù)責(zé)與數(shù)據(jù)庫交互，向數(shù)據(jù)庫中讀寫數(shù)據(jù)；

2）用戶管理模塊：負(fù)責(zé)管理用戶的個人信息等數(shù)據(jù)，以及處理用戶的登錄及注冊等動作；

3）組管理模塊：負(fù)責(zé)管理用戶組，以及組成員的管理；

4）工作流管理與控制模塊：負(fù)責(zé)管理工作流，及控制其執(zhí)行等操作；

5）組件及業(yè)務(wù)邏輯模塊：工作流由組件構(gòu)成，組件及業(yè)務(wù)邏輯模塊負(fù)責(zé)管理組件及其業(yè)務(wù)邏輯。

2.3 系統(tǒng)的設(shè)計原則

為了保證系統(tǒng)的正確性和高效性，系統(tǒng)遵循以下設(shè)計原則：

（1）用戶必須先創(chuàng)建好工作流并提交后，才能對其組件的屬性進行設(shè)置修改。

（2）每個組件都有一個唯一的編號，此編號由前端生成，在任何地方均一致。

（3）在所有的組件中，只有choose組件能夠回退到工作流已執(zhí)行過的結(jié)點。

3 工作流引擎關(guān)鍵要素設(shè)計

3.1 工作流組件

工作流中共有8種重要的組件：開始、結(jié)束、任務(wù)、子模塊、和匯聚、或匯聚、選擇觸發(fā)、并行觸發(fā)。

（1）開始組件（start）：表示一個工作流程的開始，在（系統(tǒng)或者人為）激活后，直接引起下一個工作的開始。

（2）結(jié)束組件（end）：表示一個工作流程的結(jié)束。通知項目負(fù)責(zé)人或者相關(guān)人員項目已經(jīng)到達了完成狀態(tài)。

（3）任務(wù)組件（task）：用于定義工作流的單個工作項。任務(wù)組件對應(yīng)單個輸入和單個輸出。

（4）子模塊組件（submodule）：用于定義工作流中的某個子過程，該子過程同樣可以看作是一個完整的工作流。子過程模塊的輸入將作為子過程中工作流的“起始”組件的輸入，子過程的輸出即其中的工作流的“結(jié)束”組件所傳遞的消息。

（5）和匯聚組件（and）：和匯聚組件允許多個消息來源的同時輸入，并在處理了多個消息來源后，來決策后續(xù)任務(wù)的執(zhí)行與否?！昂蛥R聚”組件只有在所有輸入的消息完全到達之后才能啟動后續(xù)步驟的執(zhí)行。

（6）或匯聚組件（or）：該組件接受多個消息來源的同時輸入。當(dāng)其中有一個消息到達的時候即可啟動后續(xù)任務(wù)。通常情況下，啟動后續(xù)任務(wù)之前，該模塊要主動停止其他沒有匯聚的任務(wù)。

（7）選擇觸發(fā)組件（choose）：接受一個消息來源，并產(chǎn)生多個潛在的后繼消息走向。選擇觸發(fā)有多個消息輸出路徑，其通常只能選擇后繼路徑中的一條路徑。

（8）并行觸發(fā)組件（parallel）：該組件一旦觸發(fā)，則可以同時開啟多個后續(xù)路徑同時執(zhí)行操作。可同時開啟的路徑數(shù)目沒有限制，潛在的限制是系統(tǒng)運行時的承載能力和數(shù)據(jù)庫中相關(guān)字段的定義。

3.2 核心數(shù)據(jù)庫表設(shè)計

表1 工作流表（WorkFlow_Table）

表2 工作流實例表（Entity_Table）

圖2

表3 運行實例表（Entity_Table）

圖3

在工作流引擎中最重要的數(shù)據(jù)表為工作流表（WorkFlow_ Table），見表1及工作流實例表（Entity_Table）見表2，分別設(shè)計如下。

3.3 工作流運行實例樣例

以圖2所示典型流程模型，其工作流模型定義數(shù)據(jù)庫的一個實現(xiàn)樣例如表3：運行實例表Entity_Table（僅列出部份重要字段）

3.4 工作流相關(guān)類的設(shè)計

根據(jù)工程項目管理需求和數(shù)據(jù)庫表的結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)中需要創(chuàng)建以下工作流引擎重要類。

3.4.1 組件類

組件類用來描述組件在內(nèi)存中的實例（對象），與數(shù)據(jù)庫中的Entity_Table相對應(yīng)，它的每一個實例都對應(yīng)著Entity_Table中的一行。采用繼承的方式對組件類進行設(shè)計，所有組件及其繼承關(guān)系如圖3所示。

工作流中共有8種重要的組件：開始、結(jié)束、任務(wù)、子模塊、和匯聚、或匯聚、選擇觸發(fā)、并行觸發(fā)。其中子模塊組件是一個特殊的組件，是為強化工作流的邏輯視覺效果而添加的功能組件，因此在工作流引擎可不進行設(shè)計。為其它的7種組件設(shè)計了一個共同的基類BaseComponent。

（1）基類BaseComponent其成員變量與成員函數(shù)定義如下：

組件ID：組件的唯一標(biāo)識符。

組件名稱：組件的名稱。

組件描述：對該組件的簡單描述。

觸發(fā)方式：組件開始的觸發(fā)方式（默認(rèn)為自動開始）。

前驅(qū)后繼：記錄組件的前驅(qū)結(jié)點與后繼結(jié)點，用來描述工作流中的“箭頭”。

完成狀態(tài)：此組件所對應(yīng)的實例的執(zhí)行狀態(tài)，包含以下四種狀態(tài)：不滿足開始條件，滿足條件等待開始、正在運行、已完成。

Start（）：若組件的開始條件已滿足，則調(diào)用此函數(shù)將其狀態(tài)改成正在運行。

Over（）：若組件已執(zhí)行完成，則調(diào)用此函數(shù)將其狀態(tài)改成已完成，同時觸發(fā)其后繼結(jié)點（若后繼結(jié)點是自動觸發(fā)，則調(diào)用其Start函數(shù)，若為手動觸發(fā)，則將其狀態(tài)修改為滿足條件等待開始）。

（2）終端組件類

終端組件類TermComponent 是BaseComponent類的派生類，它派生了StartComponent 和EndComponent兩個子類。TermComponent類采用自動開始的觸發(fā)方式，沒有任何的成員變量和成員函數(shù)。StartComponent類中有一個開始時間變量，用來記錄此組件（即整個工作流）的開始執(zhí)行時間；EndComponent類中有一個結(jié)束時間變量，用來記錄此組件（即整個工作流）的完成時間。

（3）邏輯組件類

邏輯組件類LogicComponent是BaseComponent類的派生類，它派生了AndComponent、OrComponent和ParrelComponent三個子類。LogicComponent類及其子類的實例表示的是工作流中的邏輯關(guān)系，因此采用自動開始的觸發(fā)方式，沒有任何的成員變量和成員函數(shù)。

（4）操作組件類

操作組件類OperComponent是BaseComponent類的派生類，它派生了ChooseComponent和TaskComponent兩個子類。OperComponent類采用自動/手動開始的觸發(fā)方式。

3.4.2 工作流類

工作流類用來描述工作流在內(nèi)存中的表現(xiàn)形式，與數(shù)據(jù)庫中的WorkFlow_Table相對應(yīng)，它的每一個實例都對應(yīng)著WorkFlow_Table中的一行。工作流類的結(jié)構(gòu)圖和成員變量的定義如圖4所示。

圖4

工作流ID：工作流的唯一標(biāo)識

工作流名稱：工作流名稱

創(chuàng)建時間：工作流的創(chuàng)建時間

創(chuàng)建用戶：工作流的創(chuàng)建用戶

描述：工作流的簡單描述

是否開始運行：工作流是否已經(jīng)開始執(zhí)行

組件結(jié)點數(shù)組：工作流里面包含的所有組

件結(jié)點組成的數(shù)組

4 工程項目管理系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

功能模塊劃分見圖5

（1）前端頁面：前臺創(chuàng)建、修改、顯示工作流頁面利用圖形化交互界面，通過拖拽方式，實現(xiàn)創(chuàng)建工作流和修改與項目相關(guān)的工作流。通過填寫表單和提交表單，執(zhí)行某個工作流。組管理頁面對組進行創(chuàng)建和刪除，并對組內(nèi)的組成員用戶進行添加、刪除管理。

（2）后臺服務(wù)：組件及其業(yè)務(wù)邏輯模塊為后臺服務(wù)實現(xiàn)組件操作及其業(yè)務(wù)邏輯。工作流的調(diào)度與控制模塊為后臺服務(wù)實現(xiàn)工作流的調(diào)度與控制功能。工作流及其校驗?zāi)K主要功能是當(dāng)用戶提交一個工作流的時候，后臺服務(wù)對其進行校驗，判斷其正確性。

5 結(jié)語

在工程項目管理系統(tǒng)設(shè)計中通過引入工作流引擎技術(shù)，實現(xiàn)項目管理系統(tǒng)的具體業(yè)務(wù)與工作流相分離，系統(tǒng)運行時通過業(yè)務(wù)與工作流程分別獨立設(shè)計，然后通過調(diào)用的方式來啟動工作流，提高了管理效率及可用性。此外，在工程項目管理系統(tǒng)中使用工作流引擎，提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性、可維護性，能降低整個工程項目管理系統(tǒng)在生命周期內(nèi)的運行、維護成本。

圖5

參考文獻：

［1］苗蒲,趙霽.針織企業(yè)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計及其優(yōu)化研究［J］.企業(yè)技術(shù)開發(fā),2008,27（10）：12-14.

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.085

作者簡介：韋瀛寰（1971-），男，工程師，研究方向：軟件項目管理、工作流。