面向分布应用的工作流管理系统研究与实现.pdf

面向分布应用的工作流管理系统研究与实现I摘 要在企业信息化领域，工作流程的重组和再造是当前不断变化的市场外部环境对企业内部提出的持续改进的一种需求企业之间的合作有联盟企业、虚拟企业等组织形式，这些虚拟组织的流程管理存在分布、异构、自治、动态等特点面向分布应用的工作流管理系统研究与实现即研究如何实现协同企业之间的业务协同，并设计和开发支持企业之间进行业务协同的工作流系统虚拟组织中的工作流管理系统要求引入新的平台和技术，解决工作过程管理中各应用单元分散、需集成的应用软件平台不统一等方面的问题这种支持分布应用的工作流系统并能很好兼容现有的历史遗留系统，保护用户已有投资随着网格技术的兴起和应用，利用网格技术能很好支持分布式和异构性应用的特点，采用网格技术对现有的工作流系统进行改进和完善为应用问题的解决提供一个新的可行方案面向分布应用的工作流管理系统在研究和实现上以网格技术为支撑，研究在网格平台下如何更好地支持企业的分布应用论文首先分析工作流系统的现状和应用需求，提出采用网格平台作为分布企业进行工作流管理的思路在介绍网格技术发展的后，重点介绍网格工作流系统的发展情况，以及支持网格工作流的描述语言。

论文讨论了基于有色 Petri 网的工作流定义方法，并通过形式化定义方法对网格环境下的应用资源进行描述根据网格技术的发展，工作流系统的实现采用 Web服务技术对历史遗留系统进行封装概括起来，论文取得以下方面的成果：1. 提出支持分布应用的工作流体系结构该结构采用网格技术，参照WSRF 标准，采用 Web 服务实现工作流系统所需的服务此种结构能在保留网格平台开放性的同时，具有更好的工业兼容性2. 采用有色 Petri 网对工作流进行定义利用着色 Petri 网对不同的活动进行分类，描述工作流系统中的静态结构和动态行为，并采用有色 Petri网描述网格服务，以及网格服务的执行过程3. 定义面向工作流应用的网格资源模型采用形式化描述方法定义社区资源，给出服务社区的组织资源框架模型，并对资源进行形式化定义II描述给出 Web 服务的资源组织和生命周期管理方法，以及网格工作流资源描述及调度算法4. 基于网格平台的工作流实现采用 UML 进行工作流模型的设计，并通过 XML对 UML 模型进行解析，使模型中的信息能支持工作流开发过程研究对 COM、CORBA 等原有工作流组件进行 Web 服务封装的方法，实现对历史系统的继承。

本文受到国家“863”课题“基于三维 CAD 的产品数据管理系统”(2003AA411023)的支持，完成了 Web 服务组件封装下的工作流原型系统的开发关键词：工作流，网格，Web 服务，有色 Petri 网，网格资源，历史遗留系统 封装面向分布应用的工作流管理系统研究与实现IIIABSTRACTBusiness Process Rebuilding is generated frequently in enterprise for adaptingfor changing outside environment. There are alliance and virtual organization amongenterprises, and these Virtual Organization have the characters of distributed,dynamic, heterogeneous, autonomous in application. The research of workflowsystem for distributed application focus on cooperation of business process amongenterprises, and the development of workflow system software is under the scope ofthis paper.For visual organization, the computing resources are highly heterogenous, andcomputing and data resources are geographically dispersed in differentadministrative domains with different policies for security and resource uses. Theworkflow system for distributed application should be running in this environmentand integrating with legacy workflow system. With the development of GRIDtechnology, the research on workflow has a new path to support today’ s processmanagement application in enterprises.The software system of workflow is based on GRID platform, which supportsdistributed application. At first, requirement of workflow system is discussed, andthe research activities in this field are introduced. Then, the architecture of workflow system based on GRID is built, and the WSRF(Web Services Resource Framework)is adapted for GRID. For definition of workflow, Color- Petri Net is adapted. Theformalization description for resources in GRID environment is defined. At last, theimplementation of workflow system based on GRID is introduced. Especially, themethods for encapsulating legacy system is into web services are introduced.In conclusion, this paper pays attention to four points.1. The architecture of workflow system. This architecture is based on GRID,and WSRF is adapted. All the components in system are defined as Webservices. Web Services can be deployed in GRID platform, andinterchanged with other Web services in distributed environment.2. The definition of workflow. Using Color- Petri Net, the actions are classified,and static structures and dynamic behaviors are defined. Grid services canIVbe described with Color- Petri Net, and the execution of Services can bedescribed with Color- Petri Net too.3. The model of GRID resources in workflow. Community resources aredefined in formalization. The organization resources framework model ofservices community is introduced. For Web services, resources is organized,and the lifecycle of resource is discussed. The arithmetic of GRID workflowresources is defined.4. The implementation of workflow based on GRID. The workflow system isdesigned using UML(Unified Model Langugae). UML can be parsed usingXML. For legacy workflow, just like COM workflow components andCORBA components, Web services encapsulated is a good choice.This paper is supported by National High- Tech. R∑ ∀−=− xSxSxSS)),(#),((#||||2121),(#||11SxkSk∑⋅=⋅),(#),(:#||||2121SxSxxSS≤∀≡≤ Petri 网结构包含三种重要组成部分：库所（Place，也称为位置） 、变迁 （Transition）和（Flow） 。

定义 4.1（Petri网） ：一个 Petri网结构是一个六元组),,,,,(MWKFTP=Θ，其中：（1）},...,,{21npppP =是一个有限集合，称为库所集，0≥n；（2）},...,,{21ntttT =是一个有限集合，称为变迁集，0≥m时，且Φ≠∧Φ=TPTP∪∩；（3）)()(PTTPF××⊆∪称为网的流关系，×是笛卡尔乘积若Ftpf∈=),(，则称库所p是变迁t的输入库所，t是p的输出变迁；若Fptf∈=),(,则称库所p是变迁t的输出库所，t是p的输入变迁；南京航空航天大学博士学位论文57（4）,...}3 , 2 , 1{:→PK是库所容量函数，对于∞=∈)(,iipKPp表示库所ip的容量为无穷；（5）...}3 , 2 , 1{:→FW是权（Weight）函数；（6）,...}3 , 2, 1 , 0{:→PM称为Θ的标识函数（Marking） ，对于kpMPpii=∈)(,表示库所ip里有k个标记（Token） 标识M可用一个m维向量来表示，把这个向量仍记为M，即)()(iMpMi=在实际应用中，通常用库所表示系统所处的状态，变迁表示系统发生的事件，流表示系统在一个状态下发生某个事件后进入到下一个状态。

用有向图表示 Petri 网结构时，将每个库所所画成一个小圆圈，每个变迁画成一根短线，每个标记画成一个小圆点F是图的有向弧，若Ftpf∈=),(，则从p到t画一条有向弧，反之，Fptf∈=),(时，从t到p画一条有向弧定 义4.2 （ 前 置 集 、 后 置 集 ）： 对 于TPx∪∈， 分 别 将}),(|{FxyTPyyx∈∧∈=•∪ 和}),(|{FyxTPyyx∈∧∈=•∪称为x的前置集（Preset）和后置集（Postset） ，它们的元素分别称为x的前置元和后置元y在x的前置集和后置集中出现的次数分别称为y在前置集和后置集的重复度，记为),(#xy•和),(#•xy定义 4.3（纯。