基于廣義工作中心的工作流模型研究

摘要：針對傳統工作流模型對企業業務過程的描述缺乏語義完整性和柔性，以及可執行能力差等問題，擴展了ERP系統中工作中心的概念，提出了廣義工作中心的概念和基于廣義工作中心的工作流模型。該模型具有更強的描述能力，實現了過程模型、組織模型和資源模型的適當分離，提高了工作流系統，適應企業組織結構和業務流程變化的能力，增強了系統的柔性。

關鍵詞：廣義工作中心；工作流模型；柔性

中圖分類號：C931.9文獻標志碼：A

文章編號：1001－3695(2007)08－0090－03

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工作流技術是提高信息系統柔性、實現過程集成的重要使能技術。工作流可以實現業務過程邏輯與應用邏輯的分離，使企業在不修改具體功能模塊實現方式的情況下，通過修改或重新定義過程模型來適應企業業務過程的變化[1]。對工作流進行定義、執行和監控的信息系統稱為工作流管理系統。

工作流管理系統實施的核心和關鍵環節是將企業實際經營過程轉換為計算機可處理的工作流模型，模型的質量將直接影響系統實施的效果。但是相對于工作流技術和產品的發展

速度而言，工作流建模理論的研究還相對滯后，在建模方法上，還沒有形成比較系統的理論體系［2］。目前工作流模型存在的主要問題有：a)模型的柔性、快速重構能力不強，工作流的運行過程中對可能發生的變化或異常情況不容易處理。企業內外約束條件的變化導致企業過程和組織的變革，工作流模型應能適應這些變化并提供靈活的支持。但目前大多數工作流的過程模型、組織模型和資源模型緊密耦合，局部變化往往需要全局的調整，模型實例化后很難根據變化的情況進行快速調整和動態重構。b)模型建立過程缺乏對企業瓶頸資源和關鍵能力的匹配，沒有充分考慮過程執行中所受的各種約束；模型的可執行能力差。c)由于模型元素的語義描述能力不強，建立的模型難以進行仿真、分析和評價。例如現有的工作流模型因缺乏對過程執行主體資源消耗屬性的描述而難以對過程的成本數量進行控制、對成本結構進行優化。

廣義工作中心(GW)發展了傳統ERP中工作中心的概念，是構成企業系統的各種功能單元的統稱，是X列表體系的基石[3]。廣義工作中心是企業活動的主體，本文建立的基于廣義工作中心的工作流模型對企業業務過程有更強的描述能力，同時廣義工作中心組成的廣義工作中心列表具有動態的可重構性和可擴展性，使工作流模型具有更好的柔性。

1廣義工作中心簡介

在ERP系統中，工作中心是生產加工單元的統稱。GW擴展了工作中心的定義，代表了各種企業構成單元，包括產品設計單元、工藝設計單元、生產加工單元、物料采購處理單元、產品銷售及服務單元等。GW 由一個或多個子工作中心組成，這些子工作中心可以是基本工作中心，也可以是GW。由此可見，GW的定義是遞歸的，是一個具有遞階層次的樹型結構，它與產品BOM結構類似。借用BOM的概念，也可以把廣義工作中心的這種層次結構稱為廣義工作中心列表(BOGW)[4]。

基本工作中心是這個樹型結構的葉節點。它集成一部分企業資源和組織結構，具有能滿足一定時間、質量、成本、功能、職責、地域和環境等要求的能力集，可以執行在其能力集范圍內的一些作業[5]。基本工作中心是當前企業管理細度內最基本的原子構成單元。隨著管理的細化，基本工作中心也可以進一步劃分為多個具有遞階層次的子工作中心。GW劃分的粒度應充分考慮精細管理的要求和粒度變小帶來的管理復雜性、管理成本的增加。基本工作中心作為企業的原子構成單位，具有相同或相似的結構特征和行為特征，其功能的發揮一般作為一個活動整體來研究。本文研究的企業活動忽略了基本工作中心的內部過程。具有明顯不同的內部活動的基本工作中心應升級為廣義工作中心，并且根據不同活動的數量劃分基本工作中心。總之，基本工作中心的活動是企業最基本的原子活動，廣義工作中心的功能由基本工作中心來實現。

2基于廣義工作中心的工作流模型

2．1過程模型

將企業為滿足顧客需求、完成其目標和任務而組織協調企業的廣義工作中心所執行的消耗資源和創造價值的一系列子過程的集合及其邏輯順序結構定義為過程模型。過程模型通過描述企業經營過程中的廣義工作中心之間的邏輯關系，可以抽象出企業的物流、資金流、能源流和信息流等過程流，以及這些過程流之間的相互制約關系。各廣義工作中心按一定的關系/規則協作，便于從根本上解決企業生產經營中的隨機性和不確定性問題，產生滿足客戶需求的結果。

企業過程由活動、活動主體、活動之間的邏輯關系及相關資源組成。活動是構成過程的原子單元，過程的組成元素也可以是子過程。由此可見，企業過程的定義也是遞歸的。在前面論述廣義工作中心時已經討論過，企業活動的主體是基本工作中心，一個由多個基本工作中心組成的廣義工作中心內部活動序列組成一個子過程，廣義中心的遞階層次結構決定了過程之間的層次關系。

企業過程可以表示為一個多元組process=（ID，description，activitylist，in，out，priority，timeout，state，event，capreq，relation）。其中：ID為過程標志號；description是關于過程一般性質的描述，如過程的名稱、過程創建者、創建日期、版本、計劃完成時間、實際完成時間等；Activitylist是組成過程的活動或子過程集合；in是過程的輸入；out是過程的輸出；priority是過程執行的優先級；timeout是過程執行所允許的最大時間；state是過程所處狀態，狀態主要包括就緒、執行、完成、異常中止、掛起等；event是過程的觸發條件謂詞，它定義了過程啟停必須滿足的條件；capreq是執行過程的能力需求；relation是活動之間的邏輯關系。

活動也可以用一個多元組表示，activity=（ID，baseGW，description，in，out，priority，timeout，state，event，capreq，cost）。活動多元組各項內容的含義與上述過程多元組基本相同。其中：baseGW為基本工作中心；cost為活動消耗的資源，包括有形、無形和人力資源。

因為活動的主體是基本工作中心，每個活動都有且只有一個基本工作中心來承擔，所以一個基本工作中心可代表一個活動。活動之間的邏輯關系可以用基本工作中心的邏輯關系來表示。同一廣義工作中心內，活動與子過程、子過程與子過程之間的關系也是類似的，因此本文只研究基本工作中心之間的邏輯關系。根據工作流聯盟WfMC所定義的六種工作流原語[6]，基本工作中心間的關系也可以用六種關系來表示，即順序、與匯聚、與分支、或匯聚、或分支、循環。或分支又可進一步細分為隱式或分支和顯式或分支。所謂顯式或分支是指分支可由明確的條件所確定；隱式或分支是指分支沒有明確的條件指定，根據活動運行的結果通過競爭或排斥確定。各種關系如圖1所示，方框表示基本工作中心。

2．2組織模型

組織模型是描述以職能為中心的企業構成單元及其相互關系、功能權限的模型。傳統的組織模型多為金字塔式組織結構，人為地割裂了過程，導致企業系統整體對外界變化缺乏快速響應的能力。本文提出的廣義工作中心以動態的企業過程為中心，跨越了靜態組織和部門的界限。一個組織可以包含多個廣義工作中心，一個廣義工作中心也可由多個組織構成。通過調整廣義工作中心與組織的映射關系，可以在不改變組織結構的情況下實現組織功能的重組。因為廣義工作中心是過程和活動的主體，所以組織和廣義工作中心的映射關系決定了組織模型和過程模型的映射關系，這就避免了組織模型和過程模型的直接耦合，有利于提高系統柔性。企業可以通過調整廣義工作中心列表這種動態結構以及組織與廣義工作中心的映射關系，使企業在保持組織結構相對穩定的情況下實現對市場變化的實時響應。

組織模型可進一步衍生出角色模型。所謂角色是指一組特定功能權限的集合。通過組織模型與廣義工作中心的映射關系，可以確定廣義工作中心所擁有的功能權限。 

2．3資源模型

資源模型是一個描述企業資源的構成實體、實體屬性和實體關系、屬性關系的模型。資源是企業進行生產經營活動的物質基礎，生產經營過程就是企業資源的利用和轉換過程。從形態上看，企業資源包括有形和無形資源。有形資源如原材料、在制品、產成品、設備、資金、人員等物化資源；無形資源如技術、文檔、知識、專利權、商譽、營銷體系等。科學合理的資源分類方法是高效管理的基礎。本文從資源消耗的角度進行分類，稱為基于消耗的資源分類法。

把企業生產經營活動所耗費的資源分成以下三類[4]： 

a）無形消耗或稱固定資源消耗類。這部分資源的價值不是一次性被消耗掉，而是逐漸被消耗，進入產品體現為折舊等形式。例如設備、廠房等固定資產的計提折舊。

b）有形消耗類或稱流動資源消耗類。這部分是指資源的耗用一次性進入產品的價值中。例如低值易耗品、水電、照明、取暖、通用模具等。

c）人工消耗或稱人力資源消耗類。它是指執行企業活動所消耗的人工。

當前的工作流模型普遍存在的一個問題是缺乏語義完整性；模型難以對過程時間、成本等因素進行仿真和分析。模型的仿真和性能分析，特別是對企業資源消耗的分析是業務流程管理和流程重組(BPR)的重要參考依據。對資源在企業各個組織機構之間和經營過程中的流動及轉換進行分析、控制、調整、優化，可以大大提高企業資源管理和利用效率。在本文所建立的工作流模型中，企業過程就是廣義工作中心的邏輯關系集合，將構成企業過程的廣義工作中心上發生的三重資源消耗進行滾加，可以很容易地計算整個過程的成本。這種基于消耗的資源分類和以過程為核心的成本核算方法使整個企業的成本變得結構清晰，便于從新的視角對整個企業的運行成本進行計算和控制，使成本不但可以達到數量的降低，而且可以達到結構的優化。

廣義工作中心是企業活動的主體，也是資源歸屬、利用和消耗的主體。通過廣義工作中心與資源模型、廣義工作中心與組織模型的映射關系，可以實現組織模型與資源模型、過程模型與資源模型的映射，避免企業活動與組織、資源的過早綁定和緊密耦合，從而提高整個工作流系統的柔性。

傳統的工作流建模過程大多是一個開環過程，過程模型沒有與企業資源特別是企業能力進行匹配。在過程的執行過程中，如果出現能力瓶頸無法滿足的情況，則只能終止過程的執行然后重新建模。在資源模型的基礎上將能力屬性單獨抽取出來可形成能力模型；能力模型與廣義工作中心結合可形成廣義工作中心的能力集。在工作流的建模過程中，將執行活動或過程的能力需求與工作流的能力集進行匹配，匹配的結果反饋給過程模型。經過這樣一個反復的閉環迭代過程，可實現過程能力需求與廣義工作中心能力集的平衡，從而提高工作流模型的可執行能力。

3結束語

針對現實中工作流流程多樣化、業務規則復雜化的特點，本文研究了基于廣義工作中心的工作流建模技術。基于廣義工作中心的工作流模型具有全面的業務描述能力，可以完整地表達過程的順序、循環、匯聚、并發、角色權限、時間、資源限制等控制和約束條件。其語義能夠覆蓋企業的控制流和數據流。通過廣義工作中心列表這種動態結構，模型改變了傳統工作流模型中過程模型、組織模型和資源模型直接耦合的狀況，使工作流模型具有較好的柔性。同時充分考慮了過程能力需求與資源能力的平衡，使模型具有更好的可執行能力。

參考文獻：

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[2］范玉順，吳澄． 基于協調理論的工作流建模方法［J］．計算機集成制造系統，2001，7(1)：1－7.

[3］李從東，張洪亮．基于BOX和前饋成本控制的新型ERP體系[J]．計算機集成制造系統，2004，10(5)：528－531.

[4］張洪亮．基于BOX和前饋成本控制的ERP管理體系研究[D]．天津：天津大學，2003：70－75.

[5］李從東，湯勇力，張洪亮，等．基于廣義工作中心的作業成本法及應用[J] ．計算機集成制造系統，2005，11(2)：228－232.

[6］WfMC．The workflow reference model，WfMCTC001003[R]．Hamnshire:Workflow Management Coalition，1995.

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文”