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摘要：本文介绍了基于Web Service的工作流系统的结构以及工作元模型的相关概念，着重分析了几种具有代表性的工作流元模型，最后探讨了工作流元模型的改进方法。
关键词：Web Service 工作流 工作流元模型
1. 研究背景
工作流是一种反映业务流程的模型，是为了在先进计算机环境的支持下，实现经营过程集成和经营过程自动化而建立的可由软件系统执行的业务模型。而工作流管理系统则是实现这种技术的软件系统。
由于工作流技术要解决企业内或企业间不同信息和组织环境下的业务集成和自动化，因此工作流引擎所面对的客户端是分布的，而且客户端的形式可能是Web、桌面应用程序，甚至是PDA和手机。另外，多个工作流引擎间在地域上也可能是分布的，实现的机制和所在的系统平台都可能存在很大差别。因此，这就需要引入分布式技术，用以实现工作流管理系统和企业各个业务应用间的集成。
Web Service正是具有这种分布式技术的计算模型，它具有松散耦合、跨平台和语言实现的特性。Web Service体系结构基于以下三者的交互：服务的提供者，服务注册中心和服务请求者，并且在这三者之间有以下3种操作：
(1)发布：服务提供者通过发布操作向服务经纪人注册自己的功能及访问接口。
(2)查找：服务请求者通过查找操作请求服务经纪人查找特定种类的服务。
(3)绑定：服务请求者通过绑定操作能够真正使用服务提供者提供的服务。
Web Service基于以上3种操作建立应用程序之间的通信，且这种通信对应用程序是透明并且是可跨平台的。
2. 工作流元模型概述
2.1 工作流元模型相关概念
图1是工作流元模型在工作流建模中涉及的相关概念，具体定义如下：
工作流元模型：对工作流过程定义中的基本元素和规则进行抽象，并加以一般性描述，用来指导工作流管理系统的过程建模。
工作流建模语言：按照工作流元模型所描述的实体和规则，提供具体的概念及语法、语义规则，来表达工作流过程模型。
工作流模型：借助于工作流建模语言对业务过程进行抽象和形式化的描述。
工作流：业务过程在计算机的支持下全部或者部分简易化或者自动化，是工作流过程模型的实例化表示。
任务说明：工作流过程模型中所定义的某项活动。
任务：工作流执行过程中的某项活动。
角色：任务说明中涉及到的为完成不同功能所需要的概念上的人员。
参与者：工作流执行过程中真正参与完成各项任务的人员。
组织模型：描述工作流过程模型中人员的结构配置和关系。
组织：组织模型中人员的具体分配。
2.2 主要的工作流元模型
(1) WFMC：WFMC的元模型确定了基本的对象类型集，允许不同工作流系统间进行过程定义转换。该元模型是一个基于活动的元模型。一个工作流过程由许多使用工作流相关数据的活动组成，活动间的转移通过相关的转移信息来实现，转移信息可能涉及到活动间传递和产生工作流相关数据，活动可能调用工作流应用，也可能调用一个子过程。
为了避免通用数据实体和属性的重复定义，WFMC提出了包元模型的概念。在工作流模型中，包就像一个容器，多个过程定义被捆绑到一起，通用的数据实体只需定义一次。
(2) WIDE：WIDE是西班牙、意大利、荷兰等国的不同单位合作开发的工作流管理系统，主要利用分布式数据库和活动数据库技术来实现工作流管理。它的工作模型包括组织模型、信息模型和过程模型，支持组织建模、复杂活动约束分配、动态流程控制、复杂过程结构以及工作流事务处理。WIDE是对WFMC参考模型的扩展。
WIDE元模型是基于任务的，每个任务由任务开始条件、行为、任务结束条件、角色约束和异常处理组成。WIDE元模型提供表示任务控制序列的连接器，包括全分叉、全连接、条件分叉、部分连接，WIDE将任务、超级任务和工作流表示为3级工作流模型。
WIDE对于异常处理做了充分研究，它使用主动规则技术来描述异常情况和处理方法。
(3) WAMO：WAMO元模型是由奥地利克拉根福大学提出的，WAMO工作流由多个活动、数据对象和代理组成。活动说明了企业过程中的工作单元，数据对象表示活动间交换的信息，代理表示执行活动的人或计算机系统。WAMO元模型除了提供传统的建模特征之外还具有事务处理的功能，其另一个主要优点是提供了意外处理机制。
WAMO通过使用子过程表示的复杂活动支持工作流分级。一个活动可以同时参与几个活动，特别是通过几次参与另一个活动来提高重用性。WAMO提供的控制结构包括顺序、并行、嵌套、有序选择和白由选择。不能再分解的活动叫做任务，任务是工作流内部最终执行真实工作的黑盒。
3. 基于Web Service的工作流元模型
在本文中，使用WFMC的工作流元模型作为基于Web Service的工作流元模型的基础。在工作流管理联盟提出的工作流参考模型中，以工作流服务为核心定义了5类接口，分别是工作流定义交换接口(接口1)、工作流应用接口(接口2)、被调应用接口(接口3)、 WAPI互操作性功能接口(接口4)以及管理和监控接口(接口5)。有关过程定义的引入与导出构成了接口1的主要功能。工作流过程定义语言WPDL就属于这部分内容。WPDL是基于这一元模型而定义的文本描述语言，它把工作流解释为ASCII字符流，使用关键字WORKFLOW、ACTIVITY、DESCRIPTION等来声明元素、属性和关系，使用语法中的变量部分来声明它们的名称和值。
在WPDL中，汇聚(join)、分支(split）结构和它们的约束(AND，OR，XOR)的说明嵌在活动(activity)说明的内部，这些结构和约束定义了活动间的结构关系和约束。由于它们是活动说明的一个组成部分，同时，业务过程的动态变化是非常普遍的，所以，结构和约束的变化必然会引起活动定义也随之变化。另外，在WPDL中定义的过程模型是静态的，它并不提供任何过程模型动态修改的机制。
为了屏蔽变化所带来的副作用，引入问题分离(separation of concerns)原则变得十分必要。问题分离是软件工程的一个核心原则，即分而治之的原则，通常是指标识、封装以及操作软件各部分的能力，其中的一个部分是与一个特定的概念、目标、任务或目的相关的。我们之所以要把软件分解和组织为粒度更小的、更容易管理和理解的部分，对问题(concerns)的关注是最根本的动机。每一个部分都侧重一个或几个问题。适当的问题分离可以降低软件的复杂度并提高可理解性，有利于复用、非侵犯性适应、定制以及演化、简化构件的集成。
根据问题分离原则，对工作流管理联盟制定的工作流元模型作适当的修改和扩展，把汇聚、分支结构和它们的约束(AND，OR，XOR)的说明从活动中提取出来，引入了一种新的元模型元素“连接符”(connector)，把所有控制信息说明从活动说明中独立出来，分别封装，使得变化的影响局部化，这种分离有利于工作流模型的动态修改。
在工作流管理联盟的过程定义元模型中，活动包含转移控制信息，换句话说，过程定义元模型的核心元素是活动，在改进的元模型中，核心元素是连接符。这样，对活动定义的修改或对活动间结构关系以及约束条件的修改变得更加容易，因为它们是分别封装和定义的。
结论
本文提出的基于Web Service的工作流元模型，是在WFMC提出的过程定义元模型的基础上，对它进行适当的扩充和修改，以使该模型具有活跃、自适应、可定制的优点。改进的工作流元模型很好地支持了本文中描述的基于Web Service的工作流系统，对活动定义的修改或对活动间结构关系以及约束条件的修改变得更加容易。
参考文献：
［1］谭伟，范玉顺.基于Web Service的工作流系统实现研究.全国第一届“网络化制造与大规模定制”学术会议，2003.
［2］吴琦.基于Web Service的工作流元模型的研究及改进.邮电设计技术，2004.
［3］任洪涛，齐璇，柳军飞.工作流过程元模型研究.计算机工程与设计［J］.2003.
［4］赵文，胡文蕙，张世琨，王立福.工作流元模型的研究与应用［J］.软件学报，2003.
关键词：Web Service 工作流 工作流元模型
1. 研究背景
工作流是一种反映业务流程的模型，是为了在先进计算机环境的支持下，实现经营过程集成和经营过程自动化而建立的可由软件系统执行的业务模型。而工作流管理系统则是实现这种技术的软件系统。
由于工作流技术要解决企业内或企业间不同信息和组织环境下的业务集成和自动化，因此工作流引擎所面对的客户端是分布的，而且客户端的形式可能是Web、桌面应用程序，甚至是PDA和手机。另外，多个工作流引擎间在地域上也可能是分布的，实现的机制和所在的系统平台都可能存在很大差别。因此，这就需要引入分布式技术，用以实现工作流管理系统和企业各个业务应用间的集成。
Web Service正是具有这种分布式技术的计算模型，它具有松散耦合、跨平台和语言实现的特性。Web Service体系结构基于以下三者的交互：服务的提供者，服务注册中心和服务请求者，并且在这三者之间有以下3种操作：
(1)发布：服务提供者通过发布操作向服务经纪人注册自己的功能及访问接口。
(2)查找：服务请求者通过查找操作请求服务经纪人查找特定种类的服务。
(3)绑定：服务请求者通过绑定操作能够真正使用服务提供者提供的服务。
Web Service基于以上3种操作建立应用程序之间的通信，且这种通信对应用程序是透明并且是可跨平台的。
2. 工作流元模型概述
2.1 工作流元模型相关概念
图1是工作流元模型在工作流建模中涉及的相关概念，具体定义如下：
工作流元模型：对工作流过程定义中的基本元素和规则进行抽象，并加以一般性描述，用来指导工作流管理系统的过程建模。
工作流建模语言：按照工作流元模型所描述的实体和规则，提供具体的概念及语法、语义规则，来表达工作流过程模型。
工作流模型：借助于工作流建模语言对业务过程进行抽象和形式化的描述。
工作流：业务过程在计算机的支持下全部或者部分简易化或者自动化，是工作流过程模型的实例化表示。
任务说明：工作流过程模型中所定义的某项活动。
任务：工作流执行过程中的某项活动。
角色：任务说明中涉及到的为完成不同功能所需要的概念上的人员。
参与者：工作流执行过程中真正参与完成各项任务的人员。
组织模型：描述工作流过程模型中人员的结构配置和关系。
组织：组织模型中人员的具体分配。
2.2 主要的工作流元模型
(1) WFMC：WFMC的元模型确定了基本的对象类型集，允许不同工作流系统间进行过程定义转换。该元模型是一个基于活动的元模型。一个工作流过程由许多使用工作流相关数据的活动组成，活动间的转移通过相关的转移信息来实现，转移信息可能涉及到活动间传递和产生工作流相关数据，活动可能调用工作流应用，也可能调用一个子过程。
为了避免通用数据实体和属性的重复定义，WFMC提出了包元模型的概念。在工作流模型中，包就像一个容器，多个过程定义被捆绑到一起，通用的数据实体只需定义一次。
(2) WIDE：WIDE是西班牙、意大利、荷兰等国的不同单位合作开发的工作流管理系统，主要利用分布式数据库和活动数据库技术来实现工作流管理。它的工作模型包括组织模型、信息模型和过程模型，支持组织建模、复杂活动约束分配、动态流程控制、复杂过程结构以及工作流事务处理。WIDE是对WFMC参考模型的扩展。
WIDE元模型是基于任务的，每个任务由任务开始条件、行为、任务结束条件、角色约束和异常处理组成。WIDE元模型提供表示任务控制序列的连接器，包括全分叉、全连接、条件分叉、部分连接，WIDE将任务、超级任务和工作流表示为3级工作流模型。
WIDE对于异常处理做了充分研究，它使用主动规则技术来描述异常情况和处理方法。
(3) WAMO：WAMO元模型是由奥地利克拉根福大学提出的，WAMO工作流由多个活动、数据对象和代理组成。活动说明了企业过程中的工作单元，数据对象表示活动间交换的信息，代理表示执行活动的人或计算机系统。WAMO元模型除了提供传统的建模特征之外还具有事务处理的功能，其另一个主要优点是提供了意外处理机制。
WAMO通过使用子过程表示的复杂活动支持工作流分级。一个活动可以同时参与几个活动，特别是通过几次参与另一个活动来提高重用性。WAMO提供的控制结构包括顺序、并行、嵌套、有序选择和白由选择。不能再分解的活动叫做任务，任务是工作流内部最终执行真实工作的黑盒。
3. 基于Web Service的工作流元模型
在本文中，使用WFMC的工作流元模型作为基于Web Service的工作流元模型的基础。在工作流管理联盟提出的工作流参考模型中，以工作流服务为核心定义了5类接口，分别是工作流定义交换接口(接口1)、工作流应用接口(接口2)、被调应用接口(接口3)、 WAPI互操作性功能接口(接口4)以及管理和监控接口(接口5)。有关过程定义的引入与导出构成了接口1的主要功能。工作流过程定义语言WPDL就属于这部分内容。WPDL是基于这一元模型而定义的文本描述语言，它把工作流解释为ASCII字符流，使用关键字WORKFLOW、ACTIVITY、DESCRIPTION等来声明元素、属性和关系，使用语法中的变量部分来声明它们的名称和值。
在WPDL中，汇聚(join)、分支(split）结构和它们的约束(AND，OR，XOR)的说明嵌在活动(activity)说明的内部，这些结构和约束定义了活动间的结构关系和约束。由于它们是活动说明的一个组成部分，同时，业务过程的动态变化是非常普遍的，所以，结构和约束的变化必然会引起活动定义也随之变化。另外，在WPDL中定义的过程模型是静态的，它并不提供任何过程模型动态修改的机制。
为了屏蔽变化所带来的副作用，引入问题分离(separation of concerns)原则变得十分必要。问题分离是软件工程的一个核心原则，即分而治之的原则，通常是指标识、封装以及操作软件各部分的能力，其中的一个部分是与一个特定的概念、目标、任务或目的相关的。我们之所以要把软件分解和组织为粒度更小的、更容易管理和理解的部分，对问题(concerns)的关注是最根本的动机。每一个部分都侧重一个或几个问题。适当的问题分离可以降低软件的复杂度并提高可理解性，有利于复用、非侵犯性适应、定制以及演化、简化构件的集成。
根据问题分离原则，对工作流管理联盟制定的工作流元模型作适当的修改和扩展，把汇聚、分支结构和它们的约束(AND，OR，XOR)的说明从活动中提取出来，引入了一种新的元模型元素“连接符”(connector)，把所有控制信息说明从活动说明中独立出来，分别封装，使得变化的影响局部化，这种分离有利于工作流模型的动态修改。
在工作流管理联盟的过程定义元模型中，活动包含转移控制信息，换句话说，过程定义元模型的核心元素是活动，在改进的元模型中，核心元素是连接符。这样，对活动定义的修改或对活动间结构关系以及约束条件的修改变得更加容易，因为它们是分别封装和定义的。
结论
本文提出的基于Web Service的工作流元模型，是在WFMC提出的过程定义元模型的基础上，对它进行适当的扩充和修改，以使该模型具有活跃、自适应、可定制的优点。改进的工作流元模型很好地支持了本文中描述的基于Web Service的工作流系统，对活动定义的修改或对活动间结构关系以及约束条件的修改变得更加容易。
参考文献：
［1］谭伟，范玉顺.基于Web Service的工作流系统实现研究.全国第一届“网络化制造与大规模定制”学术会议，2003.
［2］吴琦.基于Web Service的工作流元模型的研究及改进.邮电设计技术，2004.
［3］任洪涛，齐璇，柳军飞.工作流过程元模型研究.计算机工程与设计［J］.2003.
［4］赵文，胡文蕙，张世琨，王立福.工作流元模型的研究与应用［J］.软件学报，2003.