一种基于知识的工作流管理系统

本发明涉及知识工程和工作流管理系统。

工作流管理系统WfMS(Workflow Management System)是计算机集成制造系统及企业 资源规划研究领域的一个重要分支，它已经被实践证明能够大大提高管理过程的效率，所 以被广泛应用于办公自动化、计算机辅助设计、件应用及业务流程重组等领域。但是目前 工作流管理系统的应用存在着两个大的问题。

1、自成体系，没有一致的标准。目前对于工作流管理系统的研究主要停留在具体 的应用上，尚不存在一种完备的、通用的体系结构。现在少数公司开发出了可以适应多种环 境的工作流管理系统，但是这些工作流管理系统都是根据各自的设计来实现的，没有一个 一致的标准。

2、现有的工作流管理系统大都缺乏灵活性和可扩展性，在流程模型的表示机制及 系统的控制上缺乏柔性，无法自动适应流程在实际执行过程中的变化，这在一定程度上阻 碍了系统的发展。

因此构建灵活的、能够自适应的、智能化的工作流管理系统模型己成为工作流管 理系统研究的重点。

目前国内已经有人研究过基于知识的工作流管理系统，并取得的一定的进展。但 是他们主要把关注点放在运用流程组织技术对流程进行自动的组织和对当前存在的流程 进行可行性检查上。不可否认，自组织流程是智能化工作流管理系统发展的最高级阶段，但 是这项技术在知识库系统中的知识没有扩充到一定的阶段之前是不具有实用性的。因为， 目前大多数行业的业务处理流程都形成了一定的标准，通过自组织生成的流程往往不符合 这些标准，所以难以在实际中应用。基于以上观点，本方法把知识库应用的重点放在智能的 对任务执行条件进行更改上，这在现实中是很有应用价值的。应用本方法的成果企业不必 再因为一个部门或者一种原材料的发生变化而重新组织工作流，从而达到减少成本提高效 率的目的。

本发明方法将当前知识工程的研究成果应用于工作流管理系统，扩展工作流管理系统 的功能，使工作流管理系统具有一定程度上的智能化，从而大大提高工作流管理系统的柔 性和可扩展性。

本发明技术方案是：基本工作流管理系统的事件处理器的流程：本发明方法实现 的工作流管理系统包括以下几个部分组成：

过程定义文件：根据用户的实际运行流程定义的能够为工作流引擎所解释的文件，工 作流引擎根据该文件的内容组装工作流实例；

系统组件库：包含了过程定义中需要用到的各种组件的定义，这些组件主要分为标示、 活动和路由三大类；

流程控制器：提供了系统流程控制的各种功能，如流程初始化，流程开始，流程结束，流 程终止等；

事件处理器：提供了工作流引擎在工作流执行中可能发出的各种事件的定义及系统默 认的事件处理器；

任务控制器：控制活动中各类具体任务的执行，提供对任务的具体操作，如初始化、资 源获取、人工任务的执行者分配，任务结果查询等；

数据库交互层：与流程控制数据交互，该层目前使用Hibernate技术实现与流程控制 数据库的交互，定义了针对各个数据表的操作。用户也可以定义自己的数据库操作层来实 现与数据库的交互；

知识库推理机：主要包括本体定义文件和推理机两个部分：本体定义文件定义了用户 在实际应用中涉及到的各种组织和资源以及它们之间的各种关系、规则；本发明方法使用 Jena推理机对知识本体进行查询；

工作流管理系统首先根据原始定义文件使用系统组件库里的组件完成工作流实例的 装配。然后激活该工作流实例，由流程控制器负责对流程中各个活动的调度，如果当前活动 包含任务则将该任务分配给任务控制器进行处理，活动停止调度，等待任务完成；

在任务完成后，流程控制器会根据任务处理结果和对该活动的定义，进行下一步调度， 直到到达结束节点；

如果在任务控制器处理任务的过程中发生由于流程组织的相关因素(如资源、物流、人 事等)发生变化无法按照原有的工作流过程定义控制工作流的执行的情况时，任务控制器 发出条件不足的事件，事件处理器接收到该事件，分析事件原因，并对知识库推理机进行查 询；

根据从知识库推理机得到的查询结果，事件处理器会修改过程定义文件中导致条件不 足的因素的赋值，从而完成对过程定义文件的自动修改；

修改后的过程定义文件再次运行时将不会再发生上次条件不足的状况。

将应用系统中与流程组织相关的特定知识整合到知识库中，该知识库通过推理机 与工作流管理系统进行交互。当工作流管理系统发现由于流程组织的相关因素(如资源、物 流、人事等)发生变化无法按照原有的工作流过程定义控制工作流的执行时，就通过推理机 对知识库中的知识进行查询，根据查询的结果自动对过程定义进行修改，使工作流管理系 统具有一定程度的自适应能力。

本发明有益效果是：与其它研究者把知识库作为工作流管理系统的一个部分集成 到工作流引擎中不同，本方法实现的系统把知识库部分作为一个外在的工具独立存在。系 统通过事件机制与知识库系统发生交互，这样避免了轮询和其它一些交互方法造成的浪 费。通过修改事件还可以方便的拆装知识库系统。同时，因为知识库中存放的是客 户的流程组织相关知识，将知识库系统独立出来也方便针对不同的客户进行知识库系统的 重构。

本发明的有益效果是：当用户与流程组织相关的因素发生变化的时候，不必再像 以前一样使用人工的方法从新定义过程定义，甚至重新构建工作流管理系统。系统会根据 在构建应用时在知识库存放的流程组织知识自动的修改过程定义文件，并重新运行该流 程。这样减少了系统维护的工作量，同时降低了用户的成本。

图1为本发明流程图

图2为本发明系统组成图

1、基本工作流管理系统：使用Spring框架搭建起一个可以独立使用的基本工作流管 理系统。即由过程定义文件、系统组件库、流程控制器、事件处理器、任务控制器、数据库交 互层和知识库推理机构成。

本发明方法运用Spring框架对系统的各个部分进行集成，这样设计的目的是为 了使用Spring的IoC(控制反转)技术对系统的各个部分实现解耦，从而提高了系统的在 维护时的灵活性，通过在IoC容器中注入不同的组件，可以方便的实现系统组件的更换。

在考虑IoC的基本原理后，发现其实IoC的所要达到的目的和工作流引擎中流程 定义和解释组件的所要达到的目的是一致的，都是将原本没有必然关系的各个部分通过注 入属性的方式整合在一起。基于以上思想，本发明方法采用多个IoC容器组合的方式进行 系统的设计：一个主容器用于工作流管理系统的整合，而其它IoC子容器则扮演的流程解 释器的角，简化了系统的设计。

2、建立具体应用的流程组织知识库：提取使用该工作流管理系统的具体应用中与 流程组织构建相关联的各种知识，将其整合后存放到知识库中。

本方法把知识库应用的重点放在智能的对任务执行条件进行更改上，这在现实中 具有应用价值。应用本方法的成果企业不必再因为一个部门或者一种原材料的发生变化而 重新组织工作流，从而达到减少成本提高效率的目的。

3、扩展基本工作流管理系统的事件处理器：通过扩展事件处理器，使系统可与知 识库发生交互，并能自动修改过程定义文件。

与其它研究者把知识库作为工作流管理系统的一个部分集成到工作流引擎中不 同，本方法实现的系统把知识库部分作为一个外在的工具独立存在。系统通过事件机制与 知识库系统发生交互，这样避免了轮询和其它一些交互方法造成的浪费。通过修改事件监 听器还可以方便的拆装知识库系统。

根据附图说明基本工作流管理系统的事件处理器的流程：系统首先根据原始定义 文件使用系统组件库里的组件完成工作流实例的装配。然后激活该工作流实例，由流程控 制器负责对流程中各个活动的调度，如果当前活动包含任务则将该任务分配给任务控制器 进行处理，活动停止调度，等待任务完成。在任务完成后，流程控制器会根据任务处理结果 和对该活动的定义，进行下一步调度，直到到达结束节点。如果在任务控制器处理任务的过 程中发生由于流程组织的相关因素(如资源、物流、人事等)发生变化无法按照原有的工作 流过程定义控制工作流的执行的情况时，任务控制器发出条件不足的事件，事件处理器接 收到该事件，分析事件原因，并对知识库推理机进行查询。根据从知识库推理机得到的查询 结果，事件处理器会自动的修改过程定义文件中导致条件不足的因素的赋值，从而完成对 过程定义文件的自动修改。修改后的过程定义文件再次运行时将不会再发生上次条件不足 的状况。