1、收稿日期:2004-03-29基金項目:國家863/CI MS 主題資助項目,面向網(wǎng)絡化制造的ASP 平臺開發(fā)及應用(2003AA14021作者簡介:曾誠(1980-,男,湖北省漢川市人,碩士研究生。文章編號:1009-4881(200403-0016-05基于工作流的項目管理系統(tǒng)的分析與設計曾誠,王愛民,范莉婭(清華大學自動化系,北京100084摘要:文章討論了傳統(tǒng)的項目管理系統(tǒng)的特點和不足,提出了將工作流技術應用到項目管理系統(tǒng)中的思想,提供了設計思路和方案。關鍵詞:項目管理系統(tǒng);Petri 網(wǎng);工作流;WE B 中圖分類號:TP 311文獻標識碼:A0引言在日常工作和經(jīng)濟建設中經(jīng)?？梢杂龅?/p>

2、“項目”這個詞。項目就是需要組織來實施完成的工作。所謂工作通常既包括具體的操作又包括項目本身,雖然,這兩者有時候是相重疊的。但具體操作與項目有許多共同特征,比如:需要由人來完成,受到有限資源的限制,需要計劃、執(zhí)行、控制。項目具有時限性和唯一性等特點。因為項目都是些具有唯一性的工作,因此它們包含一定程度的不確定性,組織在實施項目時通常會將每個項目分解為幾個項目階段,以便更好的管理和控制,并且將執(zhí)行組織正進行的工程與整個項目更好的連接起來。總的來看,項目的各個階段構(gòu)成項目的整個生命周期。每個項目階段都以一個或一個以上的工作成果的完成為標志,這種工作成果有形的,可鑒定的。如一份可行性研究報告、一份詳

3、盡的設計圖或一個工作模型。這些中間過程,以至項目的各階段都是總體邏輯順序安排的一部分,制定這種邏輯順序是為了確保能夠正確的界定項目的產(chǎn)品。項目生命周期確定了項目的開端和結(jié)束。例如,當一個組織看到了一次機遇,它通常會做一次可行性研究,以便決定是否應該就此設立一個項目。對項目生命周期的設定會明確這次可行性研究是否應該作為項目的第一個階段,還是作為一個獨立的項目。項目生命周期的步驟和步驟之間的邏輯關系在實際工作中就構(gòu)成項目的業(yè)務流程(business process 1。在過去,每個項目的業(yè)務流程都大致相同,具有穩(wěn)定性。但隨著社會的發(fā)展,項目的業(yè)務流程呈現(xiàn)多樣化和不確定性。這樣,每當項目的業(yè)務流程發(fā)

4、生變化的時候,為原項目設計的管理系統(tǒng)就得做大量的修改,給系統(tǒng)的使用造成了很大的不便。本文將討論采用基于Petri 網(wǎng)工作流技術來分析和設計成套工程項目管理系統(tǒng)以解決所提出的問題。1基于Petri 網(wǎng)的工作流建模111工作流網(wǎng)絡的定義2定義1:工作流網(wǎng)絡Petri 網(wǎng)W =(P ,T;F 是工作流網(wǎng)絡,當且僅:W 中存在兩個特殊庫所:庫所i 是輸入庫所,i =;庫所o 是輸出庫所,o =。如果在W 中庫所o 和i 之間增加一個變遷t 3(即t 3=o并且t 3=i,則得到的W 是一個強連結(jié)的Petri 網(wǎng)。以上兩個條件只是工作流網(wǎng)絡的最小約束條件,實際應用中仍可能定義出帶有諸如死鎖等缺陷的模型。

5、這需要通過對Petri 網(wǎng)的分析加以解決。112工作流網(wǎng)絡的路由結(jié)構(gòu)在庫所與變遷的基礎上,為了定義出串行、并行、條件選擇,循環(huán)等常見的過程邏輯,工作流網(wǎng)構(gòu)造了一些結(jié)構(gòu)化的組件來實現(xiàn)這些功能。第23卷第3期2004年9月武漢工業(yè)學院學報Journal of Wuhan P olytechnic University V ol.23N o.3Sep.200411211串行組件串行組件用來定義一系列按固定順序串行執(zhí)行的活動。它由一條不分支的通路構(gòu)成,主要用于表達任務間的因果關系,如圖1所示 。圖1串行組件11212并行組件并行組件用于定義沒有嚴格執(zhí)行順序的、可同時進行的分支活動,它需用兩個基本的工作

6、流執(zhí)行原語:“與分支”(AND -split 和“與連接”(AND -join ,如圖2所示 。圖2并行組件11213條件選擇組件條件選擇組件用來定義彼此之間具有相互制約與排斥關系的分支活動,這類分支活動往往根據(jù)具體的執(zhí)行情況來從中進行“多選一”或“多選多”。條件選擇組件也需要用兩個基本的工作流執(zhí)行原語:“或分支”(OR -split 和“或連接”(OR -join 。需要區(qū)分兩種不同情況的“或分支”:“隱式或分支”和“顯示或分支”。具有“隱式或分支”的條件選擇組件:圖3中,活動t1執(zhí)行完畢之后,把c1庫所中的托肯轉(zhuǎn)移到c2庫所中 ,由于僅有一個托肯,所以,活動t2和活動 t3只能有一個被執(zhí)行

7、,這是一個“二選一”的情況。當t2或者t3執(zhí)行完畢后,將托肯轉(zhuǎn)移到c3庫所中,使后繼活動t4能夠繼續(xù)執(zhí)行。具有“顯式或分支” 的條件選擇組件:在圖4中,活動t1具有兩個輸出庫所c2和c3,但是與通常情況下的“與分支”有所不同,在這里t1表示了一個“或分支”,活動t1只能根據(jù)其某個活動屬性x 的值來決定向哪個庫所中輸出托肯:當x >0時,c2獲得托肯,因而活動t2將執(zhí)行;當x 0時,c3獲得托肯,活動t3將執(zhí)行。圖3隱式或分支組件圖4顯式或分支組件11214循環(huán)組件循環(huán)組件用來定義需要重復執(zhí)行多次的活動,它用一個“顯式或分支”的執(zhí)行原語,如圖5所示。圖5循環(huán)組件113觸發(fā)機制工作流網(wǎng)準確地

8、區(qū)分了活動的使能與活動的執(zhí)行兩種狀態(tài):活動被使能,并不表示活動一定能被執(zhí)行。被使能的活動要被觸發(fā)才能被執(zhí)行。觸發(fā)機制可分為四種:11311自動觸發(fā)活動被使能的同時就觸發(fā)。這種機制一般用于那些通過應用程序來自動執(zhí)行、不需要人進行交互的自動型活動。11312人工觸發(fā)活動的執(zhí)行通過執(zhí)行者從工作流任務管理器提供的工作流任務表中選擇工作項來進行觸發(fā)。在工作流管理系統(tǒng)中,每一個活動執(zhí)行者都有自己的任務表,表中列出了可被執(zhí)行(使能的任務,當執(zhí)行者選中某一項去執(zhí)行時,活動就被觸發(fā)。11313消息觸發(fā)由系統(tǒng)外部的消息(事件來觸發(fā)活動的執(zhí)行。11314時間觸發(fā)由控制時間的定時器來觸發(fā)使能的活動。114轉(zhuǎn)換原則建立

9、工作流網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)換原則,目的是保證其轉(zhuǎn)換時的可靠性,具體說明如下。11411串行轉(zhuǎn)換一項復雜的任務t1可以拆分成兩個連續(xù)的簡單簡單任務t2和t3;反之亦然。11412條件轉(zhuǎn)換一項一般性任務t1可以拆分成兩個條件性的任務t2和t3,反之,兩個條件性任務可以轉(zhuǎn)換為一個任務。常常兩個特定的任務可以由一個更一般的任務來替換。713期曾誠,王愛民,范莉婭:基于工作流的項目管理系統(tǒng)的分析與設計11413并行轉(zhuǎn)換任務t1可以轉(zhuǎn)換為兩個并行的任務t2和t3,任務t2和t3的執(zhí)行效果和t1的執(zhí)行效果相同,相反,兩個并行的任務也可以由一個任務t1代替。11414循環(huán)轉(zhuǎn)換任務t1可以由循環(huán)執(zhí)行的t2代替。任務t1的執(zhí)

10、行效果相當于任務t2的多次執(zhí)行。2一個例子以與北京某個儀表公司的合作項目為例,說明工作流技術在項目管理系統(tǒng)中的應用。211系統(tǒng)的組織模型在本系統(tǒng)的執(zhí)行過程中,項目參與者的形式有多種:有具體的某個人員,也有可能是儀表公司的某個下屬企業(yè);而具體的角色只有有限的幾種:項目負責人,項目經(jīng)理,銷售經(jīng)理,部門經(jīng)理等等;在建模階段,需要為每個活動指定負責的角色,這時的角色是獨立于組織模型的,它并沒有和組織模型關聯(lián);當流 程啟動一個實例運行時,活動會創(chuàng)建多個實例,這時任務中定義的角色就需要通過映射機制(如圖6和組織模型發(fā)生關聯(lián)3,從而獲得任務具體的負責人,在流程運行中,修改組織模型中角色對應的人員,則任務負責

11、人由于映射關系也將發(fā)生改變,這樣可以動態(tài)指定任務負責人,而不需要修改流程模板的定義。同時,還可以對每個角色賦予不同的權限 ,比如,可以對某個部門經(jīng)理的角色賦予讀取某個項目文檔的權限,而在以后的某個時間取消這個權限。這樣就做到了:系統(tǒng)的過程模型和實際工作中的組織模型相分離,組織模型的變化不會導致過程模型的重新設計;比如,某個任務的負責人被臨時替換,這時就不用修改早先定義的過程模型,而只要將此任務的負責角色對應的人員換成現(xiàn)在的負責人即可;參與人員的在系統(tǒng)中的權限可以任意分配。圖6組織模型結(jié)構(gòu)圖212一個業(yè)務流程的Petri 網(wǎng)描述本企業(yè)完成一個項目的主要過程是:當有潛在客戶企業(yè)公開招標時,本企業(yè)要

12、經(jīng)過評估制作標書投標完成標書規(guī)定的工程組織驗收 總結(jié)經(jīng)驗整理相關文檔。基于以上業(yè)務流程的描述,將每個任務環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)樽冞w,則可以得到描述上面的工作流程的Petri 網(wǎng)如圖7所示。圖7業(yè)務流程Petri 網(wǎng)描述可以看出,在這個過程模型中有三個或分支:評估項目后決定是否參與投標;投標的結(jié)果:中標,或者未中標;項目驗收的結(jié)果:通過,或者未通過。有一個循環(huán)組件:如果項目驗收未通過,則回到“執(zhí)行項目”前的狀態(tài)。其中“執(zhí)行項目”這一任務(變遷,根據(jù)層次Petri 網(wǎng)理論,以及上面提到的Petri 網(wǎng)轉(zhuǎn)換原則,又可以繼續(xù)往下分層,如圖8所示:其中各代號的含義為:圖8繼續(xù)分層的結(jié)果81武漢工業(yè)學院學報2004年

13、t1:執(zhí)行項目;t2:開始;t3:執(zhí)行;t4:匯總;t5:調(diào)整;t6:結(jié)束。由圖7和圖8可以看出,這個業(yè)務流程沒有死鎖的情況,也就是說這個業(yè)務流程是可靠的,不會癱瘓的。從圖中還可以看出本系統(tǒng)的設計思想是:全生命周期管理。主要體現(xiàn)在以下幾個方面:項目定義:在項目定義中,主要是對投標處理前期獲得的項目信息進行管理。能夠?qū)π畔⑦M行添加、修改和刪除,并且能夠從不同的角度查詢項目信息。投標處理:投標處理中,主要對企業(yè)決定參加投標的項目信息進行管理。能夠?qū)π畔⑦M行添加、修改和刪除,并且能夠從不同的角度查詢項目信息。此時存儲的主要項目信息包括立項審批表、招標書,投標書等,如果中標將有技術協(xié)議和合同等信息。項

14、目分解:項目分解有助于對時間、資金和范圍這三要素的控制,尤其現(xiàn)在工程項目越來越復雜,專業(yè)分工越來越細,這就更需要全面的綜合管理,需要有一個總體的協(xié)調(diào)的工作進度計劃。項目的執(zhí)行和監(jiān)控:在項目的實施階段,需要對項目的執(zhí)行情況不斷的匯總,使得管理者能夠及時了解項目執(zhí)行情況,對項目的執(zhí)行進行監(jiān)視,項目最終會被分解為一個個流程而存貯于數(shù)據(jù)庫中,并且根據(jù)項目的分解規(guī)劃了各個流程的啟動時間、結(jié)束時間等之間的關系,而項目的匯總相當于對整個項目在某一個時間斷面上的總結(jié)。項目調(diào)整:項目的匯總和項目的調(diào)整組成了對項目的監(jiān)控,成套項目管理系統(tǒng)的項目調(diào)整模塊,全生命周期管理者依據(jù)匯總的結(jié)果,對項目進行調(diào)整,調(diào)整內(nèi)容存儲

15、到數(shù)據(jù)庫,并且依據(jù)需要反饋到項目分解模塊,對項目進度進行調(diào)整。項目總結(jié):企業(yè)在項目結(jié)束后一般都應該對項目進行總結(jié)和后評價。成套項目管理系統(tǒng)的項目總結(jié)模塊是對企業(yè)的總結(jié)和后評價信息存貯,這些信息包括對項目、供應商、客戶和競爭對手的評價信息,這樣可以為今后的工作提供依據(jù)。213系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)以上文所述關鍵技術為依托,在與北京市某儀表公司的合作項目中,設計了面向成套工程的項目管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于典型的J2EE 架構(gòu):前端是瀏覽器顯示的用戶界面,服務器端是由jsp 、servlet 、javabean 、E JB 構(gòu)成的表示層和控制層, 后端是數(shù)據(jù)層,存儲了項目分解模型和應用數(shù)據(jù)。圖9是該系 統(tǒng)的項目

16、負責人角色的界面,圖10是供應商角色的界面。圖9項目負責人界面圖10供應商界面3結(jié)語將工作流的思想用在項目管理系統(tǒng)中是近來研究的熱點,而Petri 網(wǎng)分析方法又是工作流研究領域中一種重要的、有效的分析方法。本文通過一個實際的例子,展示了基于Petri 網(wǎng)的工作流模型在項目管理系統(tǒng)中的作用。值得一提的是,Petri 網(wǎng)十分便于計算機的形式化表示(它的靜態(tài)結(jié)構(gòu)及相關信息構(gòu)成事實庫,庫所、觸發(fā)器形成規(guī)則庫,而且Petri 網(wǎng)本身就是一種推理機。在WF MS 實現(xiàn)的過程中,工作流網(wǎng)絡中的每一項活動(即Petri 網(wǎng)中的變遷可以封裝成一個對象,結(jié)合分布式對象技術,系統(tǒng)表現(xiàn)出較好的柔性。隨著系統(tǒng)建模理論和

17、計算機網(wǎng)絡等技術的成熟,WF MS 必將成為企業(yè)管理的操作系統(tǒng)。參考文獻:1田熙清,黨延忠.基于工作流技術的項目管理系統(tǒng)的分析和設計J .計算機工程與應用,2003,(8:131-134.2潘啟澍,姜兵.基于Petri 網(wǎng)的工作流建模技術及應用J .清華大學學報(自然科學版,2000,40(9:86-87.3陶望龍,張國軍,任德耀,等.基于Web 的工作流管理系統(tǒng)研究J .華中科技大學學報(自然科學版,2003,31(9:1-2.913期曾誠,王愛民,范莉婭:基于工作流的項目管理系統(tǒng)的分析與設計02武漢工業(yè)學院學報2004年THE ANA LYSIS AND DESIG N OF WORKF

18、LOW2BASEDPROJ ECT MANAGEMENT SYSTEMZENG Cheng,WANG Ai-min,F AN Li-ya(Department of Automation,Tsinghua University,Beijing100084,ChinaAbstract:This paper discusses the specialties and shortcomings of the traditional project management system,bringing forward the thinking that applies w ork flow techn

19、ique to the project management system,providing a design idea and project.K ey words:project management system;Petri nets;w ork flow;WE B(上接第3頁THE APPLICATION OF TIMIN G TASK IN INTE LLIGENCEDIGITA L SURVEI LLANCE SYSTEMFENG Hong2cai,DENG Hua2lai,LIU Nian2bo(Department of C om puter and In formation

20、 Engineering,Wuhan P olytechnic University,Wuhan,430023,ChinaAbstract:The paper has introduced the function of timing task in intelligence digital surveillance system.It has given methods of realizing timing task based on timer and multi route,and used the methods in VC+programming environment.K ey Words:route;message driving;time interrupt;function of call back;timer(上接第11頁PLC CONTROL SYSTEM RECONSTRUCTIONBASED ON