基于ECA规则模型的柔性工作流在科研项目管理中的研究与应用
发布时间：2014-10-04 20:10
【摘要】 科研项目管理是高等院校与科研机构的重要管理工作内容之一。由于科研工作的特质,科研项目的管理具有较大的不确定性和变动性,一般的工作流管理模式还不能完全适应科研项目动态性和灵活性的管理需要。本文提出利用柔性工作流的理论和技术来解决科研管理工作中的变动性问题。当前,国内外很多学者针对柔性工作流进行了大量研究,取得了较多的研究成果,建立了基于Petri网、基于活动网、基于元模型、基于ECA规则等技术实现方案。其中,ECA (Event-Condition-Action)规则具有较灵活的扩展性,相比于传统的图形化建模方法具有更好的描述能力,是解决动态性问题的一个较好的方法,适合于实现易扩展、易移植的轻量级柔性工作流。本文采用ECA规则模型,针对科研项目管理的需要,定义了一组事件(Event)触发的基于条件(Condition)的动作(Actions)规则集,并将用户动作与ECA规则进行绑定,由用户动作与规则共同指导工作流引擎工作,以此建立柔性工作流模式。通过ECA规则的形式化定义及存储模型的构建,对科研项目管理中流程基本组成以及其存在的动态组成内容进行规则描述。在此基础上,将用户动作进行归类,并将用户动作与对应的ECA规则集合进行绑定。在柔性工作流的执行过程中,待用户动作发生后,首先判定用户操作类型是否为流程类型,若为普通类型,执行对应操作完成对应功能；若为流程类型,去获取绑定的规则集合,若规则集合为空,说明非流程变更类型操作,则直接触发既定工作流模型中绑定的规则事件,若规则集合不为空,说明为流程变更类型操作,则工作流引擎根据当前节点所处结构触发对应的规则事件,事件发生后,利用消息机制进行消息传送,在规则库中查找匹配的ECA规则,读取该匹配ECA规则内容,获取规则中设定的条件,根据当前环境上下文判断条件是否满足,当条件满足后,利用绑定的动作集合指导工作流引擎工作,进而实现工作流的柔性运作。本文构建了基于ECA规则的柔性工作流,并应用到某一重要科研机构的科研项目管理中,较好地支持了该机构的科研项目管理的需要。
第一章绪论
1.1研究背景以及意义
随着科研项目得到越来越多重视,已经深入到很多领域和学科,使得科研项目种类和数量越来越多,目前科研项目管理工作很大程度上还是采用人工方式,难以及时有效的掌握最新的科研情况,往往造成科研项目管理的人为延误,为领导进行科学决策带来一定影响,同时科研处与科研人员和其他部门之间缺少一种快捷高效的沟通方式[3],极大影响目前工作生活方式,并且带来极大不便利性。科研项目管理是指课题从项目申报、批准立项、开展研究、提交鉴定、成果登记到建立科技档案的全程管理。传统的科研项目管理方式是先是采用纸质填写,将各个项目保存起来,需要大量人力资源进行整个项目过程的监管,项目查询统计更加是费时费力,之后出现简单电子文档填写以及邮件发送等方式对于项目资料的整理带来些许便捷,但仍需要很多人员去进行管理。在这些管理方式中很难做到对于项目过程、项目进度进行实时监控,同时伴随产生的大量资料文件,处理起来极易出错,而且容易导致资料流失,造成项目管理周期长、管理复杂、费时费力、资金浪费等现象[1_2]。整个项目管理过程不够清晰,参与项目相关人员无法时时了解目前项目进展情况,针对项目管理过程中各个审批流程不透明,而且显然传统管理方式很难满足时间上的及时性以及空间上跨地域性的信息化办公的需求。但是随着网络时代到来,实现了跨地域信息化发展以及电子化办公,显然通过网络信息化手段实现科研项目的管理工作,管理工作流程,可以有效提高科研项目管理水平,同时可以给领导决策层提供有效、实时信息,因此,需要一套科研项目管理软件来解决以上缺点。
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1.2国内外研究现状
1.2.1科研项目管理现状
科研管理在脱离了前期的纯人工管理并将信息化技术引入后,目前主要产生以下几种管理方式借助Excel、Word等办公软件来处理科研数据,鉴于这些办公软件的普及,而且大部分人员都可以进行很好的操作,因此部分高校、科研机构通过Excel、Word等办公软件进行科研项目管理过程中数据信息处理,该种方式较于传统纯手工方式,明显减轻科研人员工作量,提高其工作效率,不过该方式主要完成数据录入、编辑以及简单统计分析,不能够使得项目过程管理透明化,不便于提供更好的面向数据的管理,因此该方式只能为科研项目管理提供电子化的数据,无法实现更加完善的数据使用以及管理。2)、部分高校、科研机构 发使用简单的数据库管理软件,如项目管理系统,项目经费管理系统等进行科研项目管理,在一定程度上提升了管理能力,使得数据的输入、查询等操作更加人性化、简单化。该管理方式虽然比一般的办公软件在功能上和效率上有了较大程度上的改善,但软件功能单一,各软件间不相互兼容,造成大量数据的孤立和冗余,使得数据混乱无序,难以反映科研现状,同时此类实现方式多数是Windows操作系统下的C/S架构的软件,各管理系统又是不同的开发商所 发,其使用的后台数据库都不尽相同,这就给使用者带来了诸多不便,为后期管理系统的集成、升级维护带来了新的困难。
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第二章工作流相关理论和研究
2.1工作流定义
纵观工作流技术发展的几十年以来,尽管出现工作流管理联盟针对工作流进行了标准化,但针对工作流的定义,不同研究者存在不同的说法,目前为止还没有得出一个完全一致的定义,各个专家学者们分别从不同的角度与着重点对工作流的概念进行了描述,列举如下一些有代表性的定义。1.WFMC-工作流管理联盟组织给出的定义:工作流是企业经营过程能够完全或者部分自动化的执行,给出系统的过程规则,保证系统不同执行人之间可自动传递和执行与流程相关文档、信息或者任务,从而实现流程最终的业务目标[15]。2.GigaGroup[i6]给出的工作流定义:工作流是经营过程中可运转的部分,包括任务的顺序以及任务的执行者、支持各任务相关信息流、监控并评价任务的执行情况及报告机制。3.IBM Almaden Research Center[i7]定义工作流描述整个经营过程完成所需要用到的各类参数,它是一种用计算机来表示经营过程的模型。这些模型参数包括对过程中各个独立执行步骤的定义、不同步骤之间的执行次序和相关条件、建立各类数据流、流程步骤的参与者以及流程活动执行时所需调用的应用程序。
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2.2工作流管理系统
工作管理联盟组织于上世纪90年代初发布工作流管理系统的参考模型,该模型对该系统的相关概念给出了详尽的分析,并且描述了 WFMS的六大主要组成部分、各部分的主要功能以及各部分间的五个接口[21]。WfMC给出工作流管理系统的定义为:工作流管理系统是一个软件系统,它完成工作流的定义和管理,并按照在计算机中预先定义好的工作流逻辑推进工作流实例的执行工作流管理系统是通过管理一系列工作行为以及活动步骤、资源设备以及相关人员、交互系统来实现业务处理程序上自动控制,是工作流技术的软件实现形式,业务过程由对应计算机语言描述并得以解析执行。其主要包括三部分功能:工作流定义功能,负责对业务过程进行计算机语言描述,提供一种或多种分析、建模技术,最终形成过程模型;运行控制功能,负责对描述好的过程模型进行解析,创建并控制过程的运行实例状态转换、活动节点状态转换、活动节点之间衔接以及信息交互、任务分配、和资源人员等资源调度;运行交互接口,负责提供给用户或关联系统接口,实现应用程序调用、传递数据等。
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第三章总体设计..........18
3.1系统分析..........18
3.2体系架构..........21
3.3系统功能模块..........22
第四章基于ECA规则 柔性工作流..........25
4.1实现思路..........25
4.2规则定义与描述..........26
第五章应用与分析..........46
5.1系统实现..........46
5.2结果分析..........50
第五章应用与分析
5.1系统实现
将基于ECA规则的柔性工作流应用于某科研中心科研项目管理系统中,考虑到系统的可扩展、可维护性和可移植性,本系统采用B/S结构模式,以J2EE技术(即Struts+Hibemate+Spring三大框架)来架构系统。该系统体系结构共分为5层,依次是表示层、业务逻辑层、通用服务层、数据访问控制层和数据存储层。柔性工作流模块部分是实现科研项目管理核心部分,这一部分是基于开源工作流在科研项目管理系统中,不采用工作流技术,需要将流程的执行过程用硬性代码的形式进行完成,当流程模型发生变化的时候,需要修改代码,当流程模型变动较大时,需要修改的工作量明显增多,且不能够针对不同流程实例的执行过程进行个性化的更改,一旦流程模型更改,所有的流程实例都必须修改;当有新的流程模型需要建立时,需要重新进行一次硬性编码来完成。在使用柔性工作流技术后,流程模型的定义可以随时进行修改,不需要去进行硬性代码的调整,只需针对流程模型定义文件去进行调整,在流程执行中利用工作流引擎去读取流程模型定义内容,控制流程执行过程,另外可以针对流程实例的个性化需求进行分别满足,执行过程中发生的变更需求时,不同的流程实例执行是相互独立的,只需工作流引擎根据具体的流程实例去进行调整即可,无需影响到其他流程实例的执行;当有新流程模型需求时,直接去定义流程模型即可,工作流引擎根据该模型定义结果去控制流程执行。
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总结与展望
本文总结分析了目前柔性工作流的研究现状,通过分析科研项目管理系统的特性,进一步分析如何利用柔性工作流技术更好的实现科研项目管理。通过分析柔性工作流实现方案,决定釆用ECA规则实现柔性工作流,利用ECA规则进行了规则定义,以及指导工作流引擎工作,进而实现工作流柔性。规范ECA规则形式定义格式以及存储模型,便于以后用于扩展。利用规范的规则定义格式,首先针对工作流基本操作结构进行了规则描述,然后根据科研项目流程化管理特性,描述扩展规则。针对在不同流程结构中,会产生不同的规则,进行了分类分析,根据不同的结构选择不同路由,最终可以正确指导流程引擎进行控制。利用己定义ECA规则,于用户操作进行绑定,通过用户操作触发对应规则事件,事件出发后,发送消息,从规则库中匹配对应规则,获取规则中条件,通过流程实例执行上下文环境设置Conditions,利用Conditions来决定具体的Actions,利用这些Actions来指导工作流引擎工作,进而完成流程流转、任务分配。本文中实现的柔性工作流,主要用于针对科研项目管理的柔性部分进行了实现,能够较好的指导工作流引擎适应当前环境,根据具体流程实例上下文环境利用路由决定不同的执行过程,并且不会影响流程的定义模型,并且不同流程实例控制过程相互之间不会产生影响。
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本文编号：9480
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