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CIMS集成平台中的工作流管理系统

2003/11/11    来源:投稿    特约撰稿人:朱全敏      
关键字:工作流管理  cims  
本文对工作流技术在CIMS环境中的应用进行了分析,提出了CIMS集成平台下工作流管理系统的体系结构。系统包括建模工具、工作流机、用户界面和管理工具。

    1. CIMS环境下的典型工作流

    从生产经营过程的角度出发,一个企业可以被视为由多个相互关联的不同层次的流程组成的活动流程网络。如由订货、采购、设计、生产、交货组成的主流程,这个流程又可以分解为多个彼此相关的小流程,如产品设计流程、产品制造流程、销售经营流程等。这些流程相互之间有着顺序关系、资源共有、目标相关或冲突等等关系。在CIM信息环境下,它们可以处理为多个相关的工作流。为了理解CIM环境下工作流的具体形式及要求,我们简单分析几种常见的工作流。
    工作流最典型的应用是在产品设计过程中,其主要流程体现为产品设计数据在设计组/设计者之间的有序流动。不同部件/零件的产品数据间有着复杂的相互逻辑关系。这种逻辑关系也映射为不同设计活动之间的逻辑关系,工作流模型应描述这一类复杂关系。流程的执行过程中存在着几种典型的模式,如产品设计数据的评审、发布;产品设计、开发、试生产等不同阶段的反馈;设计流程中的冲突协调等。产品设计过程往往涉及多种组织结构和资源描述能力。
    在CIM信息环境下,企业的生产制造过程也是一个较为复杂的工作流。它涉及制定计划、领料、生产调度、加工、装配、入库等多个活动。这个工作流程的特点是:流程的执行顺序相对固定,属于确定型工作流(production workflow)。流程管理的任务往往是协调资源分配。流程不具有回滚等异常操作,但对执行的可靠性要求高,要求工作流管理系统的调度、监控能力强。
    CIM信息环境是支持整个CIM系统运行的基础环境,保证其可靠运行是一个核心问题。通常存在着多个系统管理操作流程,如数据的定期备份、更新、系统安全管理、系统记帐、消息发布等,它们涉及信息系统本身的正常运行,必须有良好的流程管理工具来控制。这些流程的特点是:强制性强,有一些流程是时间驱动的。

    2. CIMS集成平台中工作流管理系统的体系结构

    CIMS应用集成平台是为了解决CIMS实施中所遇到的单元系统集成困难、异构数据信息无法共享、应用开发周期较长等矛盾而设计开发的一个软件平台,旨在通过提供应用的开发工具、应用的原型系统、应用的集成接口、全局共享信息定义/维护工具集成相应的应用软件等方面给实施CIMS的企业提供支持,为企业构建一个实现信息集成和应用集成的软件框架环境,实现全企业范围内信息的透明共享与管理。它对于企业快速、高效、高质量地实施CIMS具有重大意义。
    作为整个CIMS应用集成平台的一个组成部分,工作流管理系统实现了平台的应用协作功能。它是以平台的代理服务作为底层的信息基础结构,通过工作流系统包括建模工具、管理工具、用户界面、工作流机以及相应的支撑数据库,其体系结构如下图1所示。


    整个工作流实施体系是分布于全企业范围的信息环境下的,各组成模块均是以独立的应用程序形式面向企业不同层次的使用者。整个实施体系的运作过程如下:
    1)工作流模型的实例化与提交;
    2)工作流机启动活动实例并推动过程,同时申请相应的企业资源与人员;
    3)活动的参与者通过自己的用户界面与工作流机交互,包括通知工作流机活动的开始、结束以及获取内容等操作;
    4)管理人员通过工作流管理工具对企业所运行的所有工作流进行监控,并处理相关的异常情况;
    5)集成平台的运控代理为整个工作流实施系统提供底层通讯支持,包括屏蔽异构环境和消息传递等。

    2.1 建模工具
    建模工具以可视化的图形用户界面(GUI)为用户提供新建和编辑工作流模型的环境,以方便企业用户进行简便、迅速的工作流应用开发,这对于整个工作流管理系统而言都是至关重要的。用户通过建模工具提供的组成工作流所必须的各类要素组件,采用鼠标点击、拖动的方式来构造工作流;并在交互式对话框的状态下对各组件的属性进行详细定义。由建模工具所构造出的工作流还不能直接被工作流机所执行,它将作为执行环境下的工作流模块,经过实例化生成工作流实例后才可投入运行。
    企业中的业务流程是由一项项活动按照先后顺序和一定的逻辑关系有序地组织在一起的。相应地,将这些实际的业务流程映射到工作流模型上,那些一项项的基本活动我们称之为基本单元(Unit),而活动间的先后逻辑关系则用连接弧来表示(Link)。因此,一个工作流模型就是由一个基本单元的链表和一个连接弧的链表正常。在基本单元中包括生产型活动、信息型活动、子过程、开始/结束标记和同步节点七类。连接弧包括无条件连接弧和有条件连接弧两种。
    建模工具除了上述各种组成工作流的元素以外,还提供了一个对象——关系型数据库的双向接口,这使得以面向对象技术实现的工作流元素能够以数据库的形式保存和读取,不仅有利于保护企业的现有信息资源,而且充分发挥了面向对象技术与关系型数据库技术双方的优势,简化可应用程序的实现(利用O——O技术)以及数据信息的管理(利用关系型数据库)。

    2.2工作流管理工具
    工作流管理工具包括资源/组织管理器和工作流动态监视工具
    1)资源/组织管理器
    在工作流管理系统中,资源管理和组织管理占据了十分重要的地位。它们是维护系统正常、可靠运行的基本保证。例如,在过程实例运行时,工作流机需要不断获得系统资源和人员的状态来控制活动的执行和和过程实例的推进。而且,资源管理器和组织管理器可以更有效地利用系统内的资源和人员,使系统达到最优。
    ①资源/组织模型
    企业资源/组织管理器负责维护工作流管理系统在建模与运行时所需的资源与组织信息,这些信息以树状的组织形式按照不同的类型由粗到细加以划分,直到最终落实到单独实体与组织角色实体上。
    在CIMS信息环境中,资源可分为三大类:
    ■非消耗类:诸如机床、计算机、打印机等不会消失的资源类型,该类资源存在折旧问题;
    ■消耗类:该类资源在活动执行完毕后会消失转化为别的产品,如半成品或最终产品。
    ■信息类:整个系统内的各种数据文件,数据形式各异,可以是文档、表格,也可以是声音、图像信息。
    在实际系统中,系统根据数据库中存储的资源实体的属性中的“是否可消耗”一项来判断该实体是消耗类资源和非消耗类资源(在本系统中,资源管理器对于信息型资源暂时不予考虑)。通过“资源类型”属性来判断该资源的具体类型。资源管理器/组织管理器为用户提供了透明而一致的接口,外部的用户无须操心资源实体具体是什么类型,是消耗类资源还是非消耗类资源。用户对所有类型资源实体都调用相同的函数,而资源实体的分类和对不同类型的实体的不同处理则由资源管理器完成,为用户提供了透明的服务。资源实体的其它属性还有“资源名称”、“资源ID号”、“资源描述”、“资源所处位置”、“资源的优先权”、“资源状态”等。其中,“资源ID号”在整个系统内唯一,是标识该实体的手段。“状态”描述了该实体目前是处于何种状态;空闲、被使用还是正在维修。“优先权”则在分配资源时为分配的先后顺序提供了依据,也是预防不同活动实例申请相同资源实体造成死锁现象的一种方法。“资源所处位置”则考虑到资源的分别问题。
    人员可分为两大类:执行者和领导者。在此基础上,还可以根据角色类型继续细化。组织资源器数据库的设计与资源管理器类似,只是在角色属性上还增加可一项:“是否临时人员”。这是考虑到人员的流动性的问题而专门设置的。另外还需要说明的是,在资源表中,一项记录只是对应于一个资源项,而在角色表中,一个人可能对应多条数据库记录。这是由组织结构的特殊性造成的,一个人可能身兼多职,负责多项工作,那么,在数据库中,也就自然而然地对应多条记录。
    ②资源/组织管理的功能
    考虑到应用协作的要求,资源管理器和组织管理器通过一系列标准API实现了与其他工作流组件间的调用接口,为工作流建模工具、工作流机和工作流监视器提供建模时与运行时的支持;
    ■在建模时,工作流建模工具通过API接口来获得活动所需的资源类型和企业组织中的角色类型。由于工作流过程模型只是作为运行时的参考模板,因而在建模时一般不需要访问具体的资源实体与角色实体。
    ■ 在实例化过程中,工作流机(自动实现实例化时)或管理人员(手工实现实例化时)通过API函数获得符合过程模型中定义的具体资源类型或角色类型的实体信息。
    u 在过程实例的运行过程中,工作流机不仅可以方便地获得具体的资源实体和角色实体的静态信息,如ID号、名称、所属类型等,还可以更具体地查询到有关资源与角色的状态、被某一过程实例的占有状况等动态信息。
    ■当执行某一个活动实例时,工作流机可以通过API接口申请所需的资源实体和角色实体,并得到分配的结果。如果该实体被占用,资源/组织管理器将自动将该活动加入等待队列中,直到该实体被占用释放。在分配时,还可以考虑有可能出现死锁现象,并予以避免。
    u 当活动执行完毕时,工作流机向资源/组织管理器发出消息,使它们释放该活动所占用的非消耗类资源和角色实体,如果有别的活动实体在等待该实体,资源/组织管理器从等待队列中根据一定的调度算法选择一个活动,将该实体分配给它。
    通过API接口,资源/组织管理器完成了对资源/组织的管理、调度及维护,使复杂的功能实现与简单的功能调用相互分离,使分布式的应用程序可以通过相互协作来完成更大的功能。其它的应用程序无需关心资源/组织管理器内部结构,只要调用相应的函数就能够实现所需的功能。
    ③资源/组织管理器的API接口:
    对于资源/组织管理器来说,其所提供的API接口应包含以下几个方面:
    ■ 对系统内的资源实体和角色实体的查询:可以支持过程模型实例化和运行时对资源实体和角色实体状态的查询,还可以查询具体的属性。用户可以设置过滤条件查询符合某种条件的实体。为了支持工作流建模工具,资源管理器和组织管理器还专门设计了一个函数,查询系统内的资源类型和角色类型,并返回一个列表。
    ■ 对系统中的资源实体或角色实体进行修改,这项功能是为管理员设置的。管理员可以增加、删除资源实体和角色实体,还可以对其属性进行修改。
    ■ 分配资源或角色实体:这是资源管理器和组织管理器最重要的功能之一。它负责对工作流机发出的申请资源或角色的请求进行响应,并返回分配的结果。它应该考虑到资源和角色的不同特点而分别提供不同的函数。例如,对于消耗类资源就无需设立等待队列,而非消耗类资源和角色则需要等待队列。这两种情况的分配方法不一样,其函数也不相同。
    ■ 释放并重新分配资源/角色实体:当活动结束后,应该将该活动占有的非消耗类资源和人员释放,以便其它的活动使用。而且,对于那些已经有活动在等待的资源/角色来说,还应该从等待队列中选择一个实例将实体分配给它。
    在资源管理器和组织管理器中,所有实体的信息都存在关系型数据库中,资源管理器和组织管理器负责与数据库之间的接口,用户无须考虑数据存储的具体细节,也无须考虑数据库的地点,对于用户来说,这些应该都大透明的。

    2)动态监视工具
    工作流监视器的功能主要完成对工作流的动态监控。它通过图形界面与动画显示将工作流实例的运行状况提供给企业的管理人员,并用不同的颜色代表处于不同运行状态的活动实例,使管理员对过程实例的运行情况一目了然。而且,管理员还可以强行改变活动实例甚至整个过程实例的运行状态,控制整个过程实例的运行。

责任编辑:罗伊
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