基于廣義工作中心的工作流模型研究

摘要：針對傳統(tǒng)工作流模型對企業(yè)業(yè)務(wù)過程的描述缺乏語義完整性和柔性，以及可執(zhí)行能力差等問題，擴(kuò)展了ERP系統(tǒng)中工作中心的概念，提出了廣義工作中心的概念和基于廣義工作中心的工作流模型。該模型具有更強(qiáng)的描述能力，實(shí)現(xiàn)了過程模型、組織模型和資源模型的適當(dāng)分離，提高了工作流系統(tǒng)，適應(yīng)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)流程變化的能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)的柔性。

關(guān)鍵詞：廣義工作中心；工作流模型；柔性

中圖分類號(hào)：C931.9文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001－3695(2007)08－0090－03

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工作流技術(shù)是提高信息系統(tǒng)柔性、實(shí)現(xiàn)過程集成的重要使能技術(shù)。工作流可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)過程邏輯與應(yīng)用邏輯的分離，使企業(yè)在不修改具體功能模塊實(shí)現(xiàn)方式的情況下，通過修改或重新定義過程模型來適應(yīng)企業(yè)業(yè)務(wù)過程的變化[1]。對工作流進(jìn)行定義、執(zhí)行和監(jiān)控的信息系統(tǒng)稱為工作流管理系統(tǒng)。

工作流管理系統(tǒng)實(shí)施的核心和關(guān)鍵環(huán)節(jié)是將企業(yè)實(shí)際經(jīng)營過程轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可處理的工作流模型，模型的質(zhì)量將直接影響系統(tǒng)實(shí)施的效果。但是相對于工作流技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展

速度而言，工作流建模理論的研究還相對滯后，在建模方法上，還沒有形成比較系統(tǒng)的理論體系［2］。目前工作流模型存在的主要問題有：a)模型的柔性、快速重構(gòu)能力不強(qiáng)，工作流的運(yùn)行過程中對可能發(fā)生的變化或異常情況不容易處理。企業(yè)內(nèi)外約束條件的變化導(dǎo)致企業(yè)過程和組織的變革，工作流模型應(yīng)能適應(yīng)這些變化并提供靈活的支持。但目前大多數(shù)工作流的過程模型、組織模型和資源模型緊密耦合，局部變化往往需要全局的調(diào)整，模型實(shí)例化后很難根據(jù)變化的情況進(jìn)行快速調(diào)整和動(dòng)態(tài)重構(gòu)。b)模型建立過程缺乏對企業(yè)瓶頸資源和關(guān)鍵能力的匹配，沒有充分考慮過程執(zhí)行中所受的各種約束；模型的可執(zhí)行能力差。c)由于模型元素的語義描述能力不強(qiáng)，建立的模型難以進(jìn)行仿真、分析和評價(jià)。例如現(xiàn)有的工作流模型因缺乏對過程執(zhí)行主體資源消耗屬性的描述而難以對過程的成本數(shù)量進(jìn)行控制、對成本結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

廣義工作中心(GW)發(fā)展了傳統(tǒng)ERP中工作中心的概念，是構(gòu)成企業(yè)系統(tǒng)的各種功能單元的統(tǒng)稱，是X列表體系的基石[3]。廣義工作中心是企業(yè)活動(dòng)的主體，本文建立的基于廣義工作中心的工作流模型對企業(yè)業(yè)務(wù)過程有更強(qiáng)的描述能力，同時(shí)廣義工作中心組成的廣義工作中心列表具有動(dòng)態(tài)的可重構(gòu)性和可擴(kuò)展性，使工作流模型具有更好的柔性。

1廣義工作中心簡介

在ERP系統(tǒng)中，工作中心是生產(chǎn)加工單元的統(tǒng)稱。GW擴(kuò)展了工作中心的定義，代表了各種企業(yè)構(gòu)成單元，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)單元、工藝設(shè)計(jì)單元、生產(chǎn)加工單元、物料采購處理單元、產(chǎn)品銷售及服務(wù)單元等。GW 由一個(gè)或多個(gè)子工作中心組成，這些子工作中心可以是基本工作中心，也可以是GW。由此可見，GW的定義是遞歸的，是一個(gè)具有遞階層次的樹型結(jié)構(gòu)，它與產(chǎn)品BOM結(jié)構(gòu)類似。借用BOM的概念，也可以把廣義工作中心的這種層次結(jié)構(gòu)稱為廣義工作中心列表(BOGW)[4]。

基本工作中心是這個(gè)樹型結(jié)構(gòu)的葉節(jié)點(diǎn)。它集成一部分企業(yè)資源和組織結(jié)構(gòu)，具有能滿足一定時(shí)間、質(zhì)量、成本、功能、職責(zé)、地域和環(huán)境等要求的能力集，可以執(zhí)行在其能力集范圍內(nèi)的一些作業(yè)[5]。基本工作中心是當(dāng)前企業(yè)管理細(xì)度內(nèi)最基本的原子構(gòu)成單元。隨著管理的細(xì)化，基本工作中心也可以進(jìn)一步劃分為多個(gè)具有遞階層次的子工作中心。GW劃分的粒度應(yīng)充分考慮精細(xì)管理的要求和粒度變小帶來的管理復(fù)雜性、管理成本的增加。基本工作中心作為企業(yè)的原子構(gòu)成單位，具有相同或相似的結(jié)構(gòu)特征和行為特征，其功能的發(fā)揮一般作為一個(gè)活動(dòng)整體來研究。本文研究的企業(yè)活動(dòng)忽略了基本工作中心的內(nèi)部過程。具有明顯不同的內(nèi)部活動(dòng)的基本工作中心應(yīng)升級為廣義工作中心，并且根據(jù)不同活動(dòng)的數(shù)量劃分基本工作中心。總之，基本工作中心的活動(dòng)是企業(yè)最基本的原子活動(dòng)，廣義工作中心的功能由基本工作中心來實(shí)現(xiàn)。

2基于廣義工作中心的工作流模型

2．1過程模型

將企業(yè)為滿足顧客需求、完成其目標(biāo)和任務(wù)而組織協(xié)調(diào)企業(yè)的廣義工作中心所執(zhí)行的消耗資源和創(chuàng)造價(jià)值的一系列子過程的集合及其邏輯順序結(jié)構(gòu)定義為過程模型。過程模型通過描述企業(yè)經(jīng)營過程中的廣義工作中心之間的邏輯關(guān)系，可以抽象出企業(yè)的物流、資金流、能源流和信息流等過程流，以及這些過程流之間的相互制約關(guān)系。各廣義工作中心按一定的關(guān)系/規(guī)則協(xié)作，便于從根本上解決企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中的隨機(jī)性和不確定性問題，產(chǎn)生滿足客戶需求的結(jié)果。

企業(yè)過程由活動(dòng)、活動(dòng)主體、活動(dòng)之間的邏輯關(guān)系及相關(guān)資源組成。活動(dòng)是構(gòu)成過程的原子單元，過程的組成元素也可以是子過程。由此可見，企業(yè)過程的定義也是遞歸的。在前面論述廣義工作中心時(shí)已經(jīng)討論過，企業(yè)活動(dòng)的主體是基本工作中心，一個(gè)由多個(gè)基本工作中心組成的廣義工作中心內(nèi)部活動(dòng)序列組成一個(gè)子過程，廣義中心的遞階層次結(jié)構(gòu)決定了過程之間的層次關(guān)系。

企業(yè)過程可以表示為一個(gè)多元組process=（ID，description，activitylist，in，out，priority，timeout，state，event，capreq，relation）。其中：ID為過程標(biāo)志號(hào)；description是關(guān)于過程一般性質(zhì)的描述，如過程的名稱、過程創(chuàng)建者、創(chuàng)建日期、版本、計(jì)劃完成時(shí)間、實(shí)際完成時(shí)間等；Activitylist是組成過程的活動(dòng)或子過程集合；in是過程的輸入；out是過程的輸出；priority是過程執(zhí)行的優(yōu)先級；timeout是過程執(zhí)行所允許的最大時(shí)間；state是過程所處狀態(tài)，狀態(tài)主要包括就緒、執(zhí)行、完成、異常中止、掛起等；event是過程的觸發(fā)條件謂詞，它定義了過程啟停必須滿足的條件；capreq是執(zhí)行過程的能力需求；relation是活動(dòng)之間的邏輯關(guān)系。

活動(dòng)也可以用一個(gè)多元組表示，activity=（ID，baseGW，description，in，out，priority，timeout，state，event，capreq，cost）。活動(dòng)多元組各項(xiàng)內(nèi)容的含義與上述過程多元組基本相同。其中：baseGW為基本工作中心；cost為活動(dòng)消耗的資源，包括有形、無形和人力資源。

因?yàn)榛顒?dòng)的主體是基本工作中心，每個(gè)活動(dòng)都有且只有一個(gè)基本工作中心來承擔(dān)，所以一個(gè)基本工作中心可代表一個(gè)活動(dòng)。活動(dòng)之間的邏輯關(guān)系可以用基本工作中心的邏輯關(guān)系來表示。同一廣義工作中心內(nèi)，活動(dòng)與子過程、子過程與子過程之間的關(guān)系也是類似的，因此本文只研究基本工作中心之間的邏輯關(guān)系。根據(jù)工作流聯(lián)盟WfMC所定義的六種工作流原語[6]，基本工作中心間的關(guān)系也可以用六種關(guān)系來表示，即順序、與匯聚、與分支、或匯聚、或分支、循環(huán)。或分支又可進(jìn)一步細(xì)分為隱式或分支和顯式或分支。所謂顯式或分支是指分支可由明確的條件所確定；隱式或分支是指分支沒有明確的條件指定，根據(jù)活動(dòng)運(yùn)行的結(jié)果通過競爭或排斥確定。各種關(guān)系如圖1所示，方框表示基本工作中心。

2．2組織模型

組織模型是描述以職能為中心的企業(yè)構(gòu)成單元及其相互關(guān)系、功能權(quán)限的模型。傳統(tǒng)的組織模型多為金字塔式組織結(jié)構(gòu)，人為地割裂了過程，導(dǎo)致企業(yè)系統(tǒng)整體對外界變化缺乏快速響應(yīng)的能力。本文提出的廣義工作中心以動(dòng)態(tài)的企業(yè)過程為中心，跨越了靜態(tài)組織和部門的界限。一個(gè)組織可以包含多個(gè)廣義工作中心，一個(gè)廣義工作中心也可由多個(gè)組織構(gòu)成。通過調(diào)整廣義工作中心與組織的映射關(guān)系，可以在不改變組織結(jié)構(gòu)的情況下實(shí)現(xiàn)組織功能的重組。因?yàn)閺V義工作中心是過程和活動(dòng)的主體，所以組織和廣義工作中心的映射關(guān)系決定了組織模型和過程模型的映射關(guān)系，這就避免了組織模型和過程模型的直接耦合，有利于提高系統(tǒng)柔性。企業(yè)可以通過調(diào)整廣義工作中心列表這種動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)以及組織與廣義工作中心的映射關(guān)系，使企業(yè)在保持組織結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定的情況下實(shí)現(xiàn)對市場變化的實(shí)時(shí)響應(yīng)。

組織模型可進(jìn)一步衍生出角色模型。所謂角色是指一組特定功能權(quán)限的集合。通過組織模型與廣義工作中心的映射關(guān)系，可以確定廣義工作中心所擁有的功能權(quán)限。 

2．3資源模型

資源模型是一個(gè)描述企業(yè)資源的構(gòu)成實(shí)體、實(shí)體屬性和實(shí)體關(guān)系、屬性關(guān)系的模型。資源是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，生產(chǎn)經(jīng)營過程就是企業(yè)資源的利用和轉(zhuǎn)換過程。從形態(tài)上看，企業(yè)資源包括有形和無形資源。有形資源如原材料、在制品、產(chǎn)成品、設(shè)備、資金、人員等物化資源；無形資源如技術(shù)、文檔、知識(shí)、專利權(quán)、商譽(yù)、營銷體系等。科學(xué)合理的資源分類方法是高效管理的基礎(chǔ)。本文從資源消耗的角度進(jìn)行分類，稱為基于消耗的資源分類法。

把企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)所耗費(fèi)的資源分成以下三類[4]： 

a）無形消耗或稱固定資源消耗類。這部分資源的價(jià)值不是一次性被消耗掉，而是逐漸被消耗，進(jìn)入產(chǎn)品體現(xiàn)為折舊等形式。例如設(shè)備、廠房等固定資產(chǎn)的計(jì)提折舊。

b）有形消耗類或稱流動(dòng)資源消耗類。這部分是指資源的耗用一次性進(jìn)入產(chǎn)品的價(jià)值中。例如低值易耗品、水電、照明、取暖、通用模具等。

c）人工消耗或稱人力資源消耗類。它是指執(zhí)行企業(yè)活動(dòng)所消耗的人工。

當(dāng)前的工作流模型普遍存在的一個(gè)問題是缺乏語義完整性；模型難以對過程時(shí)間、成本等因素進(jìn)行仿真和分析。模型的仿真和性能分析，特別是對企業(yè)資源消耗的分析是業(yè)務(wù)流程管理和流程重組(BPR)的重要參考依據(jù)。對資源在企業(yè)各個(gè)組織機(jī)構(gòu)之間和經(jīng)營過程中的流動(dòng)及轉(zhuǎn)換進(jìn)行分析、控制、調(diào)整、優(yōu)化，可以大大提高企業(yè)資源管理和利用效率。在本文所建立的工作流模型中，企業(yè)過程就是廣義工作中心的邏輯關(guān)系集合，將構(gòu)成企業(yè)過程的廣義工作中心上發(fā)生的三重資源消耗進(jìn)行滾加，可以很容易地計(jì)算整個(gè)過程的成本。這種基于消耗的資源分類和以過程為核心的成本核算方法使整個(gè)企業(yè)的成本變得結(jié)構(gòu)清晰，便于從新的視角對整個(gè)企業(yè)的運(yùn)行成本進(jìn)行計(jì)算和控制，使成本不但可以達(dá)到數(shù)量的降低，而且可以達(dá)到結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

廣義工作中心是企業(yè)活動(dòng)的主體，也是資源歸屬、利用和消耗的主體。通過廣義工作中心與資源模型、廣義工作中心與組織模型的映射關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)組織模型與資源模型、過程模型與資源模型的映射，避免企業(yè)活動(dòng)與組織、資源的過早綁定和緊密耦合，從而提高整個(gè)工作流系統(tǒng)的柔性。

傳統(tǒng)的工作流建模過程大多是一個(gè)開環(huán)過程，過程模型沒有與企業(yè)資源特別是企業(yè)能力進(jìn)行匹配。在過程的執(zhí)行過程中，如果出現(xiàn)能力瓶頸無法滿足的情況，則只能終止過程的執(zhí)行然后重新建模。在資源模型的基礎(chǔ)上將能力屬性單獨(dú)抽取出來可形成能力模型；能力模型與廣義工作中心結(jié)合可形成廣義工作中心的能力集。在工作流的建模過程中，將執(zhí)行活動(dòng)或過程的能力需求與工作流的能力集進(jìn)行匹配，匹配的結(jié)果反饋給過程模型。經(jīng)過這樣一個(gè)反復(fù)的閉環(huán)迭代過程，可實(shí)現(xiàn)過程能力需求與廣義工作中心能力集的平衡，從而提高工作流模型的可執(zhí)行能力。

3結(jié)束語

針對現(xiàn)實(shí)中工作流流程多樣化、業(yè)務(wù)規(guī)則復(fù)雜化的特點(diǎn)，本文研究了基于廣義工作中心的工作流建模技術(shù)。基于廣義工作中心的工作流模型具有全面的業(yè)務(wù)描述能力，可以完整地表達(dá)過程的順序、循環(huán)、匯聚、并發(fā)、角色權(quán)限、時(shí)間、資源限制等控制和約束條件。其語義能夠覆蓋企業(yè)的控制流和數(shù)據(jù)流。通過廣義工作中心列表這種動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，模型改變了傳統(tǒng)工作流模型中過程模型、組織模型和資源模型直接耦合的狀況，使工作流模型具有較好的柔性。同時(shí)充分考慮了過程能力需求與資源能力的平衡，使模型具有更好的可執(zhí)行能力。

參考文獻(xiàn)：

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[3］李從東，張洪亮．基于BOX和前饋成本控制的新型ERP體系[J]．計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2004，10(5)：528－531.

[4］張洪亮．基于BOX和前饋成本控制的ERP管理體系研究[D]．天津：天津大學(xué)，2003：70－75.

[5］李從東，湯勇力，張洪亮，等．基于廣義工作中心的作業(yè)成本法及應(yīng)用[J] ．計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2005，11(2)：228－232.

[6］WfMC．The workflow reference model，WfMCTC001003[R]．Hamnshire:Workflow Management Coalition，1995.

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文”