工作流管理理论及其在PDM中的实现

作者：贵州工业大学CAD/CIMS研究所 周兴

欢迎访问e展厅 展厅 3 PDM/PLM/CAPP展厅 图文档管理系统, CAPP... 本文阐述了工作流的基本概念、发展背景、应用范围，对产品数据管理系统PDM进行了介绍，较深入的说明工作流管理理论及其在PDM中的实现特点，为企业成功把工作流管理理论运用在PDM中提供了实例...... PDM的中文名称为产品数据管理（Product Data Management）。 PDM是一门用来管理所有与产品相关信息(包括零件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限信息等)和所有与产品相关过程(包括过程定义和管理)的技术，PDM一般包含数据和文档管理、产品结构与配置管理、零部件分类库管理、计划/项目管理、过程和工作流管理五大功能。前三大功能PDM软件商经过几年的研究和推广，业已成熟；项目和工作流管理是当前PDM关心的热点。究竟什么是项目和工作流管理，在PDM中它们的内涵和研究的对象是什么？本文结合业内最新研究成果，说明在PDM中项目和工作流管理的一般原理和方法。 工作流是针对工作中具有固定程序的常规活动而提出的一个概念。通过将工作活动分解成定义良好的任务、角色、规则和过程来进行执行和监控，达到提高生产组织水平和工作效率的目的。工作流技术为企业更好地实现经营目标提供了先进的手段。 1993年，国际工作流管理联盟（Workflow Management Coalition，WfMC）的成立标志着工作流技术开始进入相对成熟的阶段。为了实现不同工作流产品之间的互操作，WfMC在工作流管理系统的相关术语、体系结构及应用编程接口等方面制定了一系列标准。工作流管理联盟给出的工作流定义是：工作流是指整个或部分经营过程在计算机支持下的全自动或半自动化。在实际情况中可以更广泛地把凡是由计算机软件系统（工作流管理系统）控制其执行的过程都称为工作流。 一个工作流包括一组活动及它们的相互顺序关系，还包括过程及活动的启动和终止条件，以及对每个活动的描述。工作流管理系统指运行在一个或多个工作流引擎上用于定义、实现和管理工作流运行的一套软件系统，它与工作流执行者（人、应用）交互，推进工作流实例的执行，并监控工作流的运行状态。 一 、采用工作流管理的好处 1．提高企业管理的规范化程度； 2．更好地与上下游企业形成快速响应市场的供应链网络； 3．降低业务过程的整个处理时间，如在办公自动化环境中，通过更好地规划工作流程、并行执行相互独立的活动、减少文档传递过程中不必要的中间状态等方法来显著降低文档的传递和临时储存的时间。 二 、工作流管理系统的产生背景 工作流的概念起源于生产组织和办公自动化领域。他是针对日常工作中具有固定程序的活动而提出的一个概念。目的是通过将一个具体的工作分解成多个任务、角色，通过一定的规则和过程，约束这些任务的执行和监控，达到提高企业生产经营管理水平。在20世纪80年代中期发展起来的工作流技术为企业更好地实现经营目标提供了先进的手段。90年代随着计算机和网络技术的发展，该技术得到了快速地发展，特别是在生产制造业领域，结合先进的ERP应用系统得到较好地应用。 1．市场竞争的日益激烈要求企业对其业务过程能够进行快速的重组 2．企业业务过程的不断变化要求信息系统能够快速重组 3．提高办公效率和生产效率是提高企业竞争力的重要基础 4．面向市场和客户要求企业采用过程管理（项目管理）和过程集成方法提高其管理水平。 三、工作流技术的发展与应用现状 工作流技术的发展，经过十几年的努力，取得一定的结果。但在实际应用中，应用的企业还是较少，应用的范围窄，效果不理想。这里与产品的全面性、集成性有关，也有企业应用的状况有关，具体有以下几点： 1．工作流底层环境的建立 工作流管理系统必须建立在底层通信的基础上，才能实现分布计算，这要额外付出经费和精力进行构筑，这是企业所不希望的，从而限制了在企业中的广泛应用。 2．标准化程度差 不同的厂商所提供的工作流产品具有自己独立的一套工作流模型、工作流定义语言、API函数。但难于在不同系统之间进行交互，集成的效果不理想，不能方便地在不同系统间进行应用对像的重复利用和数据的方便交流。 3．系统的集成性不理想 工作流管理系统没有达到真正地集成，还是在自己独立地运行，处理一些行政上的简单的流程业务，不能很好将OA、ERP、CRM、SCM等具体事务处理系统紧密地联系在一起，达到数据录入一次即可有效的目的。 4．实现的复杂性 实施一个完整的工作流管理系统，是一个复杂的过程，要了解其它应用系统的业务、进行流程处理分析、业务流程的改造、管理规程和操作规范建立等。并且还必须有不同软件供应商的全力配合，原因是企业不可能在短的时间内了解所有系统的来龙去脉，并得以实现。 5．系统的安全性 系统中对于并发访问和异常错误缺乏正确和可靠的支持。一旦系统出现非正常退出，如何恢复数据并保证数据的一致性还需要解决。 6．企业管理者的观念改变 一个系统实施的好与坏，与企业的管理者有密切的关系。要改变手工管理中不合理的流程方式，充分借助计算机应用系统来指导工作。设想一个管理者都不经常进入企业的计算机应用系统，那末，如何能够使该系统发挥作用和提高管理水平。任何一个应用系统实施成功标记就是：成功=使用。 目前工作流技术的研究日益受到人们的重视，不仅有大学和研究机构在开展多项研究、产品供应商也在不断地推出新的产品，来补充应用中存在的不足。研究的主要问题包括三个方面：工作流的理论基础，包括：体系、模型、语言、接口等；工作流实现技术，包括：性能、可靠性方面的研究；工作流技术的应用，包括：实施方法、应用集成等。 四、工作流管理的相关基本概念 1．工作流的基本概念和定义 1993年工作流管理联盟成立，制定了相关的系列标准，同时给出了工作流的定义是："工作流是一类能够完全或者部分自动执行的经营过程，它根据一系列过程规则、文档、信息或任务能够在不同的执行者之间进行传递与执行"。当然，还有其他的一些定义，但基本上都说明"工作流是经营过程的一个计算机实现，而工作流管理系统则是这一实现的软件环境"。 使用工作流来作为经营过程的实现技术，首先要求工作流系统能够反映经营过程的如下几个方面的问题：经营过程是什么（活动、任务）、怎么做（条件、规则）、由谁来做（组织、角色）、做的怎样（监控）。 工作流管理系统的定义是："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"。工作流系统不同于ERP系统。ERP系统是面向功能的事务处理系统，更大程度上要满足企业的业务操作功能（带有部分固定流程模式，灵活性欠缺），具体解决某个或某些领域的问题，提高事务处理的效率和水平；工作流管理系统的着眼点是面向市场、客户，是在企业的整个业务层提高企业的业务处理水平，强化企业的市场意识。在工作流管理系统的支撑下，通过集成具体的业务应用软件系统（ERP、CRM、SCM等），才能良好地完成对企业经营过程运行的支持，在更广的范围内，不同的时间跨度上做好企业的经营管理，提高企业的整体水平和竞争力。 2．工作流管理系统的体系结构 工作流管理系统是支持企业经营过程高效执行并监控其执行过程的计算机软件系统。” 通常，工作流管理系统指运行在一个或多个称为工作流机的软件上的用于定义、实现和管理工作流运行的一套软件系统，它和工作流执行者（人、应用）交互，推进工作流实例的执行，并监控工作流的运行状态。在这里需要强调指出的是工作流管理系统不是企业的业务系统。在很大程度上，工作流管理系统为企业的业务系统运行提供一个软件支撑环境，非常类似于在单个计算机上的操作系统。只不过工作流管理系统支撑的范围比较大、环境比较复杂而已，所以也有人称工作流管理系统是业务操作系统（BOS － Business Operating System）。在工作流管理系统的支撑下，通过集成具体的业务应用软件和操作人员的界面操作，才能够良好地完成对企业经营过程运行的支持。所以，工作流管理系统在一个企业或部门的经营过程中的应用过程是一个业务应用软件系统的集成与实施过程。 工作流管理系统可以用来定义与执行不同覆盖范围（单个工作者、部门、全企业、企业间）、不同时间跨度（分钟、小时、天、月）的经营过程。这完全取决于实际应用背景的需求。按照经营过程以及组成活动的复杂程度的不同，工作流管理系统可以采取许多种实施方式，在不同的实施方式中，所应用的信息技术、通信技术和支撑系统结构会有很大的差别。工作流管理系统的实际运行环境可以是在一个工作组内部或者在全企业的所有业务部门。为了实现工作流技术的标准化和开放性，异构的工作流管理系统与其他应用系统之间的集成，工作流管理联盟提出了工作流管理系统体系结构的参考模型，该模型中规范了功能组成部件和接口。参考图图1。从图1的体系结构中，我们可以看出，工作流管理系统主要内容分三部分。 软件构件：完成相应功能的实现，包括流程过程定义，流程的发起、审批、监控、结束等。 系统控制数据：存储本系统和其他系统进行逻辑处理、流程控制、规则、约束条件、状态、结果等数据。 其他应用与应用数据：供工作流系统调用的外部应用和数据。 3．系统的软件构件 通过分析，我们可以看到，工作流管理系统的软件构件是实现工作流管理的基本构件，负责整个工作流管理的基本功能实现。它包括：工作流模型建立，工作流执行服务，客户应用管理。 工作流模型建立：工作流模型描述了能够由工作流执行服务、执行的过程所需要的所有信息，它是工作流管理系统的基础。它可以利用第三方的建模工具，形象化建立流程模型，并通过接口关系，建立系统所需要的控制数据；也可以通过系统本身的流程定义，直接生成控制数据。在流程定义中，要包括：流程、活动、转换条件、相关数据、角色、需要的应用等实体。 工作流执行服务：工作流执行服务是工作流管理系统的核心。它是企业经营过程的任务调度器。在过程建立完毕后，将由工作流执行服务进行全面管理、监控和调度具体的实例执行。包括：过程的实例化和执行、为过程和活动进行调度、与外部资源交互、处理相关数据。 客户应用管理：是客户操作具体任务和活动的管理模块，负责工作流任务表中任务的分发管理。可以将一个工作流管理系统中的任务管理器提供给客户；同时，也可以针对多个工作流产品或者是多个应用系统产品，编写通用的任务管理器，进行系统的集成； 4．系统的数据分类 工作流管理系统中存储的数据可以分成：工作流控制数据，它是工作流执行服务对其进行控制，用于处理过程或活动实例；相关数据，控制过程实例状态转换的条件，并决定相关的逻辑走向，可以被应用所修改；应用数据，是指由应用程序操作的数据，反映的是具体业务的实际内容信息，它是在整个流程中进行流动。实际上，前两个数据是工作流管理系统中本身需要的数据，第三类数据是其他系统中的业务数据。在进行业务处理的过程中，能够将ERP系统结构化的数据在进行流程控制的过程中，通过一次性的数据输入、流程的控制，到最后自动产生到具体的应用系统，将会提高整个系统的最大效能；同时，ERP系统中的相关信息的访问，将有助于一个过程实例的最终决策。因此，ERP应用系统中的数据能够在工作流系统中被有效的访问和更新，将是至关重要的。 5．其它应用的调用 工作流管理系统在设计和实施中，都必须提供足够的柔性，来满足不同应用的需要。在与不同的应用系统进行交互时，要提供足够的灵活性。可以建立应用接口规范和提供标准的API 函数在不同的系统间进行交互；可以建立灵活的调用通道，直接调用ERP系统中的应用进行事务处理，这种调用可以在分布和异构的系统间进行。 五、工作流管理系统分类 根据所实现的业务过程，工作流管理系统可分为四类： 1) 管理型工作流（administrative workflow）：在这类工作流中活动可以预定义并且有一套简单的任务协调规则，例如，大学里的课程选修，完成论文后的学位申请等。 2) 设定型工作流（ad hoc workflow）：与管理型工作流相似，但一般用来处理异常或发生机会比较小的情况，有时甚至是只出现一次的情况，这与参与的用户有关。 3)协作型工作流（collaborative workflow）：参与者和协作的次数较多。在一个步骤上可能反复发生几次直到得到某种结果，甚至可能返回到前一阶段。 4) 生产型工作流（production workflow）：实现重要的业务过程的工作流，特别是与业务组织的功能直接相关的工作流。与管理型工作流相比，生产型工作流一般应用在大规模、复杂的和异构的环境下，整个过程会涉及许多人和不同的组织。 根据底层实现技术， 可将工作流产品分为三类： 1) 以通讯为中心：以电子邮件为底层的通讯机制。这种类型的工作流管理系统适合于协作型工作流和不确定型工作流，而不适于生产型工作流。 2) 以文档为中心：基于文档路由，它同外界应用的交互能力有限。许多基于表的管理型工作流可以用以文档为中心的工作流实现。 3) 以过程为中心：这种工作流系统对应生产型工作流。它们一般建立在数据库之上，有自己专用的通信机制并且提供了同外部进行交互的接口。 根据不同工作流系统所采用的任务项传递机制的不同，市场上的工作流产品又可以划分为四类： 1．基于文件的工作流系统棗以共享文件的方式来完成任务项传递。这种类型产品开发得最早、发展最成熟、其产品品种较多。代表产品有FileNet的Visual WorkFlow、IBM的FlowMark、InConcert的InConcert。 2．基于消息的工作流系统棗通过用户的电子邮件系统来传递文档信息。这种类型的产品一般都提供与一种或多种电子邮件系统的集成接口。代表产品有Novell与FileNet合作开发的Ensemble、JetForm公司的InTempo、Keyfile公司的Keyflow。 3．基于Web的工作流系统棗通过WWW来实现任务的协作。这一类产品起步较晚（在95年以后），但是发展迅速，其市场前景十分看好。许多供应商纷纷改进原有产品或开发新产品以增加对Web的支持。代表产品有Action Technologies公司的ActionWorks Metro、Ultimus公司的Ultimus。 4．群件与套件系统棗虽然这一类产品与上面介绍的三种产品在任务传递方式上有很大程度的重叠，但是在这里却有必要把它们单独划分成一类，因为这一类产品都需要依赖于自己系统的应用基础结构，包括消息传递、目录服务、安全管理、数据库与文档管理服务等，它们本身就构成了一个完整的应用开发环境。代表产品有IBM/Lotus公司的Lotus Notes、Microsoft公司的Office与Exchange、Novell公司的GroupWise。 六、工作流技术的应用范围及实施步骤 应用范围 1．企业业务过程建模和业务过程分析， 帮助企业管理者更清楚的了解其业务过程，并发现业务过程中存在的问题和性能瓶颈 2．支持企业管理信息系统的规范化设计和项目管理 3．支持企业知识获取和知识重用 4．支持企业业务过程的自动执行和监控 工作流管理系统实施的三个阶段 实施步骤 工作流管理系统不同于ERP和普通的企业管理信息系统，ERP与普通的企业管理信息系统是事务处理系统，其主要目的是满足企业业务操作功能，提高企业事务处理的效率和水平。从企业整体的业务流程和企业经营目标上看，事务处理系统一般局限于解决某个或者某些领域的问题；事务处理系统的另外一个局限性是它一般局限于解决企业内部的具体操作问题，面向企业内部功能，而不是面向市场和面向客户的系统。工作流管理系统的着眼点是面向市场、面向客户，其目标是在整个企业的业务层提高企业的业务处理水平、强化企业的市场意识、提高对市场的应变能力。 由于工作流管理系统与普通事务处理系统存在显著的差别，工作流管理系统在企业的实施方法上也不同于普通的事务处理系统。要实施工作流管理系统首先要在战略层次上对企业的业务目标进行分析，确定企业的战略目标和组织要求。 在完成了企业战略目标分析和工作流实施战略后，工作流管理系统才能够进入真正的实施阶段。工作流管理系统在实际系统中的应用一般分为3个阶段，即模型建立阶段、模型实例化阶段和模型执行阶段。模型建立阶段通过利用工作流建模工具完成企业经营过程模型的建立，将企业的实际经营过程转化为计算机可处理的工作流模型。模型的实例化阶段完成为每个过程设定运行所需的参数，并分配每个活动执行所需要的资源（包括资源、人员、应用）。模型执行阶段完成经营过程的执行，在这个过程中重要的任务是完成人机交互和应用的执行，并对过程与活动的执行情况进行监控与跟踪。 XTPDM工作流管理流程 项目管理是整体控制，工作流管理是一个具体对象数据流的管理。在进行工作流需求及建模时，必须画出相应的数据流程（DFD）。 XTPDM工作流包含 文档的执行与提交：任务执行者在应用程序中设计/编制完文档后，即可提交到PDM，产生数据对象。 评审过程：对数据对象（文档）加工的一部分。评审负责人登录系统后，自动接受到评审任务，继而对文档进行意见判定和是否通过。 数据归档：文档评审通过后，对其进行评审反签和数据归档；工作流结束。 XTPDM工作流管理是以任务文档的执行、评审和归档为主线，实现、监督微观处理过程的子系统。 结束语 工作流管理概念丰富，然而大多是文字说明。本文采用一般方法，描述了PDM项目与工作流管理的定义与研究对象。从理论上来说，工作流管理流程图基本覆盖企业需求，但实际应用千差万别，可能需要做相应调整。 PDM项目与工作流管理在国内企业的成功案例不算太多，这需要业界与企业一道努力。本质上讲，通过建模在PDM系统上模拟企业业务流程的方法可行，但一旦涉及项目与流程，关系到的人员、规范等纷繁复杂的管理问题又超出了软件的范畴。因此，在实施项目与工作流管理前，必须明确需求，责任到位，切实产生项目管理应有的效益。 面对日趋激烈的商业竞争环境，我们需要的是更加综合化、集成化的战略解决方案，或许工作流管理技术的出现是一种必然。但值得我们深思的是，工作流管理的引入是与管理思想和管理业务的转变密切相关的，它不是一帖万能的灵丹妙药，你看国外不是也有很多公司实施业务流程重组失败的案例吗？然而，我们不能由此对这个舶来品产生恐惧。他山之石，可以攻玉。我们应把工作流管理的引入视为改进或重组我国企业业务流程的一次机遇。因而，研制符合我国国情的工作流管理系统，并有效地应用于企业，支持业务流程重组，提高企业效益和竞争能力，将工作流管理理论应用在PDM中的是我国企业CIMS应用中一个现实的、迫切的、极为有意义的课题。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (9/9/2004)