工作流模型在科研項目經費管理系統中的應用研究

王 東, 林 宏

(貴州師范學院a.數學與計算機科學學院;b.教育信息網絡中心, 貴陽 550018)

工作流模型在科研項目經費管理系統中的應用研究

王 東a, 林 宏b

(貴州師范學院a.數學與計算機科學學院;b.教育信息網絡中心, 貴陽 550018)

為提高科研院所、高等院校科研項目經費報銷的工作效率，滿足科研項目經費報銷管理業務動態變化需求，將工作流技術應用到科研項目經費管理系統的開發中。首先對關鍵業務進行分析，定義了項目審核流程、項目預借審核流程和項目報賬審核流程三個關鍵業務；再基于關系結構的工作流方法對系統的設計與實現進行建模，通過統一的關系結構來定義關鍵業務的業務規則、活動的依賴關系以及任務的指派等特征，并詳細地給出了機構模型、信息模型和控制模型的表示和實現方法。應用實際表明，該方法既能滿足業務過程的動態擴充和變化，又能簡化系統的實現難度。

工作流；經費管理；關系數據庫；業務邏輯

引 言

在科研院所、高等學校等學術研究機構中，科研項目經費預算申請、報銷方式一般采用手工填寫、人工傳遞的方式，由科研人員填寫報銷單據，粘貼相關票據，交付分管領導審批，領導核實票據的真實性和合理性，簽署審批意見，再提交到上一級領導，最后由財務核查報銷數額，查看報銷標準及相關文件后，執行報銷處理。該方式存在以下問題：(1)審批周期長，效率低下。傳統經費預算與報銷需要人員在審批過程中環環相扣，以致將大量時間和精力浪費在內部協調和文件傳遞上，如相關部門審核者出差，就會產生程序脫節，使報銷停滯不前；(2)管理復雜，容易出錯。由于過度的交互依賴，需要大量前臺人員，如日常報銷業務量大，員工單據填寫不規范，導致工作不斷重復，出錯率較高，造成管理的混亂；(3)成本過高，不利發展。對于科研人員來說，把大量時間和精力耗在了無謂的管理程序和報銷要求上，浪費寶貴的科研時間，對于審核者來說，需要耗費大量的精力和時間對單據進行審核、檢驗、審批，直接增加了部門的運行成本；(4)缺乏規范的審批流程記錄和跟蹤，導致業務、職責不明確，過度的紙張依賴導致大量浪費。因此，設計并實現可以滿足科研項目關鍵業務處理需求的信息管理系統已成為改進科研項目經費管理方式、解決科研人員“報銷難”問題的迫切要求。本文將基于關系結構的輕量級工作流方法[1-5]對系統設計進行建模，該方法原型最早由何清法等提出并應用到商標注冊與管理信息化系統中[1]，有學者對該方法進行擴展并應用到其他應用系統中，如文獻[6-7]將其應用于OA系統中，文獻[8]將該模型應用到ERP系統開發中，文獻[9]將工作流技術成功應用到銀行貸款申請審批系統中?？蒲许椖拷涃M管理中的項目審核、經費預借和報賬具有顯著的關鍵業務特征，業務過程由許多業務活動組成，業務邏輯和業務規則復雜，業務的完成依賴于其中眾多業務活動之間的交互和眾多的業務人員協作參與[1]。在系統中，將各級審核過程定義為工作流[10-11]，流程模型按照科研項目經費管理規范提前定義或隨時修改，將參加審批的經辦人、項目負責人、部門負責人、科研處、分管領導、財務、財務負責人等角色有機組織起來，流程的各個環節由不同的角色參與完成，每個環節執行結束即自動轉至下一環節繼續執行，直到整個流程結束或終止[12]，從而實現項目審核管理、預算審批流程管理、報賬審批流程管理等關鍵業務的網絡化辦理。

1 關鍵業務分析

工作流建模的第一步是獲取業務流程信息，尤其是對關鍵業務進行深入分析?？蒲许椖客ㄟ^立項后，項目負責人要制定出項目經費使用計劃，根據經費使用管理規定編制詳細的經費預算，預算經各級管理部門審核通過后方可使用項目經費。項目經費使用一般采用先預借后報賬的方式，預借項目經費要經過預借申請審批流程，最后進行報賬要經過項目報賬審批流程。項目信息審核流程、經費預借申請審批流程、經費報賬審批流程共同構成了科研項目經費管理的關鍵業務。

1.1 項目信息審核流程

當項目獲得批準立項后，項目經辦人需要將項目的基本信息：項目名稱、項目合同編號、項目主要內容、經費投入、項目科目構成及經費預算等信息錄入系統，各級部門再對項目信息進行審核。項目信息審核流程如圖1所示，圖中每個節點表示一個審核者，每條有向邊表示審核傳遞關系。

圖1 項目審核流程

項目信息審批包括6個節點，由經辦人發起審批，經項目負責人、部門負責人、科研處、財務、財務負責人審核。項目審批流程的流轉過程為串行執行，審批過程中每個時刻只有一個活動節點，即只有一個審核者可以執行審批，每個節點有“審核通過”或“退回補充”兩種狀態。審核傳遞是逐級進行的，上一審核者審批通過后，等待下一審核者進行審批，當最后一個審核者審批通過后，整個審批流程結束。在具體的審批過程中，每個審核者執行的交互任務是不一樣的。經辦人填報項目信息，上傳項目立項的證明文檔或掃描件；項目負責人、部門負責人、科研處負責檢查項目信息、科目項和經費預算的合理性；財務在科研處審批通過后執行經費到賬處理；財務負責人執行項目開啟操作。

1.2 經費預借審批流程

當項目信息審核通過后，項目經辦人就可提交經費預借申請。預借申請要經過預借審批流程，流程中的所有審核者都審核通過后，經辦人方可辦理經費預借業務。根據預借金額的數額將預借審批流程分為3類：預借金額小于等于X元的稱為簡化流程，小于等于Y元的稱為一般流程，預借金額大于Y元的為全流程。

圖2 項目預借簡化流程

簡化流程包括4個節點，分別為經辦人、項目負責人、部門負責人、科研處。一般流程比簡化流程多1個節點——分管領導。全流程在簡化流程基礎上又增加了1個節點——主要領導。只有當最后一個節點審核通過后，才能生成并打印“預借申請表”。各個節點中，經辦人主要業務是填報預借申請信息，明確預借申請包括的科目項及經費數額，并上傳必要的支撐材料。后續節點負責查看預借申請信息及支撐材料的合理性和完整性。審核過程中，審核者可以精確到科目項執行3種操作：“通過”、“補充”或“否定”。如果所有科目項都執行“否定”操作，表明預借申請未通過，審核流程結束；若存在科目項被執行“補充”操作，流程跳轉到第一個節點，經辦人查看退回原因后可選擇執行以下操作：(1)按要求更改預借申請信息和補充材料后提交到退回節點；(2)放棄被退回補充的科目項；(3)撤銷并終止本次預借申請。若所有科目項未被否定且不存在補充項，審核流程流轉到下一節點。項目經費預借審批簡化流程如圖2所示。

1.3 項目報賬審批流程

當預借申請通過審核，財務確認并下賬成功后，經辦人就可以發起項目報賬審批流程。報賬審批流程分為3種：簡化流程、一般流程和全流程。當預借申請為簡化流程且報賬經費數額并未超出預借經費數額為簡化流程，包含6個審核節點：經辦人、項目負責人、部門負責人、科研處、財務、財務負責人；當預借申請為一般流程且報賬經費數額并未超出預借經費數額為一般流程，包含7個審核節點：經辦人、項目負責人、部門負責人、科研處、財務、財務負責人、分管領導；當預借申請為全流程或報賬經費數額超出預借經費數額為全流程，包含8個審核節點：經辦人、項目負責人、部門負責人、科研處、財務、財務負責人、分管領導、財務分管領導。

各個節點中，由首節點經辦人發起報賬審批流程，上傳報賬憑據。若存在科目項被執行“補充”操作，流程跳轉到第一個節點，經辦人查看退回原因后可選擇執行：(1)修改補充后提交到退回節點處；(2)放棄被“退回修改補充”的科目項。后續節點審核報賬金額及報賬憑據，財務可以針對實際情況核定最終金額。項目經費報賬審批簡化流程如圖3所示。

圖3 項目預賬簡化流程

2 數據模型

基于關系結構的工作流引擎信息系統框架的數據模型包括機構模型和信息模型[13]。通過數據模型，可以方便地描述系統的框架、關鍵業務的業務規則、活動的依賴關系以及任務的指派等特征，它們均通過統一的關系結構來定義。圖4給出了數據模型的ER圖(限于篇幅只給出核心表結構)。

2.1 機構模型

機構模型描述了部門的組織機構關系。相關的表主要有TB_DEPARTMENT、TB_USER、TB_ROLE和TB_USERTOROLE。TB_DEPARTMENT表示單位部門的組成情況，TB_USER記錄單位的人員信息。TB_DEPARTMENT和TB_USER通過字段DEPARTMENT_ID互相關聯，TB_USER中的DEPARTMENT_ID表示部門與用戶的所屬關系，TB_DEPARTMENT中的HEADER_ID和LEADER_ID分別表示部門負責人和分管領導的用戶ID。TB_ROLE表示角色，用戶以角色身份獲取一組操作權限，通過關系TB_USERTOROLE在TB_USER與TB_ROLE之間建立關聯，從而可以給一個用戶賦予不同角色。

2.2 信息模型

信息模型存儲工作流程的描述信息和具體工作實例的運行信息。將模型分為工作模板和工作實例兩部分。

工作模板用于定義工作流程，表結構主要包括工作流程表TB_FLOW、活動節點表TB_NODE、任務路由規則表TB_LINE。工作流程表TB_FLOW定義業務流程，一個工作流程由一系列具有邏輯關系的活動節點組成。節點信息存儲于表TB_NODE中，每個活動節點表示工作的一個執行單元，表TB_FLOW與表TB_NODE通過字段TB_FLOW_ID關聯。任務路由規則表TB_LINE定義節點之間的執行流轉關系，當某活動節點執行完成時，從TB_LINE中獲取節點的所有有向邊(轉出連接弧)，依據相關流程變量的值選擇轉出連接弧、流轉到下一節點[14]，表中字段PRENODE_ID表示前驅節點，與表TB_NODE中的TB_NODE_ID對應，字段NEXTNODE_ID表示后驅節點，表TB_LINE中的一條記錄表示工作流程由PRENODE_ID表示的活動流轉到NEXTNODE_ID表示的活動。將工作模板中的表結構通過前端表單進行可視化維護后，對流程的控制權就徹底移交給了用戶來進行自定義，用戶可以根據實際需求對業務流程進行動態調整，滿足業務過程的動態擴充和變化[15]。

工作實例用于存儲具體發生的工作流程信息，本文定義了三個關鍵業務，即項目審核流程、項目預借審核流程和項目報賬審核流程。

圖4 數據模型ER圖

(1) 項目審核信息模型

項目審核流程中主要表結構有項目審核表TB_PROAUDIT、項目審核詳細表TB_PROAUDIT_DETAIL、項目審核進度表TB_PROAUDIT_SCHEDULE、項目審核到賬表TB_PROAUDIT_ENTRY、項目審核任務隊列表TB_PROAUDIT_TASK。TB_PROAUDIT中的每一條記錄表示一個項目審核流程的實例，表TB_PROAUDIT中的字段PROJECT_ID與項目表TB_PROJECT關聯，字段AUDIT_ID是項目審核詳細表、項目審核進度表、項目審核到賬表和項目審核任務隊列的外鍵。關系TB_PROAUDIT_DETAIL用于記錄工作流程的詳細審批流水，即什么角色的什么人執行了何種審批操作，以及當前的狀態及審核理由。表TB_PROAUDIT_SCHEDULE中存儲的數據用于前臺審批進度的可視化提供支持。表TB_PROAUDIT_ENTRY記錄項目經費到賬金額以及項目開啟狀態，字段ENTRYAMOUNTS為入賬金額，入賬金額不能大于項目經費總額，字段ISOPEN為項目開啟狀態，其值的修改依賴于字段ENTRYAMOUNTS，其他工作流程的發起依賴于字段ISOPEN。表TB_PROAUDIT_TASK是工作流程任務指派的關鍵，它存儲了一個工作實例中最新執行的任務，同時指明了下一個執行節點，字段NODE_ID表示最近操作執行節點ID、字段LINK_ID表示具體操作、字段NEXTNODE_ID表示下一個執行節點的ID。

(2) 項目預借審核信息模型

項目預借審核流程的主要表結構有項目預借審核表TB_BUDGET_AUDIT、項目審核詳細表TB_BUDGET_DETAIL、項目審核進度表TB_BUDGET_SCHEDULE、項目審核任務隊列表TB_BUDGET_TASK、預借科目表TB_BUDGET_ITEM。關系TB_BUDGET_AUDIT中每條記錄表示一個項目預借申請審核流程實例，表TB_BUDGET_AUDIT通過字段BUDGET_ID與其他關系關聯，字段STATUS為當前流程的狀態(未提交、審核中、審核通過、撤銷、未通過)。關系TB_BUDGET_DETAIL用于存儲流程審批流水。關系TB_BUDGET_SCHEDULE用于存儲審核進度信息。關系TB_BUDGET_TASK存儲下一個執行節點信息，前端通過查詢字段NEXTNODE_ID值并參照關聯關系TB_NODE與TB_ROLE，從而獲得任務。關系TB_BUDGET_ITEM記錄預借科目及經費數額，相同BUDGET_ID的一組記錄表示一次項目預借申請，字段PROJECT_BUDGET_ID與關系TB_PROJECT_BUDGET(存儲各個項目包含的科目項及經費預算數額)關聯，從而建立起兩個關系之間的約束規則：TB_BUDGET_ITEM.BUDGETAMOUNTS+TB_PROJECT_BUDGET.BUDGETED<=TB_PROJECT_BUDGET.AMOUNTS，項目預借審核精確到科目項，通過改變字段FLAG值實現科目項審核狀態的轉換，圖5為預借審核狀態轉換圖。

圖5 預借審核狀態轉換圖

另外，字段ACCOUNTAMOUNTS、FLAG1與報賬審核流程有關。

(3) 項目報賬審核信息模型

項目報賬審核流程的主要表結構有項目報賬審核表TB_ACCOUNT_AUDIT、項目報賬審核詳細表TB_ACCOUNT_DETAIL、項目報賬審核進度表TB_ACCOUNT_SCHEDULE、項目報賬審核任務隊列表TB_ACCOUNT_TASK、預借科目表TB_BUDGET_ITEM、報賬憑據表TB_ACCOUNT_EVIDENCE、報賬憑據附件表TB_ACCOUNT_EVIDENC_ATTACH等。關系TB_ACCOUNT_AUDIT中每條記錄表示一個項目報賬申請審核流程實例，TB_ACCOUNT_AUDIT通過字段BUDGET_ID與TB_BUDGET_AUDIT一對一關聯，項目報賬申請審核流程的啟動條件是表TB_BUDGET_AUDIT的字段STATUS值為“審核通過”。關系TB_ACCOUNT_DETAIL、TB_ACCOUNT_SCHEDULE、TB_ACCOUNT_TASK的作用與預借流程中對應表類似。關系TB_ACCOUNT_EVIDENCE、TB_ACCOUNT_EVIDENC_ATTACH用于存儲報賬憑證電子文檔或掃描圖片。在報賬審核流程中，審核的科目數據來源于關系TB_BUDGET_ITEM中，前端提取相同BUDGET_ID且FLAG值為1的一組記錄，字段ACCOUNTAMOUNTS為報賬實際金額，通過改變字段FLAG1值實現科目項報賬審核狀態的轉換，圖6為報賬審核狀態轉換圖。

圖6 報賬審核狀態轉換圖

3 控制模型

(1) 權限控制

工作流由一組相互依賴的具體活動以一種協調的方式執行，只有經授權的用戶才能執行這些活動實例[2]。權限控制定義了角色對系統功能和數據的訪問規則。這些規則主要用于控制用戶界面元素的生成、表單訪問控制和活動實例的執行控制。其涉及的核心表結構為關系TB_MODULE、TB_POWER、TB_ROLE、TB_USER、TB_USERTOROLE。關系TB_MODULE定義了一組用于與用戶交互的系統功能集合，關系TB_POWER中具有相同ROLE_ID的一組記錄就是該角色所能操作的系統功能集合。指定用戶的角色后，該用戶就擁有了相關權限。當用戶登錄進系統時，應用程序根據用戶的權限獲取用戶界面元素配置信息，設置界面元素屬性，初始化用戶界面，從而將用戶的操作限制在一個功能子集中[2]。

(2) 任務指派

任務指派是指依照某種規則將任務分配給具體人員來執行[13]。每個交互活動都涉及到任務指派的問題。在前文中已經提到了許多表和字段將聯合用于工作流引擎的任務指派，以報賬流程為例，其涉及的核心表結構為關系TB_NODE、TB_ROLE、TB_ACCOUNT_TASK。在TB_NODE中，每一個交互活動在表中均對應一條記錄，表中字段ROLE_ID表明任務指派的基準是基于角色的，即與ROLE_ID值相同的角色都可以執行此活動，通過該字段，實現組織角色權限與工作流的動態關聯[8]。 當一個流程實例被創建后，活動的實例稱為任務，一個活動可以同時具有多個實例，用FLOW_ID來標志任務所屬批次。流程實例的創建與第一個任務執行是同步完成的，在滿足流程創建的條件下，經辦人執行流程第一個任務后，即創建了一個流程實例。除第一個任務，其他任務都依賴任務隊列TB_ACCOUNT_TASK驅動。任務隊列TB_ACCOUNT_TASK用于記錄那些等待完成的任務，用戶在登錄系統后，能夠查閱“待辦任務”，并對其中的任務進行辦理，執行完任務提交給后端處理程序，修改相應記錄的后繼節點信息，使任務再指派給其他角色，直至流轉到終端節點，最后將任務從任務隊列中清除。

4 應用實例

工作流管理是計算機支持的協同設計的一個重要研究領域，它側重于業務活動的自動化或半自動化完成。采用工作流技術對科研項目經費管理系統進行設計與實現，其目的是在成本、質量、服務和速度等方面取得顯著的改善。本文所討論的基于工作流模型的科研項目經費管理系統是在貴州省情報研究所的一個具體的應用基礎之上提煉出來的。這個信息系統中，包含項目信息審核流程、經費預借申請審批流程、經費報賬審批流程三大關鍵業務過程，每個業務過程均比較復雜，例如預算申請全流程審批活動達到七個，業務活動之間相互依賴，業務活動的推進有順序、回退、跳轉關系。采用PHP和MySQL作為開發工具，用關系表設計了工作流模型，目前系統全部開發完畢并已正式投入運行。實際的應用表明，有了工作流模型的支持，使得業務活動與流程控制的耦合性較低，系統易于維護，便于業務擴充，系統在開發與應用中最大限度降低了成本。

[1] 何清法,李國杰,焦麗梅,等.基于關系結構的輕量級工作流引擎[J].計算機研究與發展,2001,38(2):129-137.

[2] 沈熙玲,劉仁義,劉南.基于關系數據模型的工作流引擎設計與實現[J].江南大學學報:自然科學版,2007,6(5):537-541.

[3] 何中勝,莊燕濱.一種輕量級工作流管理系統的開發研究[J].計算機與數字工程,2013,41(8):1277-1279.

[4] 蔡孝武,韓永國,藍科.一種輕量級工作流引擎的研究與設計[J].計算機工程,2010,36(20):78-79.

[5] 肖璞,劉亞軍.基于關系模型工作流引擎技術的研究與實現[J].信息系統工程,2016(8):29-31.

[6] 張能立,陳剛,熊姣姣.基于關系數據庫的自定義工作流模型在OA系統中人的研究與實現[J].計算機與數字工程,2005,33(8):105-107.

[7] 歐陽玉飛,劉曉軍.基于關系數據庫系統的WEB OA工作流管理系統的設計與實現[J].計算機工程與應用,2003,39(18):195-198.

[8] 蘇鵬,王文,劉學理,等.基于關系數據庫的輕量級工作流引擎[J].計算機應用與軟件,2008,25(3):117-119.

[9] 劉偉軍.工作流技術在銀行貸款申請審批中的應用研究[J].贛南師范學院學報,2015,36(3):15-18.

[10] 陳廣智,潘嶸,李磊.工作流建模技術綜述及其研究趨勢[J].計算機科學,2014,41(6):11-16.

[11] 劉怡,張子剛,張戡.工作流模型研究述評[J].計算機工程與設計,2007,28(2):448-451.

[12] 劉天真,董彥軍.高校科研項目管理系統開發研究[J].中國高?？萍寂c產業化,2009(12):105-107.

[13] 方睿,韓斌,甘剛.基于工作流引擎的信息系統通用框架設計[J].計算機應用研究,2006,23(8):222-224.

[14 郭玉彬,蔡澤野,林澤偉,等.輕量級動態工作流引擎的設計與實現[J].計算機工程與設計,2014,35(3):1105-1109.

[15] 喻洪江,丁偉,陳笑蓉.工作流模型在煙草成本精細化管理系統中的應用研究[J].貴州大學學報:自然科學版,2016,33(6):48-53.

The Applied Research of Workflow Model for Scientific Research Funds Management System

WANGDonga,LINHongb

(a.School of Mathematics and Computer Science;b.Educational Information and Network Technology Center, Guizhou Education University, Guiyang 550018,China)

In order to improve the working efficiency of the scientific research project funds reimbursement, to meet the needs of the scientific research project funds reimbursement management work changing in research institutes or universities, the workflow technology is used to develop a system of scientific research project funds management. First, the key business is analyzed, and the project review process, project pre-loan review process and project audit process are defined. Then, the design and implementation of the system is modeled based on the workflow method of the relational structure. The business rules of the key business, the dependencies of the activities and the assignment of tasks are defined through a unified relational structure. Also, the design principle of the mechanism model, information model and control model, and the concrete representation and realization method are given. The practical application shows that this method can not only satisfy the dynamic expansion and change of the business process, but also simplify the realization of the system.

workflow; fund management; relational database; business logic

2017-07-04

貴州省教育廳創新群體重大研究項目([2016]040);貴州省普通高等學校工程研究中心項目([2016]015);貴州省高技術產業示范工程專項項目([2015]1588號)

王 東(1978-),男,貴州赫章人,副教授,主要從事自然語言處理方面的研究,(E-mail)wd_gz@163.com; 林 宏(1980-),男,貴州赫章人,實驗師,主要從事信息系統開發方面的研究,(E-mail)29152828@qq.com

1673-1549(2017)04-0023-06

10.11863/j.suse.2017.04.05

TP391

A