基于自定義工作流引擎的科研經費管理系統研究

劉艷麗，祁玫丹，張 威，陳振宇，高 民

（1.廣州開放大學，廣東廣州 510091；2.香港科技大學霍英東研究院，廣東廣州 511458；3.廣東省科學學與科技管理研究會，廣東廣州 510013）

為推進科技創新，我國不斷加大對科學研究的重視程度與支持力度。國務院印發的《關于優化科研管理提升科研績效等若干措施的通知》賦予了科研人員更大的經費管理自主權，這就要求有更完善的管理來提高資金使用效率。由于科技項目管理涉及到大量繁瑣、雜亂的數據，傳統的項目數據統計和管理方法不再適用［1］；同時科研經費的來源與支出越發呈現多元化、復雜化的趨勢，項目管理的難度也在不斷提高。目前，科研協同管理機制創新的研究越來越關注信息通信技術對科研協同的影響［2］。雖然隨著信息化進程的推進，國內各大科研院所積極將互聯網與科研管理深度融合［3］，逐漸使用信息化管理系統來提高工作效率［4］，但不同管理系統之間相互獨立，在尚未建立統一的信息管理制度和規范的情況下數據不能相互傳遞，且系統之間協調性較差，無法起到良好的整體管理作用；此外，科研經費使用的合理性直接影響科研活動的質量和水平，對科研經費的管理應貫穿科研項目管理的全過程。因此，如何優化科研經費管理方案，通過科研經費管理提高科研項目管理的效率是近年來許多學者的研究方向。

1 文獻回顧

王倩倩［5］以中科院近代物理研究所為研究對象，揭示信息化管理制度體系不健全是研究所科研經費管理機制中存在的主要問題之一，提出需要不斷完善科研經費管理信息平臺以實現科研項目的全過程管理。陳建凱［6］認為在龐大的科研經費體量、多元的經費來源和落后的經費管理模式之間的矛盾日益凸顯的情況下，融合科研項目與財務項目對接流程有利于實現科研經費精細化管理，從而提高項目管理效率。康學斌［7］以科研項目經費管理實施優化設計為研究對象，明確提出需要通過對經費使用的數據庫實時更新來達到信息共享的目的，但未結合項目管理與經費管理提出解決辦法。除了在管理制度方面的探討，也有學者通過技術手段來解決當前管理效率的問題，如魏青寶［8］以某研究院部門分類管理為基礎設計出一個科研管理系統；張海濤等［9］依據面向對象編程和分層架構的設計方法進行科研管理系統設計；易中文等［10］提出用中臺架構的模式進行企業信息系統集成；郭先超等［11］通過創建數據交換平臺集成科研項目管理系統與財務管理系統；Sch?ffer 等［12］提出一種參考BPMN 標準和流程引擎體系結構的PDA 工程平臺敏捷開發方法；Zhao 等［13］從企業項目管理的角度提出了一種項目管理系統設計。另外，也有專家學者從工作流引擎的角度進行系統設計，如Van der Aalst 等［14］描述了一些工作流模式可以識別全面的工作流功能，這些模式為許多商業可用的工作流管理系統提供了基礎；Zolfaghari等［15］構建了按需和現場實例的工作流集成管理系統，提出了一個有效的工作流接受和實例配置過程，以便根據就緒任務的數量及其截止日期啟動和終止實例；Ji 等［16］提出一個基于關系結構的工作流引擎，包括工作流引擎類、功能組件、接口和數據庫的設計，實現具有可定制業務流程的柔性辦公自動化系統；Liu 等［17］提出一種基于產品結構的工作流引擎設計，可以根據當前信息配置產品結構、工作流和審批流程，遵循用戶的默認條件來推進相關進程、滿足客戶的需求；Kaplar 等［18］提出一種可擴展的工作流引擎，使用戶能夠創建動態自適應的過程模型，方便業務邏輯的靈活適配；Erdmann 等［19］提出一種新的工作流管理分析方法，以便快速提高執行效率；Ezekiel 等［20］提出基于事件驅動的業務工作流開發模型，為實時調整策略提供了靈活性，提高了整體控制的安全性，從而提高了自動化的整體質量。

可以看出，大部分已有研究使用系統集成的方法將多個系統的數據進行統一管理，雖然解決了“信息孤島”的問題，實現了信息共享，但并未從項目管理的整體性出發解決多系統的業務流程問題，尚未創建一個將經費管理和項目管理完美融合、同時兼顧整個業務流程切合制度的管理系統。中臺的技術方式雖然解決了數據和業務集成共享的問題，但仍存在項目預算反應不及時、未有統一的流程引擎與操作方式以及使用不便等問題；同時，市場上也出現通過審批流程來解決經費管理與項目管理之間融合問題的各種流程引擎，但這些引擎通常只提供基本的行政表單審批和流程流轉功能，數據處理能力較弱，存在數據查詢處理不方便、配置有局限、流程固化、不可中途變更的弱點，靈活性較差。在實際應用中，從預算申請、招標、付款、入庫完整的采購過程持續時間比較長，期間存在人員角色變更的情況，采用這種流程引擎，當流程需要較大的變動時，常常要整個流程撤回、重新提交，不能很好地體現管理制度，對提升管理效率的能力也有限［21］。因此，本研究從經費管理入手，研發出一套科研經費管理與項目管理相融合的經費管理系統，同時設計出一種有較大自由度的可自定義的工作流引擎，以數據為中心，以狀態來控制流程，以期提高科研院所的科研項目管理效率。

2 基于自定義工作流引擎的科研經費管理系統設計

2.1 系統設計目標

基于自定義工作流引擎的科研經費管理系統（以下簡稱“系統”）的設計目標是在管理扁平化的基礎上，從經費管理的角度出發，貫穿從項目申報到結題驗收的全過程項目管理，將活動與流程相結合，“一站式”地解決業務流程管理和審批需求，同時在一套獨立的經費項目管理系統上可對其他系統進行兼容，希望能給科研院所帶來可見、立竿見影的效益，極大提升辦公效率和項目管理效率。

2.2 工作流引擎設計

工作流引擎的目標是方便簡單使用、可以將制度和規范即時反饋和通過應用業務邏輯來實現［22］。通常工作流引擎實現方式有多種，基于活動間的前后關系有兩種描述方式，一種是狀態驅動，另一種是事件驅動。系統管理員預先定義好組織、角色等數據，同時設計好工作流引擎的模型，然后交給流程引擎去執行一系列的流程服務，中間的流程數據將會存儲到對應的流程數據庫，執行完的流程實例會通過任務表管理器的解析展示到用戶界面，以供用戶處理當前流轉的流程。本研究所設計的工作流引擎主要采用狀態控制方式，以狀態體現目前表單所處的步驟，以狀態生成當前節點，以狀態作為主要流轉條件，并將狀態作為數據編輯刪除的控制條，狀態的變更隨著流程的處理而改變。基于狀態的工作流在變更上會更靈活，因為無須在發起的時候就固化整個流程，而是隨著條件和定義的改變而改變。工作流程的配置需要明確6 個概念：業務、狀態、條件、執行、節點、擴展動作。一個業務有多個類別或是多種狀態，每個狀態可以是一個節點。系統功能具體表現如下：

（1）根據業務數據模型建立審批模型。系統將多種業務類型稱為“業務模塊”，根據不同的業務模塊確定不同的業務流程大類，也就是說，一個流程的設置必須屬于某種業務模塊，再根據業務模塊的相關屬性設置為業務流程的走向條件；同時，每種業務模塊有自身的擴展動作（條件與處理），只有確定了業務模塊才能設置響應的擴展動作。

（2）流程條件。以預算申請單（BR）審批為例，通常一個BR 的屬性包括BR 類別（報銷、預支、調賬、收款、采購等）、金額、所屬部門、預算項目種類、是否危化品等，都可以作為流程條件，通過流程條件與單據的匹配，就能串起該單據的整個流程周期。在流程執行條件判斷時，采用職責鏈方式，使得每個條件的判斷方法都各司其職，又不會出現缺位等情況。

（3）流程擴展。流程擴展分為條件擴展與動作擴展，擴展條件與流程的走向無關，但會影響當前節點的執行，阻止未達成條件的業務過早流轉到下一狀態。流程擴展動作指的是在當前流程處理之外有額外需要執行的一些處理任務，例如作廢BR 擴展將會清除BR 的支出信息，釋放預算占用；報銷通知將通知用戶BR 已經到達財務審批節點，以及需要提交執照材料和注意事項等。擴展條件與具體業務類型有關，例如BR 的擴展條件有選擇已收貨、已付款、有財務憑證等，所以在配置流程時，只能配置該流程所屬業務模塊能使用的擴展。

（4）流程復用。在同一種業務模塊下的流程可以匹配多種條件，如預支、報銷、采購等這些類型的BR 在部門初審的時候，執行人都是部門主管，那么在提交初審、部門進行初審的流程時，可以同時匹配多種BR 類型條件，使得流程統一，達到復用的效果。

（5）流程執行。流程可以設置執行人，執行人可以是創建者、部門主管、項目主管、具體角色、具體人或者業務相關人員，如簽署人、當前采購員等。當業務執行到相應狀態時，會生成新的節點與前一個節點相關聯，形成節點鏈，通過節點鏈可以進行回退撤銷處理。流程執行可以通過以上第（3）點所述的擴展實現更復雜的條件控制以及進行附加處理，同時，不同的業務模塊可以在不同的流程節點設定當前執行需要補充哪些相應的字段信息。例如，在科研項目申報管理業務中，在項目立項時需要填寫立項的金額，在采購單審核時需要選擇簽署人等。流程執行分為會簽、獨占，可以加簽、知會、撤銷等動作提高流程處理的靈活度。流程處理后，業務將改變到另一狀態，但也可能不更改狀態，例如需要上級部門審批的，可以循環幾級，到可以確認的部門主管審批為止才流轉到下一狀態。

（6）流程通知。流程配置時可以指定通知人，如是否通知執行人，是否通知創建者或通知某個角色或用戶組；若采購的是危化品，將通知安全小組。流程執行后，將調用統一的通知模塊提醒業務人員。不同的業務有具體的消息擴展來生成不同的消息內容，可以分別通過系統內部通知，如郵件通知、釘釘、微信平臺等來實現。其中，郵件通知自動生成鏈接碼并設置過期控制，用戶在過期前點擊鏈接碼、輸入密碼后便能自動打開相應業務辦理界面，提高處理效率。

（7）移動審批。系統基于H5 開發，也支持IOS 系統、安卓系統下的釘釘、企業微信進行審批，只需界面樣式適應手機即可在移動端進行系統操作，其他諸如流程發起、流程審批等的接口調用和電腦端無異。

（8）代理功能。系統還設有代理功能，由用戶個人設置代理，當流程到某個審批人時會通知代理人。例如，當用戶A 設置了代理B，那么對于本該用戶A 審批的流程，系統會自動通知代理B 進行審批，由此提高了審批的靈活理性以及審批效率。

在上述功能的基礎上，系統流程審批的需求也愈發個性化。在進行多流程自定義配置的基礎上，本系統設計了在運行時管理員可以任意干預流程走向的功能，可以直接退回流程并繼續執行，而不需要作廢或重新發起流程，從而滿足了系統審批流程中臨時更換審核人等要求。

2.3 系統架構設計

基于自定義工作流引擎的科研經費管理系統架構設計如圖1 所示。

圖1 基于自定義工作流引擎的科研經費管理系統架構設計

系統提供多個業務模塊，如項目管理模塊、資金管理模塊、采購管理模塊等，這些模塊都以預算管理為目標。工作流引擎作為整體系統的一部分，每個業務都可以關聯到工作流引擎，業務活動與流程控制一起產生，通過配置各種業務流程定義實現由不同的角色共同完成的一系列符合審理制度的活動。活動之間不僅有嚴格的先后順序限定，而且內容、方式、責任等也有明確的安排和界定，可以使不同活動在不同崗位角色之間轉接而完成整個審批流程；同時，系統留有對外接口，可以將相關的業務系統進行集成、數據共享且統一處理。同時，系統還設置了其他通用模塊，如統一查詢模塊用來查詢整體的流程進度以及過往經費支出記錄；在活動產生對應的結果時，用消息通知管理模塊來通知流程中的工作人員；移動審批模塊可以讓用戶在移動端進行業務操作。此外，系統還可以在通用模塊的基礎上設計與添加自定義模塊，以滿足用戶的個性需求。

3 實證分析

3.1 問題描述

以F研究院（以下簡稱“研究院”）為例，其以科技創新為核心驅動，致力于粵港合作下的科技研發與成果轉化，是國家自然科學基金依托單位。自創院以來，超過90 余位香港知名教授在研究院擔任研發中心負責人或承擔各類科技項目并開展產學研合作，累計承擔各級各類科研項目800 余項，項目合同經費總額約為8 億余元。研究院在未開發出自定義工作流引擎的科研經費管理系統之前所面臨的主要問題如下：（1）多個系統之間相互獨立，數據標準不統一。例如用友財務系統、用友人事系統、本部項目管理系統等，多個系統自成一套業務流程，跨系統間的業務流程無法銜接，系統間的業務流程斷點給管理帶來盲區，造成管理內耗、降低管理水平。（2）業務流程缺乏數字化及流程化，線上線下分裂嚴重。有的業務甚至還停留在線下管理、紙質記錄的模式，線上業務流程割裂，“數據孤島”嚴重。（3）項目和資金管理糾結，開銷管理不清晰。項目和資金缺乏關聯性，項目不能和多個資金源關聯。（4）多數據重復錄入，項目報表匯總困難。無法快速統計和整合項目經費使用等情況嚴重影響科研項目的研發進度，且多次繁瑣的數據統計也造成了人力資源的浪費。（5）多系統以及功能單一的系統化管理造成數據重復、業務繁瑣、審批流程慢，不利于管理制度的落地與實施。因此，研究院急需一套系統將項目管理和資金管理連接起來，同時需要進行管理業務流程優化，并在項目管理過程中滿足其他管理需求，以此來提高工作效率、降低運作成本。

3.2 相關名詞定義

本研究所設計的科研經費管理系統是以預算管理和使用為基礎，在設計系統時需要明確以下的名詞定義及解釋。

（1）科目。指系統中最底層最細的費用類別，在項目初始設定時確立，是整個系統進行數據統計與劃分的基礎。目前系統中有包括專用設備購置、試制費、設備租賃、燃料費、電費、水費、辦公易耗品等在內的48 個科目，涵蓋所有實際花費且數量固定，報銷時按照實際使用情況進行選擇，然后由系統進行匹配。

（2）分類。指各級科技項目中的費用類別，由各科技項目限定。每個分類都可對應為若干科目的集合，由系統自定義限定、預設。

（3）預算結構。指各科技項目經費預算書（任務書、計劃書）中經費的結構樣式，由各科技項目類型決定。在本系統中，每一筆資金都與某一預算結構唯一對應，預算結構由分類組成，分類則由科目組成，對應關系見圖2。

圖2 案例研究院科研經費管理系統的預算結構對應關系

（4）BR 與事項。BR 是研究院用于預支、報銷、銀行扣款的預算申請和付款申請清單，而事項即為BR 內的申請報銷條目，也是生成資金報表的條目。BR 與項目、資金源緊密相關：BR 的產生推動流程的審計，最終生成報銷；報銷使用的經費最終錄入財務系統，生成記賬憑證號（見圖3）。

圖3 案例研究院科研經費管理系統中BR 與事項的關系

（5）項目與資金。項目在系統中指政府項目、商業項目等各種資金來源名稱，每個項目下都有至少一筆資金存在，例如在國家科技重大專項項目中，可能包括工信部資助經費、省級配套經費、市級配套經費、區級配套經費、單位自籌經費等多筆資金，可通過不同的編碼對應不同層次的項目預算結構。預算結構a、b、c之間可以互不相同，也可以都相同（見圖4）。

圖4 案例研究院科研經費管理系統中項目資金與預算結構的對應關系

3.3 使用示例

F研究院根據多年來的項目管理經驗，進一步研發出基于自定義工作流引擎的科研經費管理系統，旨在加強研究院項目資金管理與BR 報銷流程管理。通過該系統，可以統籌管理不同形式的經費，加強項目經費監控、結題控制，實現跨部門項目的賬面整合，流程化快速建立、審核、報銷BR，并跟蹤BR 報銷狀態；同時系統提供強大的查詢功能與報表導出格式，可滿足支出控制、支出統計、預算參考、項目中期檢查、結題等項目經費管理相關需求。系統將項目管理和經費管理緊密相結合，從經費管理的角度出發，以項目管理、預算控制、支出應用為主要的三大業務模塊，工作流引擎始終貫穿全活動過程。其總體架構如圖5 所示。

圖5 案例研究院科研經費管理系統整體架構

（1）業務模塊。系統提供了項目申報、項目管理和預支、報銷、采購等支出應用，調賬、記賬、沖賬等財務應用，收款、撥款、內部結算、管理費提前等項目預算應用以及人員預算、租金預算等預占用處理等功能模塊。其中，預算控制是科研經費管理的重要一環，是保證項目順利運行的基礎，需要財務的管理與監督并行。系統設計的預算控制模塊可實現動態化的預算管理，確保科研經費能夠嚴格按照預算有效支出，并及時將預算執行情況反饋給科研管理人員及課題負責人，加強對項目風險的控制，從而有效提高預算的執行力與控制力，保證項目順利實施。通過預算控制方式，可在項目開支時嚴格按照項目資金的預算設置來運作，不超支、不超時、不超限。

（2）工作流引擎。系統提供統一的工作流引擎，每個業務都可以關聯到工作流引擎、配置每種業務流程定義，提供業務審批流支持，通過配置各種業務流程定義，實現由不同角色共同完成的一系列符合審理制度的活動，可以使不同活動在不同崗位角色之間轉接而完成整個審批流程。

（3）文件管理。系統提供統一的文件管理方式，每個業務調用統一的文件上傳接口以及統一的文件存儲、下載、預覽接口；同時，每個業務獨立進行文件下載、查看權限的控制，保障文件的私密性。一個事項對應該事項的材料，經辦人員進行事項查詢、材料追蹤時脈絡清晰，極大提高工作效率。

（4）定時任務。系統有統一的定時任務接口，可以很便利地進行定時任務配置，也能快速增加新的定時任務功能。

（5）權限控制。系統有多種權限控制，預定義一些基本的系統操作權限，以角色來組織權限內容，以部門來劃分權限范圍，以項目來區分數據權限，以狀態來細分不同階段的權限處理方式。例如符合權限的管理人員才可以查看項目預算及收支情況，才可以列支與項目對應的報銷和采購單，為該項目建立BR 和采購；同時每一筆經費只有符合預算科目、金額大小、符合資金預算時間，且在審核通過后才可以開支。

（6）日志接口。系統自定義數據日志接口，需要記錄日志的實體類。只要實現相應接口，當數據保存時便可自動實現相應的日志保存，實現具體操作的詳細記錄與數據變更的跟蹤。系統提供統一的郵件日志與事件日志，管理員可以很方便地查看系統郵件發送情況以及系統異常信息，并反饋給開發人員。

（7）消息通知。系統提供統一的消息通知管理模塊，可以提供給業務流程引擎調用，進行內部消息發送、郵件發送、釘釘推送以及企業微信推送。在郵件通知中，提供快速登錄鏈接以及過期控制。

（8）釘釘審批。系統提供WAP 訪問入口，在釘釘中設置入口，對釘釘用戶與系統用戶進行關聯，可以快速地進行釘釘消息推送以及在釘釘中進行查詢與審批。

（9）統一查詢框架。系統實現統一的查詢框架，各業務采用統一的接口和同樣的編碼規則，由此快速實現和擴展各種自定義的查詢條件。用戶可以自定義查詢展示的數據列以及排序方式，并且導出查詢結果，以及保存自定義數據列與查詢條件后可以快速切換查詢方式及查詢展示。

（10）對外接口。系統可與研究院本部（以下簡稱“本部”）的科研項目關聯系統進行集成，通過接口把項目申報信息推送給對方，也可與用友財務系統進行集成，把收支信息推送到用友財務系統生成相應的憑證與固定資產卡片信息，推送供應商信息到用友的客商信息；此外，還可與用友人事系統進行集成，獲取用友的部門人員信息，匹配系統的部門用戶信息。

整個系統的數據流圖如圖6 所示。其中，虛線表示外部元素；圓角矩形代表流程；方形代表外部系統接口；缺邊矩形代表數據表；箭頭代表數據流。

圖6 案例研究院科研經費管理系統數據流

首先，項目管理員根據項目預算和任務書，在系統建立一個新的項目，并通過項目的負責人、成員、訪問權限等分別設置經費審批權限、使用權限、查詢權限；接著，把不同來源的經費以資金的形式按照相應的預算結構錄入到對應的項目下，并設置經費的使用期限，同時，根據不同的經費要求可設置不同的資金使用方式。項目建立后，項目負責人、部門負責人、財務以及指定項目查詢權限的人隨時都可以查看項目的支出情況，生成報表。支出經費時，用戶會創建一個費用申請單（BR），錄入支出的說明、時間、責任人、金額等信息后，系統自動顯示所有匹配可用的預算供用戶選擇，用戶確定采用某一項預算后，該預算在系統中的可用余額將相應減少。BR 單通過工作流引擎控制，經過各級審批后到達財務節點進行付款并與財務系統對接，生成財務的記賬憑證。項目結題后，系統還可以進行資金結轉，即把剩余的資金轉到統籌項目或者新建立的一個項目中繼續使用，使得結轉前后的賬目更加清晰。如圖7 所示。

3.4 使用系統的優勢

系統細化業務流程，厘清項目和資金兩者關系，通過業務BR 實際串聯了項目與資金源，使得BR 費用與財會科目直接產生對應關系，使財務統計不再復雜、項目管理過程不再繁瑣模糊。研究院使用該管理系統后科研項目管理績效明顯提升。具體表現如下：

（1）審批流程效率大幅度提高。在使用系統之前，用戶需要填寫打印單據并送到本部簽名，中間審核人多且審核時間不確定，有時審批耗費時間長達數周。使用系統后，審批的環節可以在線上隨時完成，且系統設有個人代理功能，再繁瑣的審批流程均亦可在幾天內完成。

（2）數據標準統一、查詢準確。在使用系統前，財務需要將用戶填寫的報銷單據重新錄入到其他系統，且難以核實項目資金額度是否充足、支出科目是否符合使用要求、經費使用是否超時等；使用系統后，用戶將相關數據錄入系統時即可自動檢查，且不用重復錄入其他系統，還可快速查詢項目資金科目及其余額，經費審核一目了然，無須擔心出現錯誤。

（3）多部門交叉作業、實時監控項目進度。在使用系統前，財務和項目部門難以將項目間經費調撥、管理費提取、調賬處理等事項同步，且項目管理人員無法使用用友等財務軟件查詢經費使用情況，也很難獲取歷史業務數據；使用系統后，各個部門可以快速查詢和統計數據，整合項目經費使用情況，共同監測每個項目的開銷進度，管理流程清晰了然、數據信息統計便捷，大幅度提升人工效率的同時也降低研究院整體運作成本，顯著提升了研究院的整體管理效率。

4 結論

本研究所設計的系統服務于財務流程，業務電子化可隨時回溯以往的BR 記錄，多用戶共享BR 詳細信息、追蹤BR 狀態，BR 自動匹配，與資金、項目掛鉤，項目和資金分別用數據表管理，BR 表關聯支出科目，選擇多資金源劃撥；同時，業務流程化可實現跨部門操作，審批制度靈活且操作簡單，工作人員上手快，可批量進行業務操作和業務復制。同時，系統服務于項目管理，可統籌不同形式的項目經費，規范各類項目經費支出；跨部門項目賬目整合，管理明晰，從整體到部分建立項目和資金源賬目，記錄項目和資金情況；實體信息串聯，全方位地進行信息查詢統計，隨時監控項目狀態、把握項目進度。此外，業務獨立，采用數據接口而不影響其他系統。如案例研究院研發出的基于自定義工作流引擎的科研經費管理系統涵蓋項目申請、預算設置、經費使用、采購審批、結題經費審計等項目管理全流程，多年來經過不斷改進、完善與創新，已經較貼合項目經費管理的需求，并且通過小幅度改進即可適用于各種不同的經費管理系統。

該管理系統基于科研經費管理但又不局限于經費管理，可為其他科研院所在項目管理和經費管理方面提供借鑒和參考，促進科研經費使用科學化、規范化、績效化，推動科研提質增效和我國科研管理總體水平提升。