基于ECA規(guī)則模型的柔性工作流在科研項目管理中的研究與應(yīng)用
發(fā)布時間：2014-10-04 20:10
【摘要】 科研項目管理是高等院校與科研機(jī)構(gòu)的重要管理工作內(nèi)容之一。由于科研工作的特質(zhì),科研項目的管理具有較大的不確定性和變動性,一般的工作流管理模式還不能完全適應(yīng)科研項目動態(tài)性和靈活性的管理需要。本文提出利用柔性工作流的理論和技術(shù)來解決科研管理工作中的變動性問題。當(dāng)前,國內(nèi)外很多學(xué)者針對柔性工作流進(jìn)行了大量研究,取得了較多的研究成果,建立了基于Petri網(wǎng)、基于活動網(wǎng)、基于元模型、基于ECA規(guī)則等技術(shù)實現(xiàn)方案。其中,ECA (Event-Condition-Action)規(guī)則具有較靈活的擴(kuò)展性,相比于傳統(tǒng)的圖形化建模方法具有更好的描述能力,是解決動態(tài)性問題的一個較好的方法,適合于實現(xiàn)易擴(kuò)展、易移植的輕量級柔性工作流。本文采用ECA規(guī)則模型,針對科研項目管理的需要,定義了一組事件(Event)觸發(fā)的基于條件(Condition)的動作(Actions)規(guī)則集,并將用戶動作與ECA規(guī)則進(jìn)行綁定,由用戶動作與規(guī)則共同指導(dǎo)工作流引擎工作,以此建立柔性工作流模式。通過ECA規(guī)則的形式化定義及存儲模型的構(gòu)建,對科研項目管理中流程基本組成以及其存在的動態(tài)組成內(nèi)容進(jìn)行規(guī)則描述。在此基礎(chǔ)上,將用戶動作進(jìn)行歸類,并將用戶動作與對應(yīng)的ECA規(guī)則集合進(jìn)行綁定。在柔性工作流的執(zhí)行過程中,待用戶動作發(fā)生后,首先判定用戶操作類型是否為流程類型,若為普通類型,執(zhí)行對應(yīng)操作完成對應(yīng)功能；若為流程類型,去獲取綁定的規(guī)則集合,若規(guī)則集合為空,說明非流程變更類型操作,則直接觸發(fā)既定工作流模型中綁定的規(guī)則事件,若規(guī)則集合不為空,說明為流程變更類型操作,則工作流引擎根據(jù)當(dāng)前節(jié)點所處結(jié)構(gòu)觸發(fā)對應(yīng)的規(guī)則事件,事件發(fā)生后,利用消息機(jī)制進(jìn)行消息傳送,在規(guī)則庫中查找匹配的ECA規(guī)則,讀取該匹配ECA規(guī)則內(nèi)容,獲取規(guī)則中設(shè)定的條件,根據(jù)當(dāng)前環(huán)境上下文判斷條件是否滿足,當(dāng)條件滿足后,利用綁定的動作集合指導(dǎo)工作流引擎工作,進(jìn)而實現(xiàn)工作流的柔性運作。本文構(gòu)建了基于ECA規(guī)則的柔性工作流,并應(yīng)用到某一重要科研機(jī)構(gòu)的科研項目管理中,較好地支持了該機(jī)構(gòu)的科研項目管理的需要。
【關(guān)鍵詞】 柔性工作流； ECA規(guī)則； 科研項目管理； 工作流引擎；
第一章緒論
1.1研究背景以及意義
隨著科研項目得到越來越多重視,已經(jīng)深入到很多領(lǐng)域和學(xué)科,使得科研項目種類和數(shù)量越來越多,目前科研項目管理工作很大程度上還是采用人工方式,難以及時有效的掌握最新的科研情況,往往造成科研項目管理的人為延誤,為領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行科學(xué)決策帶來一定影響,同時科研處與科研人員和其他部門之間缺少一種快捷高效的溝通方式[3],極大影響目前工作生活方式,并且?guī)順O大不便利性�？蒲许椖抗芾硎侵刚n題從項目申報、批準(zhǔn)立項、開展研究、提交鑒定、成果登記到建立科技檔案的全程管理。傳統(tǒng)的科研項目管理方式是先是采用紙質(zhì)填寫,將各個項目保存起來,需要大量人力資源進(jìn)行整個項目過程的監(jiān)管,項目查詢統(tǒng)計更加是費時費力,之后出現(xiàn)簡單電子文檔填寫以及郵件發(fā)送等方式對于項目資料的整理帶來些許便捷,但仍需要很多人員去進(jìn)行管理。在這些管理方式中很難做到對于項目過程、項目進(jìn)度進(jìn)行實時監(jiān)控,同時伴隨產(chǎn)生的大量資料文件,處理起來極易出錯,而且容易導(dǎo)致資料流失,造成項目管理周期長、管理復(fù)雜、費時費力、資金浪費等現(xiàn)象[1_2]。整個項目管理過程不夠清晰,參與項目相關(guān)人員無法時時了解目前項目進(jìn)展情況,針對項目管理過程中各個審批流程不透明,而且顯然傳統(tǒng)管理方式很難滿足時間上的及時性以及空間上跨地域性的信息化辦公的需求。但是隨著網(wǎng)絡(luò)時代到來,實現(xiàn)了跨地域信息化發(fā)展以及電子化辦公,顯然通過網(wǎng)絡(luò)信息化手段實現(xiàn)科研項目的管理工作,管理工作流程,可以有效提高科研項目管理水平,同時可以給領(lǐng)導(dǎo)決策層提供有效、實時信息,因此,需要一套科研項目管理軟件來解決以上缺點。
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1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1科研項目管理現(xiàn)狀
科研管理在脫離了前期的純?nèi)斯す芾聿⑿畔⒒夹g(shù)引入后,目前主要產(chǎn)生以下幾種管理方式借助Excel、Word等辦公軟件來處理科研數(shù)據(jù),鑒于這些辦公軟件的普及,而且大部分人員都可以進(jìn)行很好的操作,因此部分高校、科研機(jī)構(gòu)通過Excel、Word等辦公軟件進(jìn)行科研項目管理過程中數(shù)據(jù)信息處理,該種方式較于傳統(tǒng)純手工方式,明顯減輕科研人員工作量,提高其工作效率,不過該方式主要完成數(shù)據(jù)錄入、編輯以及簡單統(tǒng)計分析,不能夠使得項目過程管理透明化,不便于提供更好的面向數(shù)據(jù)的管理,因此該方式只能為科研項目管理提供電子化的數(shù)據(jù),無法實現(xiàn)更加完善的數(shù)據(jù)使用以及管理。2)、部分高校、科研機(jī)構(gòu) 發(fā)使用簡單的數(shù)據(jù)庫管理軟件,如項目管理系統(tǒng),項目經(jīng)費管理系統(tǒng)等進(jìn)行科研項目管理,在一定程度上提升了管理能力,使得數(shù)據(jù)的輸入、查詢等操作更加人性化、簡單化。該管理方式雖然比一般的辦公軟件在功能上和效率上有了較大程度上的改善,但軟件功能單一,各軟件間不相互兼容,造成大量數(shù)據(jù)的孤立和冗余,使得數(shù)據(jù)混亂無序,難以反映科研現(xiàn)狀,同時此類實現(xiàn)方式多數(shù)是Windows操作系統(tǒng)下的C/S架構(gòu)的軟件,各管理系統(tǒng)又是不同的開發(fā)商所 發(fā),其使用的后臺數(shù)據(jù)庫都不盡相同,這就給使用者帶來了諸多不便,為后期管理系統(tǒng)的集成、升級維護(hù)帶來了新的困難。
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第二章工作流相關(guān)理論和研究
2.1工作流定義
縱觀工作流技術(shù)發(fā)展的幾十年以來,盡管出現(xiàn)工作流管理聯(lián)盟針對工作流進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化,但針對工作流的定義,不同研究者存在不同的說法,目前為止還沒有得出一個完全一致的定義,各個專家學(xué)者們分別從不同的角度與著重點對工作流的概念進(jìn)行了描述,列舉如下一些有代表性的定義。1.WFMC-工作流管理聯(lián)盟組織給出的定義:工作流是企業(yè)經(jīng)營過程能夠完全或者部分自動化的執(zhí)行,給出系統(tǒng)的過程規(guī)則,保證系統(tǒng)不同執(zhí)行人之間可自動傳遞和執(zhí)行與流程相關(guān)文檔、信息或者任務(wù),從而實現(xiàn)流程最終的業(yè)務(wù)目標(biāo)[15]。2.GigaGroup[i6]給出的工作流定義:工作流是經(jīng)營過程中可運轉(zhuǎn)的部分,包括任務(wù)的順序以及任務(wù)的執(zhí)行者、支持各任務(wù)相關(guān)信息流、監(jiān)控并評價任務(wù)的執(zhí)行情況及報告機(jī)制。3.IBM Almaden Research Center[i7]定義工作流描述整個經(jīng)營過程完成所需要用到的各類參數(shù),它是一種用計算機(jī)來表示經(jīng)營過程的模型。這些模型參數(shù)包括對過程中各個獨立執(zhí)行步驟的定義、不同步驟之間的執(zhí)行次序和相關(guān)條件、建立各類數(shù)據(jù)流、流程步驟的參與者以及流程活動執(zhí)行時所需調(diào)用的應(yīng)用程序。
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2.2工作流管理系統(tǒng)
工作管理聯(lián)盟組織于上世紀(jì)90年代初發(fā)布工作流管理系統(tǒng)的參考模型,該模型對該系統(tǒng)的相關(guān)概念給出了詳盡的分析,并且描述了 WFMS的六大主要組成部分、各部分的主要功能以及各部分間的五個接口[21]。WfMC給出工作流管理系統(tǒng)的定義為:工作流管理系統(tǒng)是一個軟件系統(tǒng),它完成工作流的定義和管理,并按照在計算機(jī)中預(yù)先定義好的工作流邏輯推進(jìn)工作流實例的執(zhí)行工作流管理系統(tǒng)是通過管理一系列工作行為以及活動步驟、資源設(shè)備以及相關(guān)人員、交互系統(tǒng)來實現(xiàn)業(yè)務(wù)處理程序上自動控制,是工作流技術(shù)的軟件實現(xiàn)形式,業(yè)務(wù)過程由對應(yīng)計算機(jī)語言描述并得以解析執(zhí)行。其主要包括三部分功能:工作流定義功能,負(fù)責(zé)對業(yè)務(wù)過程進(jìn)行計算機(jī)語言描述,提供一種或多種分析、建模技術(shù),最終形成過程模型;運行控制功能,負(fù)責(zé)對描述好的過程模型進(jìn)行解析,創(chuàng)建并控制過程的運行實例狀態(tài)轉(zhuǎn)換、活動節(jié)點狀態(tài)轉(zhuǎn)換、活動節(jié)點之間銜接以及信息交互、任務(wù)分配、和資源人員等資源調(diào)度;運行交互接口,負(fù)責(zé)提供給用戶或關(guān)聯(lián)系統(tǒng)接口,實現(xiàn)應(yīng)用程序調(diào)用、傳遞數(shù)據(jù)等。
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第三章總體設(shè)計..........18
3.1系統(tǒng)分析..........18
3.2體系架構(gòu)..........21
3.3系統(tǒng)功能模塊..........22
第四章基于ECA規(guī)則 柔性工作流..........25
4.1實現(xiàn)思路..........25
4.2規(guī)則定義與描述..........26
第五章應(yīng)用與分析..........46
5.1系統(tǒng)實現(xiàn)..........46
5.2結(jié)果分析..........50
第五章應(yīng)用與分析
5.1系統(tǒng)實現(xiàn)
將基于ECA規(guī)則的柔性工作流應(yīng)用于某科研中心科研項目管理系統(tǒng)中,考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展、可維護(hù)性和可移植性,本系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)模式,以J2EE技術(shù)(即Struts+Hibemate+Spring三大框架)來架構(gòu)系統(tǒng)。該系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)共分為5層,依次是表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、通用服務(wù)層、數(shù)據(jù)訪問控制層和數(shù)據(jù)存儲層。柔性工作流模塊部分是實現(xiàn)科研項目管理核心部分,這一部分是基于開源工作流在科研項目管理系統(tǒng)中,不采用工作流技術(shù),需要將流程的執(zhí)行過程用硬性代碼的形式進(jìn)行完成,當(dāng)流程模型發(fā)生變化的時候,需要修改代碼,當(dāng)流程模型變動較大時,需要修改的工作量明顯增多,且不能夠針對不同流程實例的執(zhí)行過程進(jìn)行個性化的更改,一旦流程模型更改,所有的流程實例都必須修改;當(dāng)有新的流程模型需要建立時,需要重新進(jìn)行一次硬性編碼來完成。在使用柔性工作流技術(shù)后,流程模型的定義可以隨時進(jìn)行修改,不需要去進(jìn)行硬性代碼的調(diào)整,只需針對流程模型定義文件去進(jìn)行調(diào)整,在流程執(zhí)行中利用工作流引擎去讀取流程模型定義內(nèi)容,控制流程執(zhí)行過程,另外可以針對流程實例的個性化需求進(jìn)行分別滿足,執(zhí)行過程中發(fā)生的變更需求時,不同的流程實例執(zhí)行是相互獨立的,只需工作流引擎根據(jù)具體的流程實例去進(jìn)行調(diào)整即可,無需影響到其他流程實例的執(zhí)行;當(dāng)有新流程模型需求時,直接去定義流程模型即可,工作流引擎根據(jù)該模型定義結(jié)果去控制流程執(zhí)行。
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總結(jié)與展望
本文總結(jié)分析了目前柔性工作流的研究現(xiàn)狀,通過分析科研項目管理系統(tǒng)的特性,進(jìn)一步分析如何利用柔性工作流技術(shù)更好的實現(xiàn)科研項目管理。通過分析柔性工作流實現(xiàn)方案,決定釆用ECA規(guī)則實現(xiàn)柔性工作流,利用ECA規(guī)則進(jìn)行了規(guī)則定義,以及指導(dǎo)工作流引擎工作,進(jìn)而實現(xiàn)工作流柔性。規(guī)范ECA規(guī)則形式定義格式以及存儲模型,便于以后用于擴(kuò)展。利用規(guī)范的規(guī)則定義格式,首先針對工作流基本操作結(jié)構(gòu)進(jìn)行了規(guī)則描述,然后根據(jù)科研項目流程化管理特性,描述擴(kuò)展規(guī)則。針對在不同流程結(jié)構(gòu)中,會產(chǎn)生不同的規(guī)則,進(jìn)行了分類分析,根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)選擇不同路由,最終可以正確指導(dǎo)流程引擎進(jìn)行控制。利用己定義ECA規(guī)則,于用戶操作進(jìn)行綁定,通過用戶操作觸發(fā)對應(yīng)規(guī)則事件,事件出發(fā)后,發(fā)送消息,從規(guī)則庫中匹配對應(yīng)規(guī)則,獲取規(guī)則中條件,通過流程實例執(zhí)行上下文環(huán)境設(shè)置Conditions,利用Conditions來決定具體的Actions,利用這些Actions來指導(dǎo)工作流引擎工作,進(jìn)而完成流程流轉(zhuǎn)、任務(wù)分配。本文中實現(xiàn)的柔性工作流,主要用于針對科研項目管理的柔性部分進(jìn)行了實現(xiàn),能夠較好的指導(dǎo)工作流引擎適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境,根據(jù)具體流程實例上下文環(huán)境利用路由決定不同的執(zhí)行過程,并且不會影響流程的定義模型,并且不同流程實例控制過程相互之間不會產(chǎn)生影響。
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