清华大学综合训练论文模板MIT.docx
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清华大学综合训练论文模板MIT
清华大学
综合论文训练
题目：
业务流程建模技术及梳理工具的研究
系别：
自动化系
专业：
自动化专业
姓名：
吴充
指导教师：
曹军威研究员
2008年6月8日
关于学位论文使用授权的说明
本人完全了解清华大学有关保留、使用学位论文的规定，即：
学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该论文。
（涉密的学位论文在解密后应遵守此规定）
签名：
导师签名：
日期：
中文摘要
业务流程建模（BPM,BusinessProcessModeling）是对业务流程进行表述的方式，它是过程分析与重组的重要基础。
随着万维网应用的不断推广，Web服务、电子商务等技术的飞速发展，各种流程管理工具及服务的不断更新升级，越来越多的商业和政务应用开始借助业务流程实现对所需业务功能和资源的共享、发现、重用和组合。
而随着面向高端的业务流程的复杂度不断加大，在业务流程的展示、维护、浏览以及跟踪等环节都出现了各种问题。
针对这些问题，本文通过学习已有的业务流程建模系统Intalio和Control-ES，利用内容管理系统、BPMN、XML以及Apache、MySql、PHP等理念、技术和工具，设计并实施了一套业务流程建模系统服务端。
本业务流程建模系统服务端，采用B/S三层架构，实现了业务流程文件的管理、用户资源管理、业务流程展示等功能。
关键词：
业务流程建模复杂度BPMN内容管理系统
ABSTRACT
BusinessProcessModeling（BPM）istheexpressionofthebusinessprocesses,whichistheimportantfoundationoftheprocessrestructuringandanalysis.
WiththecontinuouspromotionoftheWorldWideWebapplications,andtherapiddevelopmentofthewebservicesande-commercetechnology,allkindsofprocessmanagementtoolsandservicescontinuouslyupdating,anincreasingnumberofcommercialandgovernmentapplicationsstartwithbusinessprocessestoachievethesharing,founding,reuseandcompositionoftherequiredbusinessfunctionsandresources.
Withhigh-endbusinessprocessesincreasingthecomplexityofthebusinessprocesses,thereareavarietyofissueshasbeenfoundinthedisplay,maintenance,browsingandtrackinglinks.
Inlightoftheseproblems,thepaperbymeansofthestudyofbusinessprocessmodelingsystemIntalioandControl-ES,useofcontentmanagementsystems,BPMN,XMLandApache,MySql,PHP,andotherconcepts,technologiesandtools,designedandimplementedasetofbusinessprocessesmodelingsystemserver.
Thebusinessprocessmodelingsystemserver,usingB/Sthree-tierstructure,realizedthemanagementofthebusinessprocessesdocumentanduserresources,andbusinessprocessesdisplayfeatures.
Keywords：
BusinessProcessModelingComplexityBPMNContentManageSystem
目录
第1章序言1
1.1业务流程建模（BPM）背景1
1.1.1什么是业务流程建模1
1.1.2业务流程建模技术2
1.2问题提出及分析3
1.2.1流程建模的抽象度3
1.2.2复杂流程的展示3
1.2.3复杂流程的更新维护4
1.2.4复杂流程的跟踪评估4
1.3项目工作规划4
1.3.1工作内容4
1.3.2时间安排4
1.4文章结构5
第2章业务流程建模系统6
2.1INTALIO6
2.1.1IntalioDesigner6
2.1.2IntalioServer7
2.1.3Intalio的不足和可借鉴之处8
2.2Control-ES9
2.2.2Control-ES客户端10
2.2.3Control-ES的不足和可借鉴之处11
2.3开发业务流程建模系统11
2.3.1建模工具（Designer）11
2.3.2业务流程服务端（Server）11
第3章项目应用到的理念、技术和工具13
3.1内容管理系统（CMS）13
3.1.1什么是内容管理系统13
3.1.2内容管理系统包括的功能13
3.2BPMN&XML14
3.2.1什么是BPMN14
3.2.2什么是XML15
3.2.3XML文件存储信息的优势15
3.3Apache+PHP+MySql16
3.3.1Apache16
3.3.2PHP17
3.3.3Mysql18
第4章项目实施过程介绍19
4.1项目设计19
4.1.1用例设计19
4.1.2数据库设计20
4.2样例流程图设计22
4.3数据库及实体层23
4.3.1数据表及存储过程23
4.3.2实体类25
4.4文件管理系统及用户管理系统26
4.4.1文件内容管理系统26
4.4.2用户管理系统27
4.5流程展示系统27
4.5.1XML文件内容解析27
4.5.2不分角色的业务流程展示系统28
4.5.3区分角色的业务流程展示系统28
第5章结论及展望29
5.1项目成果展示29
5.1.2流程图管理中心30
5.1.3用户角色管理中心31
5.1.4业务流程展示32
5.2项目总结33
5.2.1项目特色34
5.2.2项目问题及解决办法34
5.2.3项目收获35
5.3项目展望35
5.3.1业务流程视图的不同入口35
5.3.2与业务执行关联的动态展示35
5.3.3富页面信息展示36
插图索引37
表格索引38
参考文献39
致谢40
声明41
附录A外文资料的调研阅读报告42
序言
1.1业务流程建模（BPM）背景
业务流程建模（BPM,BusinessProcessModeling）是对业务流程进行表述的方式，它是过程分析与重组的重要基础。
在跨组织业务流程重组的前提下，流程建模的主要目的就是提供一个有效的跨组织流程模型并辅助相关人员进行跨流程的分析与优化。
1.1.1什么是业务流程建模
业务流程建模（BMP,BusinessProcessModeling）——也被称作业务流程管理（BusinessProcessManagement）。
BPM是一套设计、执行、管理及监控业务流程的技术和标准。
一个业务流程是指为了实现某种业务目的行为（盒子）——每个盒子代表一个人的操作、一个内部系统、或一个合作公司的流程——的流程或一系列动作。
图1.1一套由“盒子”组成的业务流程
业务流程的范围在不断的扩展，最早它被称为“工作流”（WorkFlow），用来管理和驱动类似申请、审批、核查等一系列公司内部的业务工作，它模仿了传统的业务纸质传递活动，并以电子化的形式使其效率得到优化。
而当下，BPM是一种企业集成技术，作为对面向服务系统架构（SOA，Service-OrientedArchitecture）、企业应用集成（EAI，EnterpriseApplicationIntegration）以及企业服务总线（ESB，EnterpriseServiceBus）的补充。
它们能够成功的处理复杂系统的交互，而且其本身作为一种服务，依照已有的完善的技术契约，能够与其他公司的流程进行交互、交流。
一个实际的例子，就是沃尔玛的处理订单的业务流程利用XML消息与顾客和仓库以及供货商的流程进行了完美的沟通的交互。
1.1.2业务流程建模技术
BPM不是一个完整的规则，其中有许多不同的形式、表示法和资源。
有许多资讯公司和企业资源规划软件厂商采用了专用的方法以作为它们的竞争优势。
比如，ARISImplementationPlatform，LineofVisibilityEnterpriseModeling（LOVEM）以及IBM的组件业务建模（CBM，ComponentBusinessModeling）战略。
而最近的趋势是定义表示可执行流模型的标准方法，比如（BusinessProcessExecutionLanguageforWebServices，BPEL），这是一种用于Web服务的业务流程执行语言。
它作为一种建模语言，不仅仅能够分析并描述业务流程，甚至将其范围扩展到了实现层面。
此外，BPMN语言也是一套类似的新的标准建模符号。
通过BPMINotationWorkingGroup超过2年的努力，于2004年5月对外发布了BPMN1.0规范。
BPMN的主要目标是提供一些被所有业务用户容易理解的符号，从创建流程轮廓的业务分析到这些流程的实现，直到最终用户的管理监控。
BPMN也支持提供一个内部的模型可以生成可执行的BPEL4WS。
因此BPMN的出现，弥补了从业务流程设计到流程开发的间隙。
图1.1BPMN流程图
BPMN定义了一个业务流程图（BusinessProcessDiagram），该业务流程图基于一个流程图（flowcharting），该流程图被设计用于创建业务流程操作的图形化模型。
而一个业务流程模型（BusinessProcessModel），指一个由的图形对象（graphicalobjects）组成的网状图，图形对象包括活动（acticities）和用于定义这些活动执行顺序的流程控制器（flowcontrols）。
1.2问题提出及分析
随着万维网应用的不断推广，Web服务、电子商务等技术的飞速发展，各种流程管理工具及服务的不断更新升级，使得越来越多的商业和政务应用开始借助工作流等复杂的流程组织技术实现对所需业务功能和资源的共享、发现、重用和组合，以更低的成本、更快的速度、更灵活的方式以及更直观的形式来实现不同的商业目的和政府职能。
随着流程管理工具的推广，其实际应用的规模和涉及的领域不断的扩大，使得现有商业或政府业务流程的功能、变化、规模和复杂性不断达到新的高度。
因此，基于现代信息技术和网络技术的支撑，如何在满足用户实际需求和约束条件下正确、合理地组织业务，检验业务流程对用户业务需求的有效实现成为了流程管理技术领域中的一个重要问题。
其中主要包括以下四方面的技术挑战：
1.2.1流程建模的抽象度
采用流程建模技术生成的流程模型一般是一种抽象度较高的标记语言，即使采用了相对形象的图形表示方式，对于不了解建模图形语义的普通执行人员，依然无法快速准确的理解流程图所表达的意义。
此外，如何将已有的业务流程抽象成为建模技术所能表达的模型样式，也是流程建模的抽象度问题的一部分。
高度抽象的模型样式会将较多的次要信息过滤，而有时次要信息也需要被保存下来。
而不够抽象的模型样式虽然可以保证事无巨细的完整性，但换来的是一个庞大的图库的维护代价。
1.2.2复杂流程的展示
随着流程建模技术应用的范围不断扩大，同时在各个领域的深度不断加深。
所应用的流程的复杂程度也相应的提高了。
而通过各种技术方式将流程展现在执行人员面前的建模图形，其复杂程度往往等同于流程本身的复杂程度，而不够合理的设计甚至会导致复杂度的增加。
这与业务流程建模所追求的简洁明了的目标相背离。
1.2.3复杂流程的更新维护
复杂流程的维护也面临和它的展示类似的问题。
一般的更新并不需要对流程建模图形的绝大部分做改变，但有时高耦合的设计往往导致牵一发而动全身的后果。
而且，由于业务流程建模结果与实际业务流程之间的差异，难以做到一一对应，而在更新维护时，也会出现寻找不到与被更新流程相对应的建模部分的情况。
1.2.4复杂流程的跟踪评估
业务流程展示只是作为业务流程建模的一个重要组成部分。
而业务流程的跟踪以及绩效评估是另外两个重要环节。
一个动态的业务流程系统才是一个能够满足实际业务需求的完整的业务流程系统。
而如何对流程建模结果进行实时的跟踪评估甚至改变，也是一个有待解决的问题。
1.3项目工作规划
根据以上背景及问题的分析，尤其是面向高层次业务流程建模的实际需求，本项目的主要工作及规划如下：
1.3.1工作内容
1.学习BPMN建模业务流程建模标注规范，了解基本业务流程场景。
2.学习已有的业务流程建模、梳理、运行工具的使用。
3.利用已有的工具，生成并分析业务建模结果文件。
4.针对结果文件设计一套业务流程管理展示系统。
5.在展示系统的基础上，添加跟踪评估的模块。
1.3.2时间安排
第一阶段（1～2周）此阶段主要学习学习BPMN建模业务流程建模标注规范以及了解基本业务流程场景，通过阅读文献了解整个项目的运用环境及背景，并制定学习开发时间表。
第二阶段（3～4周）此阶段主要研究已经存在的各种业务流程建模、梳理、运行工具，通过部署应用、学习实例乃至研究运行机制及核心代码，从感性上对整个流程进行了解、分析，并理解本项目的难点及核心问题。
第三阶段（5～6周）此阶段在前两个阶段的基础上，分析需求，设计样例流程。
并对需求的业务流程系统功能进行讨论分析。
第四阶段（7～12周）搭建业务流程管理展示服务器，实现包括业务流程内容管理，用户资源管理，业务流程展示，用户流程跟踪等一系列功能。
第五阶段（12～14周）最后总结，撰写论文，分析工作的收获与不足。
1.4文章结构
本文的其余章节将如下安排：
第2章着重分析两款现有的流程建模工具——Intalio和Control-ES。
这两款流程建模工具都比较成熟并且有比较广的应用，通过对它们的学习分析，指导本项目下一步的工作。
第3章将介绍本项目应用的理念，包括分层流程建模、CMS。
以及一些应用到的技术工具，如BPMN，PHP，MySql。
第4章将详细介绍项目的实现过程及具体内容。
第5章给出实施结果，对项目进行整体评价和总结，分析缺点和不足，并指出项目下一步的方向。
业务流程建模系统
目前的主流业务流程建模工具依然以UML设计为主，加上各厂商专有的建模语言，采用Web服务WDSL作为执行层，成为一套完整的业务流程建模系统。
而Intalio和Control-ES则是其中两款比较有特点的建模系统。
1.5INTALIO
2003年2月11日，企业建模开发商Popkin软件公司和Intalio公司宣布了双方的合作：
将Popkin的建模工具和Intalio的业务流程执行引擎整合在一起。
该方案将把Intalio的n/3业务流程管理系统[BPMS]和Popkin的系统架构工具集整合在一起。
通过此项合作，已经采用了Popkin建模软件的公司实际上将具备执行模型和转换模型的能力，模型的执行通过图形化映射到后端的IT系统来实现。
采用新的解决方案，Popkin的系统架构可以由流程模型产生输出的BPML,而不论该模型是采用IDEF（一种结构化过程建模和分析技术）这样的传统技术还是新定义的BPMN创建的，然后，BPML可以在Intalion/3Designer上执行或者部署到Intalion/3Server上去。
Intalio和Popkin的合作意味着业务流程管理迈上了一个新的台阶，Intalio的官方宣称，通过使用这些集成的产品，用户可以应用系统架构来为他们的流程建模，然后利用Intalio的技术来得到流程部署的方法。
目前，Intalio已将其建模工具Designer的全部代码捐献给了开源社区，而由其基础代码架构的EclipseSTPBPMN项目处于初步开发的阶段，该项目属于SOAToolsPlatformProject项目的一个子项目，可以创建和编辑BPMN图，采用GEF，基于EMF模型，并将模型保存为XML文件。
1.5.1IntalioDesigner
IntalioDesigner是Intalio业务流程建模系统中的建模工具，它利用Java语言，结合开放的Eclipse平台，以Eclipse的一组插件形式实现了类似Visio、Rose之类UML建模工具的图形化建模。
图1.1IntalioDesigner界面
IntalioDesigner提供了丰富的图库工具箱，并且采用了Pool-Lane的架构，可以较好的处理并行交互的业务流程。
IntalioDesigner采用的基于BPMN标记语言的建模，能比较严谨的处理复杂的语义表达。
而且可以直接与WDSL交互，形成可执行的工作流程。
生成的BPMN文件是一种XML文件，可以直接部署在Intalio的服务器中，并通过B/S结构的客户端直接运行。
1.5.2IntalioServer
Intalio是与IntalioDesigner相对应的运行服务器，它提供了包括业务流程管理、部署、运行以及跟踪的一系列服务。
它利用Geronimo服务器，搭建了一个B/S架构的平台，提供了针对后台管理、流程部署以及普通用户使用等不同情况的不同入口。
通过解析由Designer生成的BPMN文件，调用业务流程中的WDSL，响应运行指令并进行实时跟踪，完成各种指定的工作流程。
此外，它还提供了形式多样的跟踪界面，可以实时查看流程运行情况，并通过用户管理系统将运行状态和结果呈现给不同的用户。
图1.1IntalioServer界面
1.5.3Intalio的不足和可借鉴之处
Intalio业务流程建模系统提供了丰富的建模功能和轻巧的服务器环境，并且其开源模式也为定制开发提供了灵活的开发接口。
它提供的Lane-Pool容器模型也是很好的业务流程建模思路。
解决了并发流程交互的表现问题，同时，通过将分支流程与主干流程放置在不同的Pool中，也在一定程度上解决了复杂流程的表达不明的问题。
此外，IntalioServer提供的功能也是值得借鉴的，通过流程管理系统实现流程的部署激活停止等操作，并利用用户管理系统，实现针对不同用户的流程展示以及处理。
但Intalio的定位是面向低端实施层次的工作流的，这导致它不能很好的处理一些高端的业务流程的需要，比如企业战略级流程，它无法表示一些需要表达的宏观业绩指标。
而且，Intalio提供了过于丰富的图库工具箱，在高端业务流程中，其实只需要比较少的逻辑模块，过多的图形反而影响了建模者的思路和建模效率。
而且在面向执行者时，也很难让执行人员理解流程图标的意义。
此外，IntalioDesigner的界面依然难以符合一般模型设计人员的要求，Eclipse风格的界面让普通用户难以下手。
1.6Control-ES
Control-ES是由英国的Nimbus公司开发的企业绩效管理软件，目前在全球15个国家700多个国际知名企业中得到了应用。
Control-ES是一套企业绩效管理（CPM）软件。
它能够将目标、职责与审核标准清晰、准确的从战略决策层传达到每一项具体的工作或任务中，帮助企业提高其自身的运营表现。
Control-ES专注于人、流程和绩效之间的交互作用，并提供基于网络运行的适合企业持续改进需求的工具。
是现代企业不可或缺的应用管理软件。
作为应用管理软件，control-ES与ERP、CRM等软件有所不同。
后者是面向数据管理的软件，而control-ES是面向业务管理的软件，是为管理者设计的。
将管理的主动权还给管理者是软件设计的核心思想。
图1.1Control-ES界面
Control-ES提供了一个CommonOperationalPlatform（COP）通用运营平台，这个平台可以保证战略举措从首席执行官到话务员在公司上下得到实施。
它的特点在于：
1.明确划定每个人的岗位和职责；
2.明确组织上下端到端的业务流程并进行相应的度量；
3.积极审计对公司和监管机构要求的服从情况；
4.积极敦促职能部门及个人之间进行合作。
1.6.2Control-ES客户端
Control-ES客户端采用了类似Office系列软件风格的界面。
通过拖拽在主绘图区绘制流程图。
相比Intalio庞杂的图库，Control-ES只提供了一种流程盒子模块和四种盒子样式，用以区分活动、判断等操作。
它的丰富性更多的体现在针对高端业务流程提供的各种资源管理、成本统计以及指标评估等功能。
而且，Control-ES提供了丰富的用户、组织交互的功能，一个流程图可以通过Control-ES被不同用户维护管理，并且通过用户之间的通信和流程审批功能保证流程设计的统一。
图1.1Control-ES的层级表示
此外，它提供了特点鲜明的分层流程管理模型，将一套流程图分为多个层级，利用树状结构将其层层展示。
1.6.3Control-ES的不足和可借鉴之处
和Intalio类似，通过Control-ES设计的业务流程模型被存为了XML文件，而且由于Control-ES提供了更为丰富的业务流程元素，所以XML文件的内容也更为充实。
Control-ES作为一款面向高端业务流程建模的软件，它的层级流程模型值得借鉴，通过分层流程模型，提高了复杂流程的可维护性，并且保证可以将主干流程最为清楚的展示出来。
此外，虽然Control-ES仅提供了一种流程盒子模块，但足以应对高端业务流程建模的需求。
而且在建模时可以自定义样式、添加注释和外链，极大的充实了业务流程的展示内容，使浏览业务流程的人能够高效的理解业务流程。
而且，Control-ES与Office系列软件有很好的结合，Control-ES业务流程建模系统本身也可以作为一套办公系统使用。
但Control-ES依然存在不足：
作为商业软件，它没有提供源码和接口，不可能在Control-ES的基础上进行二次开发。
而且它利用的是自定义的专业标准，没有像BPMN那样的推广潜力。
1.7开发业务流
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