工作流與過程管理模塊是PDM系統(tǒng)中重要的基本功能之一，用來定義和控制數(shù)據(jù)操作的基本過程，主要管理當用戶對數(shù)據(jù)進行操作時人與人之間或活動與活動之間的數(shù)據(jù)流向，以及在一個項目的生命周期內(nèi)跟蹤所有事務和數(shù)據(jù)的活動，為PDM系統(tǒng)提供生成、監(jiān)視、管理和控制企業(yè)的業(yè)務流程的能力。目前已經(jīng)出現(xiàn)一些基于Petri網(wǎng)的工作流建模的概念和方法，給出了工作流分析和應用的一些形式化定義，但現(xiàn)有的大部分工作流工具和分析方法都沒有考慮到在實際應用中應該對用戶設(shè)計的工作流進行結(jié)構(gòu)分析和性能檢驗，以保證工作流的順利進行。本文將著色時間Petri網(wǎng)引入到PDM的工作流管理系統(tǒng)中，解決了實際Petri網(wǎng)建模的復雜性和龐大性等難題，將基于著色時間Petri網(wǎng)的并行式工作流模型應用于PDM系統(tǒng)中，提高了工作流的效率，提出用可達圖來分析Petri網(wǎng)工作流模型的靜態(tài)和動態(tài)的結(jié)構(gòu)性能，對用戶設(shè)計的工作流進行結(jié)構(gòu)分析和性能檢驗，能保證流程在執(zhí)行中能順利運行。工作流管理模塊作為PDM系統(tǒng)重要的組成部分，具有很高的投入產(chǎn)出比，但是恰恰在這個領(lǐng)域大部分的PDM系統(tǒng)還沒有充分發(fā)揮作用，還有許多問題還有待于進一步的研究，本文主要研究內(nèi)容是工作流與過程管理模型的建立，有關(guān)Petri的理論分析另有文章敘述。

1 工作流模型

    1.1 常規(guī)意義上的工作流摸型

    工作流中兩個最基本的元素是活動和活動之間的連接關(guān)系，流程圖可形象的表示一個工作流的定義，流程圖由若干個節(jié)點和它們之間的連線構(gòu)成。PDM系統(tǒng)有兩種流程管理：審批流程和更改流程，如圖1所示為某公司重要零件的審批流程。

    圖1 重要零件審批流程

    流程圖中定義了任務的觸發(fā)順序和觸發(fā)條件，用來實現(xiàn)任務的觸發(fā)、同步和信息流的傳遞，每個節(jié)點代表了一個工作步驟，它們之間的連線表明完成工作任務的順序關(guān)系，對于節(jié)點，設(shè)定了一些屬性，用以描述這個節(jié)點的特性，這些節(jié)點屬性有：用戶、意見、期限、啟動條件及通過條件等。

    1.2 基于Petri網(wǎng)的工作流模型

    因為工作流每一個過程的發(fā)生總要經(jīng)歷一定的時間，系統(tǒng)采用了時間Petri網(wǎng)，再考慮實際中一個工作流應該可以提交多個任務，一個任務在工作流中可能處于結(jié)構(gòu)設(shè)計狀態(tài)，而另一個任務在工作流中可能處于設(shè)計審核狀態(tài)，這樣如果仍沿用時間Petri網(wǎng)，設(shè)計的模型將變得非常龐大和復雜，因此系統(tǒng)采用了著色時間Petri網(wǎng)。著色時間Petri網(wǎng)為網(wǎng)中的每一個庫所定義了一個托肯色彩集合，為網(wǎng)中的每一個變遷定義了一個動作色彩集合，可使一個庫所的托肯表示多種狀態(tài)，從而擴大了托肯所代表的內(nèi)涵，不但可以描述更復雜的系統(tǒng)，更使得Petri網(wǎng)系統(tǒng)簡潔明了。

    由于篇幅限制著色時間Petri網(wǎng)和相應的工作流網(wǎng)的定義不再贅述。

    在圖1審批流程的節(jié)點p3處，要建立一個審批人員名單，審批人員可以是一個或多個，設(shè)定由兩個設(shè)計工程師負責簽字．傳統(tǒng)的審批流程主要是串行式的，往往是一個審批人員完成審批后，圖紙才能傳到下一個審批人的手中，如果這個審批人有事耽誤了工作，下面的工作將無法進行，使得工作效率很低．為了提高效率，應采用并行化的工作流，并行式的工作流充分利用了計算機網(wǎng)絡(luò)功能，避免了串行流中因為一個工程師不能按時完成工作而影響另一個工程師的工作的情況。同樣可將工藝設(shè)計與校對并行來提高工作效率，將圖1審批流程并行化后的Petri網(wǎng)模型如圖2所示。

    圖2 審批流程的Petri網(wǎng)模型

    在圖2中，庫所P1是指全部待設(shè)計的文檔在工作流的入口處等待設(shè)計審批，當設(shè)計人員接受任務開始設(shè)計時，文檔doc1便具有相對于變遷t1的色彩<doc1，P1>，由此激活了整個工作流網(wǎng)，以后對于每一個變ti，doc1將具有色彩<doc1，pi>，變遷t1是一個與分支，使文檔同時進入P2和p4并發(fā)子流程，變遷t2模擬了一個選擇結(jié)構(gòu)，用于檢驗P2執(zhí)行的結(jié)果可接受或不可接受，以決定托肯的流向，從而形成一個循環(huán)組件。p3完成后(P5同)，其操作結(jié)果的一致性要經(jīng)過t3檢測，t3的結(jié)構(gòu)與t2相同，如果兩個工程師意見一致，文檔通過審核，將等待P5的完成共同進入p6；如果不一致，文檔進入庫所P1進行設(shè)計修改，經(jīng)進一步校對后（變遷t2實施），重新進入p3審核，如此循環(huán)直至通過審核。p6是并行流程的一個與連接，只有在t3和t5都完成后，才能進入庫所p6，然后依次通過庫所p7，p8完成整個流程。當同時或間隔有j個文檔簽入到流程中時，變遷ti的色彩為<docj，pi>，從而可使得若干文檔的審批工作同時在流程中進行。

    PDM系統(tǒng)的工作流與時間密切相關(guān)，每一個過程對應的人員必須在一定的時間內(nèi)完成任務，當某個人員沒能夠完成任務時，工作流管理系統(tǒng)應能夠自動采取相關(guān)的過期動作：如標識為過期、視為完成、視為未完成、或重新分派給其他人等，因此應在Petri網(wǎng)中引入相應的觸發(fā)機制．觸發(fā)機制可以理解為一種使被使能的活動進入執(zhí)行狀態(tài)的外部條件，通�？煞譃�4種類型：自動觸發(fā)、人工觸發(fā)、消息觸發(fā)和時間觸發(fā)．通過Petri網(wǎng)的觸發(fā)機制可以實現(xiàn)工作流的自動運行和處理工作流中的過期動作。

    1.3 工作流管理系統(tǒng)的組件層次和類結(jié)構(gòu)

    工作流管理系統(tǒng)的J2EE組件層次如圖3所示。

    圖3 工作流管理系統(tǒng)的組件層次

    完成工作流管理系統(tǒng)的類主要有工作流、工作流節(jié)點、任務分配過程、審批過程、任務分配、審批、任務簽發(fā)、審批簽發(fā)和流程歷史等。每一個類對應數(shù)據(jù)庫中的一個表，類的變量對應表的列屬性．工作流管理系統(tǒng)通過這些類和相應數(shù)據(jù)庫中的表格，完成工作流與過程管理的功能．根據(jù)工作流各類之間的關(guān)系，建立的工作流模型如圖4所示。

    圖4 工作流的類模型

2 工作流與過程管理的實現(xiàn)

    2.1 工作流模型到Petri網(wǎng)模型的轉(zhuǎn)換

    系統(tǒng)采用可達圖RMG(PN)來分析工作流的結(jié)構(gòu)，可達圖的意義在于可直接根據(jù)圖的結(jié)構(gòu)特征，來分析網(wǎng)的活性、有界性和安全性等基本特性，其中最主要的是死鎖的判別，工作流模型到Petri網(wǎng)模型的轉(zhuǎn)化過程如圖5所示。

    圖5 工作流模型到Petri網(wǎng)模型的轉(zhuǎn)化過程

    節(jié)點和節(jié)點間的聯(lián)系是工作流信息的載體，因此處理好它們之間的存儲結(jié)構(gòu)是工作流模型轉(zhuǎn)換到著色時間Petri網(wǎng)模型的關(guān)鍵，數(shù)據(jù)模型必須使得工作流中所有的節(jié)點信息能夠有序地保存在數(shù)據(jù)庫中，系統(tǒng)采用工作流節(jié)點表記錄工作流模型的節(jié)點關(guān)系，主要屬性見表1。

    表1 審批流程在數(shù)據(jù)庫中的表結(jié)構(gòu)

    從表1中可以看出，工作流節(jié)點記錄一個工作流的各個節(jié)點及它們之間關(guān)系，包括節(jié)點的過程名、過程類型、節(jié)點序號、成功流向、失敗流向、是否為分節(jié)點，以及節(jié)點位置和所屬生命周期名等，在形成著色時間Petri網(wǎng)模型時，先讀取數(shù)據(jù)庫中的元數(shù)據(jù)，然后按照節(jié)點間的關(guān)聯(lián)，形成著色時間Petri網(wǎng)模型，并初始化所需著色時間Petri網(wǎng)模型的變量。

    2.2 工作流管理體系結(jié)構(gòu)

    工作流管理系統(tǒng)完成工作流的定義和管理，并按照計算機中預先定義好的工作流邏輯推進工作流的執(zhí)行。工作流的建立涉及到三方面模型的有機結(jié)合，其一是工作流模型，即建立過程的有序組合；其二為資源模型，包括用戶、用戶組、角色與應用工具等，它們是過程中的任務執(zhí)行者；最后是數(shù)據(jù)模型，用于定義和追蹤提交給工作流的數(shù)據(jù)對象的類型，工作流管理系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6所示。

    圖6 工作流管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

    2.3 工作流管理模型

    工作流管理系統(tǒng)采用電子周轉(zhuǎn)文件夾將有關(guān)的工作文檔和信息傳送到各個工位，所有與工作流過程步驟有關(guān)的PDM用戶都可以通過計算機網(wǎng)絡(luò)從工作流管理模塊中得到自己的任務清單，其中包括電子周轉(zhuǎn)文件夾中的所有文檔和所規(guī)定的需要執(zhí)行的活動，工作流管理模塊將面向任務的項目組中屬于不同部門的員工聯(lián)系起來，并且只有被授權(quán)的人員才能訪問工作流中的有關(guān)文檔。以圖1審批流程為例，工作流的過程管理模型如圖7所示，工作流運轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生的所有文檔都保存在電子周轉(zhuǎn)文件夾中，永久保存。

    圖7 工作流的過程管理模型

3 工作流程的實現(xiàn)

    3.1 定義任務過程

    所謂任務過程是數(shù)據(jù)對象在工作流中從一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)時應進行或處理的規(guī)則集合，它是工作流的基本構(gòu)成單元．在進行計算機支持下的工作流管理以前，首先應該建立過程的模型，即定義一個個過程步驟，系統(tǒng)中定義了三種過程：任務分配過程、審批過程和消息過程，定義好的過程存放在過程庫中，在過程庫中存放著各種各樣可重復使用的標準過程對象，將其鏈接起來就可以很方便地建成所需要工作流模型，加快工作流建模的速度。

    3.2 編輯和執(zhí)行工作流

    利用PDM視圖化的工作流編輯器，用戶可以根據(jù)具體的需要將上述任務過程鏈接起來，建立符合各企業(yè)習慣的串行或并行的工作流程。工作流程的執(zhí)行過程如下：

    1)用戶在流程編輯器中完成流程的定義后，按保存鍵。

    2)系統(tǒng)根據(jù)工作流生成相應的著色時間Petri網(wǎng)和可達圖，并根據(jù)可達圖檢驗用戶定義工作流程的正確性，判別流程的可達性、活性（無死鎖）等性質(zhì)．通過分析，若定義的流程中存在錯誤，則提示用戶錯誤的原因，以便改正；若流程不存在錯誤，則將流程保存到數(shù)據(jù)庫中。

    3)用戶可隨時調(diào)出工作流程進行修改，察看工作流的著色時間Petri網(wǎng)視圖，模擬流程的運行狀態(tài)。

    4)啟動工作流程后，通過著色時間Petri網(wǎng)模型，結(jié)合模型的算法，判別工作流將要運行的下一節(jié)點位置，著色時間Petri網(wǎng)上的托肯將跟蹤流程的節(jié)點到達相應的當前節(jié)點位置，以此類推，完成工作流程的運行。

    系統(tǒng)規(guī)定：(1)當一個文件夾或產(chǎn)品對象被提交到工作流中時，系統(tǒng)會把其附帶的描述文檔一起提交進去；(2)一個對象一次只能提交到一個工作流中審批；(3)一個工作流不限制提交到其中的對象個數(shù)。

    3.3 察看流程歷史

    任務歷史管理記錄了工作流運行狀態(tài)演變的過程數(shù)據(jù)，這些過程信息都保存在數(shù)據(jù)庫中，可用于查詢各項任務的完成情況及其過程，在工作流運行的過程中，任何授權(quán)的用戶均能看到工作流執(zhí)行的情況、工作流中文檔的確切位置、瀏覽過程的歷史以及執(zhí)行的結(jié)果注釋，例如哪些過程步驟已被執(zhí)行，周轉(zhuǎn)文件夾的狀態(tài)如何、目前位于何處，哪些用戶正在訪問哪些工作文檔等，管理員可以根據(jù)過程的完成情況檢查各個人員工作時間是否超期，以便做出相應決策。

4 結(jié)語

    1)系統(tǒng)以企業(yè)現(xiàn)有的Intranet為支撐環(huán)境，用一臺運行Windows2000的計算機作為中心服務器，并在服務器上建立Weblogic、E_Mail、Oracle數(shù)據(jù)庫等服務，局域網(wǎng)內(nèi)計算機安裝PDM系統(tǒng)客戶端，就可完全實現(xiàn)PDM系統(tǒng)的功能。

    2)該系統(tǒng)經(jīng)過國家驗收和實施證明了系統(tǒng)的安全性和可靠性。

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本文標題：PDM系統(tǒng)中工作流與過程管理模型的建立

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