國內外工作流研究及應用進展

1、國內外工作流研究及應用進展聞立杰清華大學軟件學院 信息系統(tǒng)與工程研究所內容p 工作流與業(yè)務工作流與業(yè)務流程流程p 工作流技術發(fā)展歷史工作流技術發(fā)展歷史p 工作流技術定位與內涵工作流技術定位與內涵p 誰在推動工作流？誰在推動工作流？p 工作流的建模理論工作流的建模理論p 工作流的企業(yè)應用工作流的企業(yè)應用2三度普利策獎得主三度普利策獎得主ThomasThomas L. FriedmanL. Friedman在在世界是平的世界是平的一一書中在論述書中在論述“碾平世界的碾平世界的1010大動力大動力”時寫到：時寫到：“第第3 3大動力大動力工作流軟件：讓你我的工作流軟件：讓你我的應用軟件相互對話應用軟

2、件相互對話”3創(chuàng)世紀:平坦世界的平臺出現(xiàn)了1.1. 我們需要在這里做個簡單回顧，因為在這個時候我們需要在這里做個簡單回顧，因為在這個時候2020世紀世紀9090年代中期年代中期平坦世界的平臺已經開始出現(xiàn)平坦世界的平臺已經開始出現(xiàn)了。首先，柏林墻的倒塌、了。首先，柏林墻的倒塌、WindowsWindows視窗的開啟、視窗的開啟、內容的數(shù)字化和網絡瀏覽器的推廣極大地促進了人和內容的數(shù)字化和網絡瀏覽器的推廣極大地促進了人和人的交流，而人的交流，而工作流軟件工作流軟件則則是將應用軟件聯(lián)系在了一是將應用軟件聯(lián)系在了一起，這樣人們就可以得以處理所有數(shù)字化的內容，并起，這樣人們就可以得以處理所有數(shù)字化的內容

3、，并且以前所未有的方式使用計算機和網絡。且以前所未有的方式使用計算機和網絡。4創(chuàng)世紀:平坦世界的平臺出現(xiàn)了2.2. 這種人和人之間交流的新水平再加上以網絡為基礎的這種人和人之間交流的新水平再加上以網絡為基礎的應用軟件間的應用軟件間的工作流程序工作流程序就會創(chuàng)造一個具有多種合作就會創(chuàng)造一個具有多種合作形式的全球新平臺，這是世界變平的創(chuàng)世紀時刻，這形式的全球新平臺，這是世界變平的創(chuàng)世紀時刻，這意味著一切都開始成型，雖然世界真正變平還尚需時意味著一切都開始成型，雖然世界真正變平還尚需時日，但人們在這個時刻已經感到了很多變化。忽然之日，但人們在這個時刻已經感到了很多變化。忽然之間，人們發(fā)現(xiàn)，他們可以和

4、世界更多地方的更多人展間，人們發(fā)現(xiàn)，他們可以和世界更多地方的更多人展開分工合作，并且分享更多類型的知識。開分工合作，并且分享更多類型的知識。摘自：世界是平的中譯本 湖南科學技術出版社，2006年11月5我們身邊的業(yè)務流程迎新流投稿流評獎流答辯流審批流請假流報銷流看病流看病流 6企業(yè)業(yè)務流程1.1.付款單審批流程：付款單審批流程：采購員打單采購員打單-采購經理審批采購經理審批-財務經理審批財務經理審批-總經理審批總經理審批 然后由出納對付款單制單。然后由出納對付款單制單。 公司公司采購員在法國打了付款單后，由采購經理在廣州對付款單進行一級審批，采購員在法國打了付款單后，由采購經理在廣州對付款單進

5、行一級審批，然后由財務經理在北京進行二級審批，然后由總經理在美國進行三級終審然后由財務經理在北京進行二級審批，然后由總經理在美國進行三級終審，然，然后后由出納將付款單導出到網上銀行，銀行支付后出納生成憑證。由出納將付款單導出到網上銀行，銀行支付后出納生成憑證。 2.2.報銷單審批流程：報銷單審批流程：業(yè)務員打單業(yè)務員打單-部門經理審批部門經理審批-財務經理審批財務經理審批-總經理審批總經理審批 然后由出納對報銷單制單。然后由出納對報銷單制單。 7汽車保險索賠流程p 客戶索賠申請由汽車毀損（Car Damage）索賠處理部門記錄記錄。p 此后，CD部門將索賠申請分為簡單索賠和復雜索賠簡單索賠和復

6、雜索賠。簡單索賠包括兩項任務：檢查檢查保險紀錄保險紀錄, ,并致電修理廠致電修理廠，這兩項任務并行執(zhí)行。復雜索賠包括三項任務：檢查保檢查保險紀錄險紀錄，檢查損壞紀錄檢查損壞紀錄，以及致電修理廠致電修理廠,這三項任務順序依次執(zhí)行。p 在上述兩項或三項任務執(zhí)行完畢后,由CD部門作出決策, 同意同意或否決否決。若為“同意”，由金融部門(Financial Department)進行賠償賠償。p 不論如何決策，CD部門都會給客戶回復信件回復信件。8業(yè)務過程與工作流p 業(yè)務過程業(yè)務過程 Bussiness ProcessBussiness Process指組織中工作流轉過程（指組織中工作流轉過程（任務根

7、據(jù)它們之間任務根據(jù)它們之間客客觀存在觀存在的依賴關系次序發(fā)生）的依賴關系次序發(fā)生）業(yè)界也常稱之為業(yè)務流程業(yè)界也常稱之為業(yè)務流程p 工作流工作流 WorkflowWorkflow業(yè)務過程的形式化描述即為業(yè)務過程的形式化描述即為工作流工作流，或者說，或者說，用計算機理解的語言描述的業(yè)務過程用計算機理解的語言描述的業(yè)務過程，是，是可執(zhí)可執(zhí)行的業(yè)務過程（行的業(yè)務過程（Executable Business Executable Business ProcessProcess）9The BPM lifecycleM. Dumas, W. van der Aalst, A. ter Hofstede, P

8、rocess-Aware Information Systems: Bridging People and Software through Process Technology, John Wiley & Sons, 2005 process design process implementationdiagnosisprocessenactmentProjectManagementToolsBusinessProcessModellingToolsWorkflowManagementSystems10內容p 工作流與業(yè)務流程工作流與業(yè)務流程p 工作流技術工作流技術發(fā)展歷史發(fā)展歷史p

9、 工作流技術定位與內涵工作流技術定位與內涵p 誰在推動工作流？誰在推動工作流？p 工作流的建模理論工作流的建模理論p 工作流的企業(yè)應用工作流的企業(yè)應用11工作流（技術）起源工作流技術起源于工作流技術起源于19701970年代中期辦公自年代中期辦公自動化領域的研究工作。動化領域的研究工作。人們對工作流技術充滿著強烈樂觀情緒，人們對工作流技術充滿著強烈樂觀情緒，研究者普遍相信通過研究者普遍相信通過辦公流程自動化辦公流程自動化（主（主要是辦公文檔自動傳遞），可以帶來辦公要是辦公文檔自動傳遞），可以帶來辦公效率的巨大改善。效率的巨大改善。然而，這種期望當時并沒有成為現(xiàn)實。其然而，這種期望當時并沒有成為

10、現(xiàn)實。其原因在于，辦公室使用原因在于，辦公室使用個人計算機個人計算機尚未被尚未被社會接受，社會接受，網絡技術網絡技術還不普遍，還不普遍，開發(fā)者開發(fā)者還還不不了解工作流（群件）技術了解工作流（群件）技術的需求與缺陷。的需求與缺陷。 12工作流（技術）發(fā)展19831983年至年至19851985年間，工作流技術首先在圖像處理領年間，工作流技術首先在圖像處理領域得到成功。域得到成功。19901990年后年后，流程再造（，流程再造（BPRBPR）技術引發(fā)了企業(yè)）技術引發(fā)了企業(yè)“毛毛毛毛蟲變蝴蝶蟲變蝴蝶”革命，工作流技術進入新階段。革命，工作流技術進入新階段。James AJames AChampy C

11、hampy MichaelMichaelHammer Hammer 1910s1910s1990s1990s2000s2000s13工作流（技術）繁榮 進入進入二十一世紀二十一世紀，隨著，隨著ICTICT技術的廣泛應用，技術的廣泛應用，IBMIBM、MicrosoftMicrosoft、OracleOracle、BEABEA、SAPSAP等大力發(fā)展工作等大力發(fā)展工作流技術。流技術。 Windows Windows 為為開發(fā)人員開發(fā)人員提供了可擴展的工作流提供了可擴展的工作流框架框架Windows Workflow FoundationWindows Workflow Foundation。14

12、 基于BPEL4WS的業(yè)務流程管理軟件 協(xié)調已有的各個子服務，最終實現(xiàn)服務組合的目的 JDeveloper開發(fā)環(huán)境支持開發(fā)環(huán)境支持基于流程的基于流程的Web服務組裝服務組裝1516 JBPMJBPM 一個基于J2EE的輕量級可擴展工作流管理系統(tǒng) JBoss企業(yè)中間件平臺的一個組成部分 與Eclipse緊密集成工作流開發(fā)工具成為工作流開發(fā)工具成為Eclipse的重要插件的重要插件16內容p 工作流與業(yè)務流程工作流與業(yè)務流程p 工作流技術發(fā)展歷史工作流技術發(fā)展歷史p 工作流技術定位與內涵工作流技術定位與內涵p 誰在推動工作流？誰在推動工作流？p 工作流的建模理論工作流的建模理論p 工作流的企業(yè)應用

13、工作流的企業(yè)應用17適用領域組織軟件/企業(yè)軟件，而非個人軟件。計算學科中（CC2005）對信息系統(tǒng)即組織軟件/企業(yè)軟件給出了明確定義。如ERP/CRM/SCM/PDM/OA/eG/eC因為，對企業(yè)（特別是大型企業(yè)）而言，1.業(yè)務流程越來越重要2. 業(yè)務流程越來越復雜3. 業(yè)務流程越來越易變 18與管理工程的關系產出投入外 部環(huán) 境轉 變 過 程計劃組織人事領導控制過程建模組織建模模型運行活動監(jiān)督分析改進業(yè)業(yè)務務過過程程管管理理B BP PMM工工作作流流技技術術WWF FT T人空人空間間機器空機器空間間耦合耦合信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)組織系統(tǒng)組織系統(tǒng)信息化企業(yè)信息化企業(yè)管理管理技術技術19流程執(zhí)行模

14、型驗證診斷分析變更/改進流程建模流程監(jiān)控業(yè)務流程管理生命周期業(yè)務流程管理BP ManagementBP ModelingBP ValidationBP AutomationBA MonitoringBA MonitoringBP IntelligenceBP Intelligence = =Mining+Mining+ OLAP OLAPBP Improvement=Change =Change ManagementManagement20工作流技術支持流程自動執(zhí)行（即業(yè)務過程自動化支持流程自動執(zhí)行（即業(yè)務過程自動化BPABPA）是工作流技術的起點）是工作流技術的起點，為業(yè)務，為業(yè)務過程全生命

15、周期管理提供過程全生命周期管理提供ITIT技術支持是工作流技術的發(fā)展方向。技術支持是工作流技術的發(fā)展方向。工作流建模技術工作流建模技術模型驗證技術模型驗證技術工作流引擎技術工作流引擎技術活動監(jiān)控技術活動監(jiān)控技術分析挖掘技術分析挖掘技術診斷評價技術診斷評價技術過程變更技術過程變更技術其研究核心是工作流模型其研究核心是工作流模型在管理領域叫業(yè)務流程，在管理領域叫業(yè)務流程，在技術領域叫工作流。在技術領域叫工作流。不影響理解的情況下可以混用。不影響理解的情況下可以混用。工作流技術包括：工作流技術包括：21與軟件工程的關系傳統(tǒng)軟件工程傳統(tǒng)軟件工程現(xiàn)代軟件工程現(xiàn)代軟件工程系統(tǒng)設計系統(tǒng)設計編碼實現(xiàn)編碼實現(xiàn)測

16、試部署測試部署需求分析需求分析維護升級維護升級系統(tǒng)設計系統(tǒng)設計編碼實現(xiàn)編碼實現(xiàn)測試部署測試部署需求分析需求分析維護升級維護升級橄欖型 啞鈴型 軟件開發(fā)難點與工軟件開發(fā)難點與工作量作量由由“系統(tǒng)設計、編系統(tǒng)設計、編碼實現(xiàn)、測試部署碼實現(xiàn)、測試部署”轉向轉向“需求分析、需求分析、維護升級維護升級”。當前困惑：當前困惑：“沒有沒有做不到的軟件、只做不到的軟件、只有想不到的軟件有想不到的軟件”，“軟件開發(fā)趕不上軟件開發(fā)趕不上需求變化需求變化”。構構造造時時運運行行時時22與軟件工程的關系(c1)企業(yè)軟件需求及其變化都源于企業(yè)業(yè)務企業(yè)業(yè)務過程（也稱為業(yè)務流程）本質是身處其中的員工不斷進行互動（互動媒介是

17、信息和/或物質）的網絡，是企業(yè)凝聚人類勞動而創(chuàng)造價值的過程。工作流技術為（過程感知的）企業(yè)軟件需求分析和維護升級階段提供一種技術手段顧問咨詢 需求分析 業(yè)務過程建模支持服務 維護升級 過程模型變更23工作流技術帶來了大型企業(yè)信息系統(tǒng)變革現(xiàn)在，人們將基于工作流現(xiàn)在，人們將基于工作流技術開發(fā)的信息系統(tǒng)稱為技術開發(fā)的信息系統(tǒng)稱為過程感知的信息系統(tǒng)（過程感知的信息系統(tǒng)（PAISPAIS）Process-Aware InformationProcess-Aware InformationSystemSystem，PAISPAIS是是ISIS的一種類型的一種類型24PAIS體系結構示意圖Data Base

18、 ServerWorkflow ServerJWFCJava ClientEnter- ManagerData MProc MProposed by Wang Jianmin in 2007用戶展現(xiàn)層業(yè)務邏輯層業(yè)務數(shù)據(jù)層JDBC25WFMS為PAIS帶來了什么？通過工作流模型，PAIS“感知”到了：業(yè)務流程（或工作程序），即實現(xiàn)某類業(yè)務目標所需要完成的任務及其依賴關系通過工作流引擎，PAIS“感知”到了： 每個業(yè)務流程實例（即業(yè)務過程的一次執(zhí)行），包括任務路由信息（包括哪些任務被跳過了），任務起始時間、完成時間，任務完成人，任務創(chuàng)建、修改、訪問數(shù)據(jù)，WFMS為PAIS帶來了“任務”這一基礎管理

19、概念26工作流系統(tǒng)體系結構WfMCWfMC參考模型參考模型WFMSWFMS工作流管理系統(tǒng)工作流管理系統(tǒng)工作流系統(tǒng)工作流系統(tǒng)27過程定義工具集（構造時） Process Editor (GUI) Establish process definitions Model routing structure Support version management Define case attributes Task specification lOrganization Definition ToolCreate resource classes (role and unit)Manage any s

20、pecific characteristics of a resource classManage relationship between the various resource classeslProcess Analysis ToolSyntax checkingSemantic checkingPerformance evaluations28工作流引擎（運行時） Workflow Engine/Server Creating and removing workflow instances Routing workflow instances Managing workflow in

21、stance attributes Submitting work items to the correct resources Invoking application software Recording history data 29基于WFMS的應用系統(tǒng)開發(fā)EAI30宏編程：Mega-programmingLarge-scale Interoperation and Composition: a move from coding as the focus of programming to a focus on composition based on a very-high leve

22、l (mega-) programming language for software module composition From the Keynote of Petri Net 2008 by AlonsonFellow, American College of Medical Informatics (ACMI) of AMIA, 1984.Fellow, Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), 1992.Fellow, Association for Computing Machinery (ACM), 19

23、95. Gio WiederholdProfessor (Emeritus) of Computer ScienceComputer Science, , MedicineMedicine, and , and Electrical EngineeringElectrical Engineering 31基于WFMS的軟件系統(tǒng)32工作流系統(tǒng)應用場景1Person-to-Application工作流引擎工作流引擎33工作流系統(tǒng)應用場景2Person-to-Person工作流引擎工作流引擎34工作流系統(tǒng)應用場景3Application-to-ApplicationWeb Service Orche

24、stration，服務編制服務編制工作流引擎工作流引擎35誤區(qū)：工作流技術解決一切不適合的場景不適合的場景無明顯流程概念的個人軟件系統(tǒng)（如繪圖無明顯流程概念的個人軟件系統(tǒng)（如繪圖工具、閱讀器、工具、閱讀器、OfficeOffice軟件、理財軟件）軟件、理財軟件）業(yè)務流程簡單、固定；或雖然復雜、易變，業(yè)務流程簡單、固定；或雖然復雜、易變，但是管理粗放，混亂的企業(yè)。即先合理化，但是管理粗放，混亂的企業(yè)。即先合理化，再自動化、數(shù)字化再自動化、數(shù)字化36內容p 工作流與業(yè)務流程工作流與業(yè)務流程p 工作流技術發(fā)展歷史工作流技術發(fā)展歷史p 工作流技術定位與內涵工作流技術定位與內涵p 誰在推動工作流？誰在推

25、動工作流？p 工作流的建模理論工作流的建模理論p 工作流的企業(yè)應用工作流的企業(yè)應用37標準化組織現(xiàn)狀 WfMC-Workflow Management Coalition, Founded in August，1993 OMG-Object Management Group BPMI-Business Process Management Initiative,Found in 2000, Merged with OMG In June of 2005 OASIS-Organization for the Advanced of Structured Information Standard

26、W3C-World Wide Web ConsortiumBPMI.org 38軟件龍頭企業(yè)MQSeries WorkowStaffware Process Suite(Staffware Corp.) TeamWARE Flow (Fujitsu)Adobe Workflow Server Domino WorkflowTIB/InConcert (TIBCO)FLOWer(Pallas Athena)Oracle WorkflowBizTalk Server 39活躍的學術研究團隊 總體上看，工作流技術研究歐洲比美國活躍，歐洲以荷蘭、德國為代表，澳洲、印度進步很快，美國也越來越重視。荷蘭

27、Einhoven University of Technology Prof. Wil van der Aalst澳洲 Queensland University of Technology Prof. Michael Rosemann and Prof. Arthur ter Hofstede 美國 IBM T.J. Watson Research Center 美國 OMG 等工業(yè)組織40學科歸屬 工作流技術是典型的交叉學科，按照CC2005的計算學科分支體系歸為信息系統(tǒng) 代表性學術期刊（2007年影響因子） MIS QUARTERLY （5.826)、 IEEE TRANS ON INF

28、ORMATION THEORY（2.315）、INFORMATION SCIENCES （2.147）、ACM TRANS ON INFORMATION SYSTEMS(1.969) 數(shù)據(jù)管理是信息系統(tǒng)的重要、基礎內容，因此工作流技術又成為數(shù)據(jù)庫方向的一個重要分支 代表性學術期刊（2007年影響因子） VLDB JOURNAL(3.818)、DATA MINING AND KNOWLEDGE DISCOVERY(2.420)、ACM TRANSACTIONS ON DATABASE SYSTEMS(2.078) 最高級別的專門國際會議 International Conference on B

29、usiness Process Management 41內容p 工作流與業(yè)務流程工作流與業(yè)務流程p 工作流技術發(fā)展歷史工作流技術發(fā)展歷史p 工作流技術定位與內涵工作流技術定位與內涵p 誰在推動工作流？誰在推動工作流？p 工作流的建模理論工作流的建模理論p 工作流的企業(yè)應用工作流的企業(yè)應用42控制流建?；締栴}基本問題工作流由哪些任務組成，這些任務間依賴工作流由哪些任務組成，這些任務間依賴關系怎樣關系怎樣工作內容工作內容確定工作流的任務集合確定工作流的任務集合確定任務之間的依賴關系確定任務之間的依賴關系43任務間的基本關系任務間的基本關系？任務間的基本關系？R R P(T)XP(T)P(T)XP(T)1.順序2.并發(fā)3.同步4.選擇5.合并一個任務執(zhí)行完成后，總是觸發(fā)一組一個任務執(zhí)行完成后，總是觸發(fā)一組 （兩個以上）任務（并行）執(zhí)行（兩個以上）任務（并行）執(zhí)行一個任務執(zhí)行完成后，在一組任務中一個任務執(zhí)行完成后，在一組任務中選擇某一個任務執(zhí)行選擇某一個任務執(zhí)行44相關建模理論PetriPetri網網 圖形化、形式化、簡潔化圖形化、形式化、簡潔化Pi驗算 形式化、非圖形BPMN 圖形化、非形式化、不可執(zhí)行BPEL 非圖形化、非形式化、可執(zhí)行EPC 圖形化、可執(zhí)行、業(yè)界常用XPDL WfMC、圖形化、可執(zhí)行UML AD 軟件工程領域常用YAWL 圖示化、可執(zhí)行45Pe