一種基于規(guī)則的柔性工作流模型的設(shè)計(jì)?

李 龍 馬樹軒 張可佳 胡亞楠

1 引言

隨著用戶對(duì)工作流系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性以及適應(yīng)性要求的提高，在需求發(fā)生變化時(shí)，如果要對(duì)傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)處理工作流程進(jìn)行修改，那么所需要的代價(jià)將會(huì)非常的高，從而導(dǎo)致很難對(duì)當(dāng)前工作流的需求變化進(jìn)行適應(yīng)［1］。由于三次采油具有開發(fā)時(shí)效性強(qiáng)，動(dòng)態(tài)分析及跟蹤調(diào)整工作強(qiáng)度大等特點(diǎn)，現(xiàn)有傳統(tǒng)的工作流體系及最簡(jiǎn)單的順序模式，工作流效率低下，不能滿足三次采油高效靈活的開發(fā)需求。

換句話說(shuō)，實(shí)際上想要的是一種動(dòng)態(tài)特性，相互之間的一種平衡狀態(tài)，在保持流程可被識(shí)別的穩(wěn)定性下與變化相結(jié)合，這就是流程的柔性。在確保用戶可以完成實(shí)際業(yè)務(wù)工作的支撐力的基礎(chǔ)上加入并結(jié)合靈活性，同時(shí)盡量將其特性增強(qiáng)［2］，這就是柔性工作流的主要目的，從而使得在現(xiàn)實(shí)工作中面對(duì)可能遇到的種種情況，比如不確定性、變化和異常等問(wèn)題，可以讓用戶更好地去應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，從而讓油田現(xiàn)場(chǎng)日常的業(yè)務(wù)處理能夠更加快捷和準(zhǔn)確，降低對(duì)流程操作人員的依賴率。

針對(duì)上述問(wèn)題，為了進(jìn)一步提高動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)人員工作效率，提高三次采油業(yè)務(wù)管理水平，探索油田開發(fā)輔助分析方法，本文以三次采油工作中涉及的業(yè)務(wù)處理以及相關(guān)服務(wù)管理為基礎(chǔ)，結(jié)合柔性工作流所獨(dú)具的特性，即靈活性強(qiáng)、效率高等特點(diǎn)，對(duì)三次采油業(yè)務(wù)處理服務(wù)進(jìn)行集成管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)工作的輔助支持，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)分析流程化、各項(xiàng)數(shù)據(jù)表單化［3］，減輕三次采油業(yè)務(wù)處理人員工作強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)三次采油精細(xì)開發(fā)的目的。

2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)是由基于規(guī)則的柔性工作流引擎來(lái)驅(qū)動(dòng)的，由于油田單位網(wǎng)絡(luò)的特殊性，所以是在C/S模式下的引擎運(yùn)行，用戶通過(guò)在客戶端上進(jìn)行操作，以此來(lái)對(duì)工作流管理或工作項(xiàng)列表功能進(jìn)行訪問(wèn)。

2.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

整個(gè)系統(tǒng)能夠?qū)θ魏蔚纳蠄?bào)隱患和下發(fā)處理意見(jiàn)及計(jì)劃進(jìn)行效率的收發(fā)，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)中的信息資源進(jìn)行組織和協(xié)調(diào)，比如：隱患詞典、工具字典、人員信息等，它們可以讓用戶在搜索自身所需的信息更加的方便、快捷，從而能夠?yàn)楣ぷ魅藛T日常工作和領(lǐng)導(dǎo)決策提供服務(wù)［4］。系統(tǒng)總的設(shè)計(jì)要求如下：

1）隱患管理的規(guī)范化、信息化：系統(tǒng)將能夠?qū)崿F(xiàn)油田各個(gè)部門、領(lǐng)導(dǎo)與員工、機(jī)關(guān)與基層之間信息互換，增強(qiáng)油田安全隱患事務(wù)的處理能力。

2）充分利用油田現(xiàn)有的各種安全隱患及相關(guān)信息資源：油田公司經(jīng)過(guò)這么多年的開發(fā)，已經(jīng)積累了大量的隱患信息，各種信息紛繁復(fù)雜，系統(tǒng)應(yīng)該建立相應(yīng)的動(dòng)態(tài)表單，滿足各種信息的運(yùn)轉(zhuǎn)、交流和共享的要求。

3）滿足工作流的智能生成：油田安全隱患的上報(bào)方式相對(duì)穩(wěn)定，基本按照隊(duì)－礦－廠－公司這樣的順序進(jìn)行上報(bào)，反之進(jìn)行處理，所以通過(guò)規(guī)則驅(qū)動(dòng)工作流的生成和運(yùn)行，可以提高工作效率、減少人員的工作強(qiáng)度。

4）實(shí)現(xiàn)無(wú)紙辦公：建立起工作流管理系統(tǒng)后，系統(tǒng)將以電子公文的形式代替手工行文，以電子報(bào)表的方式提供統(tǒng)計(jì)分析，在很大程度上節(jié)約辦公經(jīng)費(fèi)。

2.2 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

從系統(tǒng)的應(yīng)用邏輯功能角度來(lái)看，系統(tǒng)可以分為服務(wù)層、應(yīng)用層、中間件層和客戶端四層。服務(wù)器層由文件系統(tǒng)和Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成，完成工作流相關(guān)數(shù)據(jù)、規(guī)則庫(kù)的存儲(chǔ)以及相關(guān)數(shù)據(jù)的保存功能；中間件層提供工作流引擎、規(guī)則引擎、規(guī)則推理以及系統(tǒng)配置、工作流規(guī)則維護(hù)、工作流異常信息維護(hù)和處理、用戶和角色設(shè)置以及相應(yīng)的權(quán)限管理功能；應(yīng)用層提供各種業(yè)務(wù)邏輯Agent添加及版本更新等功能；客戶端程序則供普通用戶使用，完成安全隱患信息的上報(bào)、管理、維護(hù)和統(tǒng)計(jì)功能。此系統(tǒng)模型借鑒本專業(yè)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)的Agent軟件管理技術(shù)，對(duì)各個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)模塊進(jìn)行Agent軟件包裝［5］。系統(tǒng)體系如圖1。

圖1 基于規(guī)則的工作流管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

2.3 系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)分為安全隱患用戶辦公區(qū)、系統(tǒng)管理、柔性工作流引擎、規(guī)則庫(kù)等幾個(gè)大的模塊。所有的模塊都圍繞著安全隱患信息的上報(bào)、處理、返回辦理等情況，即安全隱患信息是系統(tǒng)的主要處理對(duì)象。系統(tǒng)的系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 基于規(guī)則的油田安全隱患管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

用戶管理、隱患信息管理、部門管理、權(quán)限管理和規(guī)則庫(kù)維護(hù)等構(gòu)成了安全隱患管理系統(tǒng)的系統(tǒng)維護(hù)模塊，提供了系統(tǒng)運(yùn)行的基本元素。

基于規(guī)則庫(kù)的柔性工作流引擎和推理機(jī)構(gòu)成了系統(tǒng)的辦公流程控制中心，是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分。規(guī)則庫(kù)根據(jù)油田安全隱患管理部門的實(shí)際業(yè)務(wù)辦理過(guò)程提供工作流程定義來(lái)驅(qū)動(dòng)工作流的運(yùn)行，支持工作流程的動(dòng)態(tài)改變，并通過(guò)異常規(guī)則定義處理工作流程中的異常信息，提高工作流的動(dòng)態(tài)適應(yīng)性、穩(wěn)定性等柔性特征。

2.4 系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)例

系統(tǒng)辦公管理功能包括草稿箱、上報(bào)文件欄、審批任務(wù)欄和歷史文件欄。草稿箱保存還沒(méi)有上報(bào)的隱患信息，以備信息填寫完全上報(bào)上級(jí)部門批示；上報(bào)文件欄保存此登錄用戶上報(bào)過(guò)的隱患記錄，可以根據(jù)各種條件進(jìn)行詳細(xì)查詢，包括查詢上報(bào)隱患批示狀態(tài)、批示歷史和相關(guān)處理意見(jiàn)等［6］；審批任務(wù)欄列出此用戶應(yīng)批示的由下級(jí)單位上報(bào)的或由下級(jí)轉(zhuǎn)送的隱患信息，用戶可以通過(guò)安全評(píng)估決策系統(tǒng)給出的評(píng)估參數(shù)或得分進(jìn)行隱患的批示，如填寫處理意見(jiàn)、發(fā)回處理和撤銷等操作；歷史文件欄保存以往處理完成的或已經(jīng)消項(xiàng)的隱患信息，可以根據(jù)條件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析等操作。

1）人員的組織結(jié)構(gòu)

通過(guò)對(duì)油田相關(guān)部門的研究和分析，我們把大慶油田公司的組織結(jié)構(gòu)橫向分為四級(jí)邏輯層次，即作業(yè)隊(duì)－采油礦－采油廠－油田公司。這四級(jí)分別包括了與其職能類似的業(yè)務(wù)部門，根據(jù)RWf M組織模型的定義，每個(gè)部門下設(shè)若干個(gè)崗位，每個(gè)崗位可以有多個(gè)從業(yè)人員，其具有不同的角色功能［7］。如圖3表示了采油廠下屬安全環(huán)保部的部分組織結(jié)構(gòu)。

圖3 采油廠的安全環(huán)保部部分組織結(jié)構(gòu)圖

圖中采油廠下設(shè)一個(gè)安全環(huán)保部，這個(gè)安全環(huán)保部包括兩個(gè)具體職能組：安全操作檢查組和設(shè)備安全組；設(shè)備安全組下設(shè)井下安全檢查員崗位，這個(gè)崗位具有安全檢查角色；安全環(huán)保部主任也隸屬于安全環(huán)保部這個(gè)部門，其具有安全生產(chǎn)辦主任這個(gè)角色，具有安全隱患審批、核查、整改措施制定等相應(yīng)功能。

2）系統(tǒng)的資源結(jié)構(gòu)

通過(guò)分析，本文把安全隱患相關(guān)信息具體分成安全隱患的歷史文檔資料、后期安全隱患數(shù)據(jù)庫(kù)資料、新建立的安全生產(chǎn)隱患數(shù)據(jù)詞典和根據(jù)安全隱患詞典新建立的數(shù)據(jù)庫(kù)及其數(shù)據(jù)四類安全隱患資源，其余油田資源包括人員組織信息、設(shè)備信息、作業(yè)區(qū)分別圖等。這些信息及數(shù)據(jù)資料等構(gòu)成了系統(tǒng)資源結(jié)構(gòu)的基本組成元素［8～9］。如圖4所示。

安全隱患詞典的調(diào)用主要是根據(jù)詞典確定實(shí)際發(fā)生隱患的級(jí)別、類型，以便上報(bào)任務(wù)的信息進(jìn)行自動(dòng)填寫、隱患上報(bào)緊急程度的確認(rèn)等工作，是非獨(dú)占性操作。

歷史文檔文件的占用是對(duì)以往已經(jīng)存在的紙制和圖片類資料進(jìn)行操作，主要有歷史信息查閱（非獨(dú)占性操作）、歷史信息更新、添加（獨(dú)占性操作）等。

對(duì)于安全隱患的數(shù)據(jù)庫(kù)歷史資料，因?yàn)樯婕暗疆悩?gòu)、分布的特點(diǎn)，系統(tǒng)采用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)原理進(jìn)行管理，對(duì)不同地點(diǎn)、不同類型的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)歷史數(shù)據(jù)的不可更改性，系統(tǒng)增加了對(duì)歷史數(shù)據(jù)修改的補(bǔ)充數(shù)據(jù)庫(kù)，所有對(duì)數(shù)據(jù)的修改都存入補(bǔ)充數(shù)據(jù)庫(kù)，維護(hù)了歷史數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性。

圖4 系統(tǒng)資源結(jié)構(gòu)圖

因?yàn)橛吞锕疽延腥藛T、組織、設(shè)備的信息庫(kù)，所以系統(tǒng)在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理中心的基礎(chǔ)上對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用。

對(duì)新建立的安全隱患詞典和安全隱患信息數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)采用Oracle9i數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)，并建立Oracle包裝器，通過(guò)給Oracle包裝器發(fā)送SQL指令來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的維護(hù)操作［10］。

對(duì)于其它信息及物理資源，如具體業(yè)務(wù)應(yīng)用程序、電子郵件系統(tǒng)等的整合，則由系統(tǒng)的用戶操作Agent完成。

2.5 系統(tǒng)規(guī)則庫(kù)的構(gòu)成和維護(hù)

1）流程規(guī)則的定義

因?yàn)殡[患處理方式的不確定性，要想用事先定義好的流程信息來(lái)驅(qū)動(dòng)工作流引擎是不現(xiàn)實(shí)的，所以通過(guò)基于規(guī)則的工作流引擎，由用戶通過(guò)選擇下一步適用的規(guī)則路由，來(lái)驅(qū)動(dòng)工作流的順利進(jìn)行［11］。因此系統(tǒng)把流程中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)表單的各種狀態(tài)和其它的狀態(tài)信息確定規(guī)則表，并根據(jù)特定算法給出每條規(guī)則的可信度因子，即權(quán)值，規(guī)則庫(kù)結(jié)構(gòu)如表1。

表1 流程規(guī)則定義

2）異常規(guī)則的定義

此系統(tǒng)主要的異常主要是流程的執(zhí)行異常，即指由于動(dòng)態(tài)修改了工作流的流程定義規(guī)則而導(dǎo)致的工作流執(zhí)行過(guò)程中的錯(cuò)誤。系統(tǒng)對(duì)異常的處理方式可以描述為：當(dāng)工作流執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)異常時(shí)，首先搜索異常規(guī)則庫(kù)，如果找到對(duì)應(yīng)的處理方法，則直接執(zhí)行該處理；如果沒(méi)有找到對(duì)應(yīng)的處理方法，則轉(zhuǎn)為人工干預(yù)模式，手工處理異常，并維護(hù)異常規(guī)則庫(kù)［12］；處理的結(jié)果可以使流程繼續(xù)執(zhí)行或重新執(zhí)行，異常規(guī)則定義如表2。

3）系統(tǒng)規(guī)則庫(kù)的維護(hù)

規(guī)則庫(kù)的維護(hù)即規(guī)則的編輯和檢查，知識(shí)編輯功能包括知識(shí)插入、修改、刪除。規(guī)則的檢查功能（包括有效性、完整性、一致性檢查），就是檢測(cè)出規(guī)則不合語(yǔ)法的部分，指出錯(cuò)誤，并提供用戶糾正錯(cuò)誤的環(huán)境，然后再檢測(cè)，再修改，直到規(guī)則正確或被放棄為止，以保證規(guī)則庫(kù)滿足有效性、完整性和一致性。

表2 異常規(guī)則定義

規(guī)則庫(kù)的有效性檢驗(yàn)是指發(fā)現(xiàn)并刪除那些在推理速度和知識(shí)庫(kù)容量之間折中時(shí)對(duì)提高效率沒(méi)有或很少有貢獻(xiàn)的冗余規(guī)則。規(guī)則庫(kù)的孤立規(guī)則檢驗(yàn)是指在庫(kù)中的有寫規(guī)則可能脫離整個(gè)推理網(wǎng)絡(luò)而存在，其前提是不可觸發(fā)的或結(jié)論是不可正視的，而使其永遠(yuǎn)不被調(diào)用，對(duì)這樣的規(guī)則，要想辦法或者刪除，或者使其進(jìn)一步連通。規(guī)則庫(kù)的操作一般有三種：添加規(guī)則、刪除規(guī)則和修改規(guī)則［13］。

添加規(guī)則：系統(tǒng)在接到添加規(guī)則的命令后，要對(duì)命令的合理性進(jìn)行確認(rèn)，通常這種確認(rèn)的過(guò)程需要AD算法等來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

刪除規(guī)則：刪除規(guī)則可能會(huì)使推理鏈路變的不完整，所以采取如下策略進(jìn)行維護(hù)，即刪除之前，與“專家”進(jìn)行某種方式的協(xié)商，確定是否需要?jiǎng)h除，然后檢查該規(guī)則的刪除能否造成規(guī)則庫(kù)的大片分割，若不能，則刪除，否則應(yīng)在此規(guī)則上進(jìn)行修改，盡量避免推理鏈路的不完整。

修改規(guī)則：修改規(guī)則會(huì)產(chǎn)生與刪除規(guī)則相同的后果，但修改規(guī)則的實(shí)質(zhì)是對(duì)前提或結(jié)論的替換，可以歸結(jié)為一個(gè)刪除命令和一個(gè)添加命令的復(fù)合。

2.6 基于規(guī)則的工作流的產(chǎn)生和運(yùn)行實(shí)例

系統(tǒng)的使用者可以分為隊(duì)－礦－廠－公司四級(jí)，隱患的上報(bào)流程比較清晰，一般是從下級(jí)單位向上申報(bào)，即可由隊(duì)級(jí)單位向礦級(jí)單位上報(bào)，礦級(jí)單位既可以繼續(xù)向廠或公司申報(bào)，也可以即時(shí)進(jìn)行審核，發(fā)回隊(duì)級(jí)單位進(jìn)行隱患處理，消除隱患，流程如圖5。

圖5 油田安全隱患處理部分流程圖

工作流的驅(qū)動(dòng)工作由規(guī)則庫(kù)來(lái)完成，即工作流的每一步運(yùn)行由具體的一條流程定義規(guī)則驅(qū)動(dòng)，每一條活動(dòng)完成后，繼續(xù)選擇下一步的驅(qū)動(dòng)規(guī)則（這即可以由工作流引擎自動(dòng)選擇，也可以由用戶自行決定）。

在此系統(tǒng)有如下一個(gè)流程實(shí)例，此工作流實(shí)例的流程如圖6。

圖6 工作流實(shí)例運(yùn)行流程圖

1）由采油一廠某作業(yè)隊(duì)發(fā)起一個(gè)隱患上報(bào)信息，此時(shí)推理機(jī)采用規(guī)則R2，Submit Form（Form ID，Si，“隊(duì)”，“礦”），開始一個(gè)新的工作流實(shí)例，即此表單已經(jīng)在規(guī)則工作流引擎的監(jiān)控下，下一步應(yīng)由此隊(duì)級(jí)單位的上級(jí)部門，某采油礦審查此隱患情況。

2）推理機(jī)進(jìn)行事實(shí)庫(kù)的匹配，以后每次應(yīng)用新規(guī)則，推理機(jī)都會(huì)在此規(guī)則的模式集中進(jìn)行匹配，查找相應(yīng)的推理事實(shí)，即如果有符合事實(shí)的模式，則根據(jù)已有模式進(jìn)行流程的流轉(zhuǎn)，否則，把新事實(shí)添加到事實(shí)庫(kù)中（以下各步假設(shè)沒(méi)有符合的事實(shí)）。某采油礦根據(jù)推理機(jī)的推導(dǎo)應(yīng)該處理此隱患信息，所以激發(fā)規(guī)則R9。

3）在處理的過(guò)程中有參數(shù)Next Rule，由采油礦進(jìn)行確定，是繼續(xù)向上匯報(bào)還是發(fā)回處理或者重錄，此實(shí)例中采油礦決定此隱患信息發(fā)回重錄，根據(jù)推理機(jī)的推導(dǎo)激發(fā)規(guī)則R6。

4）規(guī)則工作流引擎跟據(jù)推理機(jī)的推導(dǎo)得知此隱患發(fā)回給作業(yè)隊(duì)進(jìn)行隱患信息的重錄，作業(yè)隊(duì)根據(jù)審批意見(jiàn)進(jìn)行隱患信息的重新填寫，決定重新上報(bào)，激發(fā)規(guī)則R2。

5）采油礦得到修改后的隱患信息，決定繼續(xù)向采油廠進(jìn)行隱患的匯報(bào)，激發(fā)規(guī)則R2。

6）采油廠收到采油礦上報(bào)的隱患信息，此隱患的處理不在廠級(jí)單位的處理范圍內(nèi)，繼續(xù)向油田公司匯報(bào)，激發(fā)規(guī)則R2。

7）油田公司收到此隱患信息，給出詳細(xì)的隱患解決方案，交采油廠具體負(fù)責(zé)辦理，激發(fā)規(guī)則R4。

8）采油廠收到隱患解決方案，指定整改措施，交由采油礦具體實(shí)施，激發(fā)規(guī)則R4。

9）采油礦根據(jù)整改措施，具體辦理，并把辦理結(jié)果上報(bào)采油廠，激發(fā)規(guī)則R5。

10）采油廠收到隱患的處理結(jié)果，此隱患已經(jīng)消除，把隱患處理結(jié)果上報(bào)油田公司，激發(fā)規(guī)則R5。

11）油田公司收到隱患的處理結(jié)果，進(jìn)行隱患的歸檔，激發(fā)規(guī)則R11。

12）工作流結(jié)束。

3 結(jié)語(yǔ)

本文提出了基于規(guī)則的一種柔性工作流模型的設(shè)計(jì)，針對(duì)三次采油業(yè)務(wù)日常開發(fā)管理上的應(yīng)用，目的是建立動(dòng)態(tài)高效的業(yè)務(wù)處理模型。通過(guò)構(gòu)建柔性工作流模型等手段消除現(xiàn)有因業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)復(fù)雜度在日常業(yè)務(wù)處理中的混亂現(xiàn)象。結(jié)合專家規(guī)則庫(kù)讓系統(tǒng)自主性的實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的處理，解決日常業(yè)務(wù)處理的低效問(wèn)題。同時(shí)將三采業(yè)務(wù)細(xì)化拆分，以組件形式加以組合實(shí)現(xiàn)，最終達(dá)到減輕三次采油日常業(yè)務(wù)處理人員工作強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)三次采油精細(xì)開發(fā)的目的。

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