４ＰＪ ， 刀 Ⅳ■ ＿ 基于有向图的 工作流模型的设计与实现 摘要：文章通过定义环节节点、有向边构建了基于有向图 的工作流模型，利用此模型可以直观地、清晰地表达各种业务 工作过程，以解决传统工作流模型在过程表达方面的不足，并 结合信息系统开发实例进行了设计和实现。 关键词：有向图；环节节点；工作流模型；设计实现 工作流模型是对业务过程的抽象表示，工作流模型必须能 清楚的表达～个流程的具体的构成。一般的流程，大都只需要 通过语言或文字就可以表达清楚，并不需要建立流程模型。但 是为了能够让计算机也理解定义的流程，实现业务流程的工作 流管理，业务流程需要建立明确的模型，其质量直接影响整个 工作流管理系统的应用范围和对变化的适应能力。现有的工作 流建模方法在表达业务过程时，存在业务过程表达不完整…、 表达不直观（如Ｐｅ—ｔｒｉ网建模方法ｆ２ ）及不能准确表达活动之间 协调关系等不足，因此，本文提出了基于有向图的工作流建模 方法，以解决流程表达问题。 １ Ｉ：作流过程模型设计 目前市场上有很多的工作流产品，它们的工作流模型也各 有特色：流程图，状态图，活动网络图，Ｐｅｒｔｉ网以及Ｋｅｌｌｅｒ等 提出的ＥＰＣＭ事件过程链模型［３１１ 。基于有向图的模型，比较 直观，容易理解。所以，这里我们采用有向图的模型，将业务 中的工作流程转化为有向图中的节点、有方向的边。 １．１有向图理论 对基于有向图理论的工作流模型，我们作如下定义【５】： （１）有向图Ｇ＝（Ｎ，Ｌ）为一个二元组，Ｎ＝（ｎｌ、ｎ２、ｎ３．… ａｓ）为节点集合，Ｌ：｛１１，１２，１３ …１５）为有向边集合，其中 １ １＿（ｎｊ，ｎｋ）为从ｎｊ指向ｎｋ的有向边，ｎｊ，ｎｋ∈Ｎ。 （２）对于任意ｎｉ，ｎｉ∈Ｎ．若有有向边Ｉ＝（ｎｉ，ｎｉ）∈Ｌ，则ｎ 为ｎｊ的一个前驱节点，ｎｊ为ｎｉ的一个后继节点，１称为ｎｉ的一 个输入有向边，或者ｎｉ的一条输出有向边。 （３）若Ｎ’包含于Ｎ，且Ｎ’＝（ｎ’Ｉ《ｎ’，ｎ）∈Ｌ），则Ｎ’为 节点ｎ的前驱节点集，记为Ｐｒｅ（ｎ）。 （４））若Ｎ’包含于Ｎ，且Ｎ’＝（ｎ Ｊ（ｎ，ｎ’）∈Ｌ｝，则Ｎ’ 为节点ｎ的后继节点集，记为Ｐｏｓｔ（ｎ）。 （５节点状态５】对于任意ｎ∈Ｎ，有状态函数Ｓｔａｔｅ（ｎ）＝ｆ０，１）Ｉ 当节点ｎ处于非执行状态时，Ｓｔａｔｅ（ｎ）＝０；当节点ｎ处于执行状 态时Ｓｔａｔｅ（ｎ）＝１。初始时刻，任意Ｓｔａｔｅ（ｎ）＝０。 （６）转移函数：对于任意Ｉ∈Ｌ有转移函数Ｔｒａｎｓ（Ｉ）＝｛Ｏ，Ｉ）： 如果Ｔｒａｎｓ（Ｉ）＝ｌ，则有向边ｌ容许发生转移（是否发生转移，则 要取决于后面的演进规则），如果Ｔｒａｎｓ（１）＝Ｏ，则有向边不能发 生转移。 （７）演进规则：有向图的演进规则是由节点状态的改变与有 向边发生转移这两个动态因素相互作用而完成的。 １．２工作流模型设计 结合有向图的定义，用一个二元组Ｇ＝（Ｖ，Ｅ）表示各种业务 工作过程，此二元组称为基于有向图的工作流模型。其中，Ｖ＝｛ ｘｉＩ ｉ：１，２，－－，ｎ｝是ｎ个有穷非空节点的集合，每个节点表示一个 流程环节，且称所有节点为环节节点。Ｅ＝｛ｅｉ＝＜ｘｉ一１，ｘｉ＞ｌ ｘｉ一１ ∈Ｖ，ｘｉ∈Ｖ，ｉ＝２，３．…，ｎ＋ｌ｝是ｎ条表示流程环节之间执行顺序的 有向边的集合，任何一条有向边有向图的过程模型中，ｅｉ＝＜ｘｉ一 １，ｘｉ＞由节点ｘｉ一１指向节点ｘｉ，且称ｘｉ一１为ｘｉ的前驱活动节点， 对应地称ｘｉ为ｘｉ一１的后继活动节点，称ｅｉ为ｘｉ一１的后续有向边。 １．环节节点 根据节点在业务过程中承担的任务不同，对其进行分类。 节点与业务流程中的环节相对应，连接线则确定了活动的前后 执行次序。 （１）开始环节节点：表示一个流程的开始，作为流程的入口 节点。 （２）结束环节节点 表示一个流程的结束，作为流程的出口 节点。 （３）普通环节节点：表示在一段不问断的时间间隔内，为实 现某一目标完成的一个企业行为，是组成流程的最小功能单元。 （４）分支环节节点：表示同时触发所有后继活动节点，节点 内部不处理其他任何任务。 （５）合并环节节点：用来同步多个并行执行流程的节点，通 过它实现同步业务过程。 （６）条件环节节点：表示活动节点执行完后，从后继节点中 选择符合条件的节点执行。 （７Ｊ子流程环节节点：表示一类能够分解的节点类型，它的 内部可以包含组成流程的所有节点类型，引入子过程节点大大 增强了工作流模型的表达能力，使流程具有层次化的概念，支 持自顶向下的流程建模。 ２．有向边 定义２种不同的有向边：普通有向边和条件有向边。 其中，普通有向边表示不同活动节点之间形成的无条件流 程连接关系，条件有向边用来动态地设定由它连接的两活动节 点之间的一些约束条件。节点顺序由有向边串连，连接线的方 向表明了流程流转的方向，指定了活动之间的顺序与依赖关系。 工作流运行期间，流程经由哪条路径随着转移判断条件即有向 边的属性条件的计算结果而确定。 Ｂｎｌ １，口Ｌ｜ 焉置７１ 一Ａ 一 ＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ４ 丈天／ 应用 Ｊ、， ● ２图形化工作流建模工具 我们通过一套可视化的工作流定制 工具，实现工作流程的定义。工作流建 模工具选用ｊａｖａ跨平台语言来实现。该 工具提供一个可视化的建模环境，将模 型中的各个元素（包括节点和有向边）置 于工具箱内，用户可根据实际业务需要， 从工具箱内选择特定的元素进行属性的 设置，最后将建立的工作流模型以ＸＭＬ 文件形式保存。 系统应用过程中，用户不再涉及 ＸＭＬ文档的直接编辑，而是通过图形化 的元件实现流程图的绘制，再由工具通 过解析流程图中对应元件来生成ＸＭＬ 文档。建模工具完成了如下的功能：使 用图形化的方法，设计或修改工作流程， 图形化拖拽方式建立工作流模型，方便 用户使用。工作流建模工具的主界面包 图１工作流建模工具界面 括主菜单、快捷工具栏、建模工具栏、 状态栏和两个窗口。建模工具界面如图 １所示。 ３基于可视化建模工具的工作 流建模实现 基于上述可视化建模工具实现了对 电力企业工作票的管理。对于电厂工作 票管理而言，每一类票种可以定义为一 个工作流，其管理的重点在于各票种的 工作流定义及其运行时控制上。本系统 能够实现电力企业工作票的工作流定义、 调整和运行时流转控制。基于可视化建 模工具的电力电缆第一种工作票过程模 型如图２所示。 ４结论 本文提出的工作流建模方法可以直 观、清晰地表达各种业务流程，可以方 便的进行各种业务管理，通过此工作流 模型可以有效执行各种业务流程。ｌ 图２电力电缆第一种工作票过程建模界面 参考文献： 【１】Ｌｉｎｄ￣ｙ Ａ，Ｄｏｗｎｓ Ｄ，Ｌｕｎｎ Ｋ．Ｂｕｓｉｎｅｓｓ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ａｔｔｅｍｐｔｓ ｔｏ ｆｉｎｄ ａ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２００８，４５：１０１５－１０１９． 【２】Ｖａｎ ｄｅｒ Ａａｌｓｔ Ｗ Ｍ Ｐ，Ｖａｎ Ｈｅｅ Ｋ Ｍ．Ｂｕｓｉｎｅｓｓ ｐｒｏｃｅｓｓ ｒｅｄｅｓｉｇｎ：ａ Ｐｅｔｒｉ－ｎｅｔ ｂａｓｅｄ ａｐｐｒｏａｃｈ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕ￣ｍ ｉｎ Ｉｎ—ｄｕｓｔｒｙ， １９９６，２９：１５－２６． ［３】史美林，杨光信，向勇等．ＷＦＭＳ：工作流管理系统［Ｊ】．计算机学报，１９９９，２２（３）３２５—３３４． ［４ Ｌｉ４］ Ｈｏｎｇｘｉｎ，Ｘｕｅ Ｊｉｎｓｏｎｇ，Ｚｈｕ Ｙｕｌｎｌｏｎｇ．Ｍｕｌｉ—ｌｔｅｖｅｌ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｗｏｒｋＩｌｏｗ ｍｏｄｅｌ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｅｆｒｅｎｃｅ ｏｎ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｎｕａｆｃｕｔｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍａｎｕａｆｃｕｔｒｉｎｇ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ［Ｃｌ，２０００，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ：Ｃｈｉｎａ． 【５】李红臣，史美林．工作流模型及其形式化描述［Ｊ］．计算机学报．２００３，２６（Ｉ１）：１４５６—１４６３． 作者简介：李爱玲，安阳工学院副教授，硕士，主要研究方向为计算机网络和软件技术。 ７２ １箫 Ｉａ０１ １．口Ｌ．
