工作流技術在艦艇修理中的應用研究＊

辛愛學 徐 寧

（海軍青島通信修理廠 青島 266109）

1 引言

工作流技術從出現到現在，已逐漸發揮越來越重要的作用。工作流技術能夠為企業應用提供業務流程建模、管理和控制功能。從最初簡單的辦公自動化到企業ERP（Enterprise Resource Planning）系統的實施，再到為提高企業運營效率而出現的BPR（Business Process Reengineering）及BPM（Business Process Modeling）系統，工作流技術都發揮了相當重要的作用，成為實現企業業務過程建模、業務過程仿真分析、業務過程優化、業務過程管理與集成，最終實現業務過程的自動化的核心技術［1］。

經過多年的發展，目前我軍已有一定數量和規模的裝備維修保障信息系統，但針對裝備修理過程管理的軟件還尚未開發。裝備修理過程從任務的下達到完成，仍主要以電話、紙質單據的方式進行通信和實施，信息管理手段相對落后松散、保障過程不透明、修理任務進度無法實時控制；修理過程中，大量有價值的裝備保障修理信息沒有統一存儲，造成信息利用率低、信息統計及傳遞效率低等實際問題。

因此，需要開發基于工作流管理、數據分析決策、數字化辦公相結合的綜合信息化管理應用系統，實現對裝備修理保障過程的全面、精確、自動化管理，通過裝配不同地域不同等級裝備保障相關單位，利用軍內廣域網建立起功能強大、運行靈活、安全高效的信息化裝備保障工程修理平臺。

2 工作流技術及相關概念

2.1 工作流概念

1993年工作流管理聯盟（Workflow Management Coalition，WfMC）的成立標志著工作流技術開始進入相對成熟的階段。

工作流管理聯盟給出的工作流定義是：工作流是一類能夠完全或者部分自動執行的經營過程，它根據一系列過程規則、文檔、信息或任務能夠在不同的執行者之間進行傳遞與執行。工作流是一種反映業務流程的計算機化的模型，是為了在先進計算機環境支持下實現經營過程集成與經營過程自動化而建立的可由工作流管理系統執行的業務模型［2］。

在工作流中，定義了任務的觸發順序和觸發條件。每個任務可以由一個或多個軟件系統完成，也可以有一個或一組人完成，還可以有一個人或多個軟件系統完成。利用工作流技術，憑借任務的觸發順序和觸發條件來定義并實現任務的觸發、任務的同步和信息流（數據流）的傳遞，使得該信息化裝備保障綜合管理平臺能過系統性、規范性、實時性的對裝備保障各項任務進行管理。

2.2 工作流的原理

工作流的實施基本上分為以下幾步［3］：

1）定義活動。從實際的業務流程中提取出每個環節，將這些環節抽象為工作流活動，包括的信息有：開始和結束的條件、參與該步驟的用戶角色、完成此活動的數據、限制條件、外部程序等。

2）指定路徑。將活動銜接起來，及定義工作流的流經途徑，即從一個活動到另一個活動的順序。

3）綁定規則。定義一個活動按照一個指定的路徑轉移的條件。

4）執行流程實例。及工作流流程的一次執行。它首先解釋相應的流程定義，生成有關的活動實例，并根據一定的限制條件和規則協調處理各個活動實例。流程實例的實質是用戶調用相應的外部程序處理他負責完成的數據，然后由工作流系統根據處理結果激活后續流程。

3 工作流管理系統及關鍵技術

3.1 工作流管理系統的介紹

WfMC給出的關于工作流管理系統的定義是：工作流管理系統是一個軟件系統，它完成工作流的定義和管理，并按照在計算機中預先定義好的工作邏輯推進工作實例的執行。

通常，工作流管理系統指運行在一個或多個成為工作流機的軟件上的用于定義、實現和管理工作流運行的一套軟件系統，它和工作流執行者（人，應用）交互，推進工作流實例的執行，并監控工作流的運行狀態。在這里需要強調的是，工作流管理系統不是企業的業務系統。在很大程度上，工作流管理系統為企業的業務系統運行提供一個軟件支撐環境。在工作流管理系統的支撐下，通過集成具體的業務應用軟件和操作人員的界面操作，才能夠很好的完成對企業經營過程運行的支持。所以，工作流管理系統在一個企業或部門的經營過程中的應用過程是一個業務應用軟件系統的集成與實施過程。通常，工作流管理系統提供了三種功能［4］：

1）建立階段功能：主要考慮工作流過程和相關活動的定義和建模功能。

2）運行階段的控制功能：在一定的運行環境下，執行工作流過程，并完成每個過程中活動的排序和調節功能。

3）運行階段的人機交互功能：實現各種活動執行過程中用戶與IT應用工具之間的交互。圖1給出了工作流管理系統的三個主要功能之間的關系。

圖1 工作流管理系統的特性

根據底層實現技術，可將工作流產品分為三類：

1）以通訊為中心：以電子郵件為底層的通訊機制。這種類型的工作流管理系統適合于協作型工作流和不確定型工作流，而不適合于生產型工作流。

2）以文檔為中心：基于文檔路由，它同外界應用的交互能力有限。許多基于表的管理型工作流可以用以文檔為中心的工作流實現。

3）以過程為中心：這種工作流系統對應生產型工作流。它們一般建立在數據庫之上，由自己專門的通信機制并且提供了同外部進行交互的接口。

3.2 工作流引擎

工作流引擎是一個軟件系統，它定義、創建和管理工作流的執行，并且運行在一個或多個工作流引擎之上。它是工作流管理系統的核心部分，是驅動流程流動的主要部件，它負責解釋工作流流程定義，創建并初始化流程實例，控制流程流動的路徑，記錄流程運行狀態，掛起或者喚醒流程，終止正在運行的流程，與其他引擎之間的通訊等工作。一個工作流管理系統可以包含一個或多個引擎，并通過API向外部提供五個方面的功能服務，這些功能分別為［5］

1）流程定義的導入導出；

2）同客戶端應用程序和工作列表處理程序之間的交互；

3）軟件工具和應用程序的調用；

4）不同工作流管理系統之間的協同工作；

5）管理和監視功能。

3.3 工作流模型和建模工具

工作流模型包含了描述一個能夠由工作流執行服務軟件系統執行的過程所需要的所有信息，這些信息包括過程的開始和完成條件、構成過程的活動以及進行活動間導航的規則、用戶所需要完成的任務、可能被調用的應用、工作流及的引用關系、以及所有與工作流相關數據的定義［6］。

因此，在工作流概念下，實現業務過程集成與業務過程自動化的集成機制是通過定義不同人物之間相互關系的工作流模型（也成為過程模型）來實現的。在工作流模型中，無論是具體的物料轉移動作、實際的物理裝置的操作動作、還是抽象的信息處理動作與決策過程，都可以用工作流的基本組成元素—任務（也成為活動）來統一地進行描述。

工作流建模工具以計算機能夠處理的形式進行過程的定義。它可以基于形式化的過程定義語言、對象—關系模型來進行過程模型定義。對于比較簡單的系統，也可以采用一組路徑選擇命令的方式來描述信息或文檔在不同的參與者之間傳遞過程。建模工具可以作為特定工作流產品的一部分提供給用戶，也可以作為一個單獨的產品提供給用戶，它還可以作為企業經營過程分析系統的一部分提供給用戶。

3.4 工作流任務指派規則

工作流管理的最終目的是“確保恰當的人在恰當的時候執行恰當的活動”，保證恰當的人執行工作流就是工作流的任務指派。

基于角色的訪問控制RBAC（Role Based Access Control）模型被認為是能夠為多領域的數字政府的基礎組織提供最具有吸引力的安全特征的解決方法，并且已經顯示出了它在滿足基于網絡的應用程序的復雜性需求方面的適應性。通過使用角色組織訪問特權也極大地簡化了安全管理。基于RBAC模型的角色訪問控制的基本特征就是根據安全策略劃分出不同的角色，對于每個角色分配不同的操作許可，同時為指派不同的角色，通過角色間接地對信息資源進行訪問［7～8］。

利用RBAC的策略中立、支持最小權限、高效的訪問控制管理等關鍵特性使得該系統特別適合于分散組織的訪問控制需求，妥善解決了裝備保障相關單位分布地域廣、涉及單位多、管理體系復雜等等問題帶來的管理困難，其角色概念與組織中職能角色的較好關聯給表達組織訪問控制策略提供了直觀支持。

4 工作流技術在艦艇修理中的設計應用

艦艇修理過程，是一個流水作業的過程，線性觸發。尤其是等級修理過程，符合工作流中過程、活動的定義。首先，在需求分析階段，主要有兩項工作：一是建立工作流模型，一是對所需的組件進行需求分析與設計。建模人員要調查和分析實現修理過程的相關業務過程，并且建立需求分析模型，即通過進行過程定義來建立工作流模型。

在此階段要建立模型的四個視圖，即過程圖、組織視圖、資源視圖和信息視圖，這些視圖分別從不同的角度描述了工作流模型。過程視圖是工作流模型的主視圖，它將被工作流管理系統進行調度執行用以完成管理系統的功能。其中，工作流模型中的活動都將被建立，活動之間的控制關系和信息流動關系都被指定。同時，需要指定過程中負責執行活動的角色以及支持用戶使用的應用程序。而這些應用程序會以軟件組件的形式提供。這些軟件組件本身實現某些功能，并且映射到某個工作流中指定的活動。在需求分析階段要對這些組件進行設計，包括設計它的接口，API和功能。

艦艇修理任務通常依據修理等級需要不同11道的工序，因此，修理工序便構成了整個修理業務流程的過程圖，如圖2所示。

圖2 艦艇修理過程圖

在設計說明階段，主要是分析和優化在需求分析階段得到的工作流模型。如果必要，重新指定活動的組織和資源，也就是活動的執行者和活動所需要的資源。同樣，活動的輸入輸出信息也可能被重新設定。在此基礎上，設計和開發全部軟件組件。在實施描述階段，通過指定工作流過程中活動與組件的關系，建立起完整的工作流管理系統［9］。

為了檢測過程中潛在的錯誤和問題，需要進行工作流系統仿真。通過仿真來找出過程的瓶頸，找出任務、角色分配的潛在負載沖突，并進行改進，把修改后的工作流模型保存在模型庫中用于最終的執行。經過仿真檢驗后，所得到的過程模型可以進行實際運行。然后，通過模型的實例化，為工作流過程和活動指定執行者，分配各種資源，同時建立起完整的企業數據庫。如圖3為艦艇修理過程詳細設計階段的業務流程圖。

同時，在艦艇修理過程中，涉及的其他過程操作，同樣可以依據工作流的思想設計實現，例如，申領器材。其中包括報料、審批與出庫等一系列操作。其工作流UML建模圖如圖4所示。

在運行維護階段，在工作流引擎的管理下，系統中每一個工作流的實例都被很好地管理和控制。同時，過程的時間和成本性能被實時監督，而所得到的運行記錄與歷史記錄一起為企業性能評價提供了支持。這些記錄保證企業有足夠的信息進行系統分析與操作［10］。另外，在傳統的面向功能的管理系統中，很難實現在系統運行時改變系統的模型。而基于過程的模型中卻可以容易地實現，因為［12］：

圖3 艦艇修理過程工作流模型

圖4 器材申領工作流模型

1）工作流管理系統本身支持工作流模型的動態修改；

2）工作流模型和相關的軟件組件是獨立的。這使得我們可以在生命周期的任何階段修改模型。尤其是在運行維護階段，模型可以及時得到改進。

5 結語

工作流管理系統是一個完整的支持工作流的定義、執行和管理的軟件系統，而該軟件系統的執行順序是根據工作流模型來進行的。因此，將成熟的工作流與工作流管理技術與艦艇修理過程相融合，設計構建艦艇修理模型，業務流程清晰可控，大大縮短了設計開發的周期與成本，也便于后期的管理維護。

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