1.1选题背景与意义经过多年努力，我国防洪、地震、民防、公安、市政、海上搜救、森林火灾、矿山和化学等领域都建立了各自的应急信息管理系统，在应急救援工作中发挥了重要作用。但是，现在的应急信息管理系统和以前的应急信息系统是不一样的。 现在的应急信息系统，应更强调资源的整合、联动。而目前信息化建设的一个重要的瓶颈是网络自成体系、资源分散、无法共享，许多部门都有自己的网络系统，没有或者很难互通。数据接口、数据库结构不同，所采用的具体技术各不相同。一旦有突发事故发生，尤其是跨地区的重大事故，就无法互联互通，共享应急设施、装备、信息和其他救援资源，妨碍救援行动的顺利实施。对突发事件的分析、预防、应急响应和战略实施不仅仅局限于某个孤立的部门，还需要政府统一领导下的各个部门进行协作，共同完成。只有调动各个相关部门的相关资源，建立有效的协作机制，才能真正达到公共安全和减灾救助的最终目标，即保护生命、保护财产、保护公共设施。应急过程中所用到的数据量包含各个方面，如人力资源信息、地理信息、专家、应急预案、人口信息等。在人力资源方面，不仅需要大量的志愿者，而且需要具备领导、规划、操作、命令、控制、沟通、搜索、救援、法律执行、教育、运输、医疗、房屋、建模、仿真、救火等专业技能的人员。一次收集所需要的全部信息是不合理也是不切实际的。因为各个部门掌握着各自行业最新的、最权威的数据，这些数据不可能、也没有必要全部提供给应急系统。应急系统应具有利用这些资源建立快速有效的突发事件应急处理方法。 一个完整的应急救援流程涉及到基层站段、安监室、应急救援指挥中心、急救援指挥办公室、调度所和业务部门等多个机构，它们之间有复杂的信息交换。例如安监室要向应急救援指挥中心报警；应急救援指挥中心对事故进行分类处理后要对各个业务部门进行救援物资、救援设备、救援人员进行调度；在结束后要将整个的救援流程发布到每一个相关机构。这其中都有着较为明显的程序化特征，类似的系统，引入工作流技术非常必要。 采用工作流技术的应急救援指挥系统的最大特点，就是其具有高度的灵活对于已有的救援流程，可以直接从模板库中提取流程并执行；当救援流程出化时，可以通过调整流程模型的结构，重新定义流程规则，使流程的执行仍对应新的业务流程，而不必对系统作大范围的修改，这样就降低了系统的维护成减少了系统的维护时间。 总之，在应急救援指挥系统中引入工作流的思想，可以带来如下好处： l)提高相关部门管理的规范化程度； 2)降低整个业务过程的处理时间，如通过规划救援流程，可以并行执行相独立的活动； 3)降低管理成本，可以避免不必要的和重复的工作，提高使用人员的工作效率； 4)改进工作质量，如自动提供为完成某个任务所需要的相关信息； 5)通过对己经完成的工作流实例的分析，找出存在的不足，进而不断改进工作流程。 1.2国内外研究现状目前，在全球范围内对工作流技术地研究以及相关的产品开发进入了较繁荣的阶段，更多、更新的技术被集成进来，文件管理系统、数据库、电子邮件、移动式计算、Web Service等都已被容纳到工作流管理系统之中。市场上的工产品极为丰富，据统计，1997年市场上约有70多种工作流产品在相互竞争，供应商纷纷看好这块热点的IT市场，1997年工作流产品的市场增长率为35%，其中比较著名的工作流产品有IBM公司的MQseries workflow，Action技术公司的Metro[1]、FileNet公司的Visual Workflo [2]、Adobe公司的Adobe workflow server[3]和Pavone公司的Espresso[4]等。 除了工作流产品供应商以外，许多大学和研究机构也都开展了许多研究项目，并取得了众多的研究成果，特别是在北美和欧洲等地，在这方面的学术研究尤为活跃，其中比较著名的项目有：IBM公司Almaden研究中心研究开发的基于消息队列的分布式工作流管理系统Exotica/FMQM(FlowMarkon Message Queue Manager)[5]、佐治亚大学计算机系研究的具有自适应能力的工作流管理系统Meteor (Managing end-to-end operation)[6]、基于分布式主动数据库技术的工作流管理系统WIDE(workflow on Intelligent and Distributed Database Environment)[7]、基于状态与活动图的工作流管理系统Mentor(Middleware for enterprise-wide workflow Management)、德国Erlangen大学研究的基于组件的工作流管理系统MOBILE[8]，奥地利Klagenfurt大学采用Web和Java技术实现的支持高级事务的工作流管理系统Pasta Rhei等。 相对而言，国内对于工作流的研究起步较晚。清华大学的吴澄院士、范玉教授以及史美林教授首先展开了对工作流技术的研究。吴澄院士和范玉顺教授CIMS的研究为契机，就工作流技术的理论基础、工作流建模与仿真、工作流引擎的执行与效率分析、工作流管理系统的实现等，展开了工作流技术在CIMS应用上的研究，并实现了基于Web和CORBA的工作流管理系统。 我们为您提供海量100%原创论文信息及降重、检测服务，欢迎加QQ：1904899919 1.3论文的主要工作本文在应急消防指挥系统中引入工作流的思想，对工作流的相关问题进行了研究，主要包括： 第一章是概述，简要介绍了选题背景与意义和工作流技术的国内外研究现状。 第二章介绍了工作流技术的有关概念、工作流管理系统以及发展趋势。 第三章首先介绍了XML Web Service的概念，然后阐述了XML与工作流模型的关系以及XML Web Service在工作流管理系统之中可能的应用。 第四章首先列举了一些常见的工作流建模方法，然后选用“活动网络图的过程模型”对应急救援流程进行建模，最后在验证模型正确的前提下并给出了模型执行的相应的算法。 第五章在概括性地介绍了应急救援指挥统的功能需求、体系结构、功能模块、开发环境和运行平台等的前提下进行流程建模，然后总结了XML Web Service在应急消防流程中的重要应用。 最后是结束语，归纳总结了全文工作，明确了后续研究目标。
2 工作流和工作流管理系统
2.1工作流技术随着网络技术和计算机技术的迅猛发展、现代企业的经营规模和生产规模日益扩大，传统的企业组织机构和运作方式已经不能够满足现代企业信息化的需要，而工作流技术[9]恰恰为解决复杂的业务过程提出了一个有效的技术方案。正因为如此，近年来工作流技术引起了国内外学术界和产业界的广泛关注，掀起了对工作流研究的一个热潮。 工作流技术是实现企业业务过程建模、业务过程仿真分析、业务过程优化、业务过程管理与集成，从而最终实现业务过程自动化的核心技术。实现工作流技术的关键在于建立工作流的概念模型，因此对建立工作流模型的研究比较多。从工作流诞生那一刻起，国内外很多学者与专家开始对其进行研究，目的是把工作流应用到现代化办公中，提高人们工作效率，实现无纸化办公。目前国内外许多大学和研究机构开展了很多工作流的研究项目，并取得了众多研究成果，对工作流技术的发展做出了积极的贡献。 2.1.1工作流的基本概念工作流是为了提高工作效率而提出的，目前尚无统一、明确的定义“工作流”是外来词汇，其对应的英语有两个词：“Workflow”及“ Work Flow”，前者侧重于技术上的讨论，后者侧重于思想上的研究。当前的许多讨论和研究都集中于前者；而对于后者，许多著作只是原则上的定性描述，至今还没有著作对此进行定理的描述。工作流管理联盟将工作流描述为：业务流程的全部或部分自动化，在此过程中，文档、信息或任务按照一定的过程规则流转，实现组织成员间的协调工作以达到业务的整体目标，图2.1 表示了工作流相关的概念及其联系。
图2.1 工作流基本概念间的关系 业务流程（Business Process)：在功能确定的组织结构中，能够实现业务的目标和策略的相互连接的过程和活动集。 过程定义 (Process Definition)：业务流程的形式化描述，用来支持系统建模和运行过程的自动化。过程可分解为一系列子过程和活动，其定义主要包括描述过程起始、终止的活动关系网络以及一些关于个体行为的信息。 活动(Activity)：实现过程逻辑步骤的工作任务的描述。一般分为手工操作和自动处理两类。活动是过程执行中可被工作机调度的最小工作单元，要求有人或机器的参与。工作流管理 (Workflow Management )是人与电脑共同工作的自动化协调、控制和通讯，在业务过程上，通过在网络上运行软件，使所有命令的执行都处于受控状态。在工作流管理下，工作量可被监督，分派工作到不同的用户达成平衡。 工作流管理系统：一种定义、创建和管理工作流执行的系统。它运行在一个或多个工作流引擎上，这些引擎解释对过程的定义，与工作流的参与者相互作用，并根据需要调用其它的IT工具或应用。具有定义工作流、运行工作流和监督、控制、管理运行中的工作流功能。 过程/活动实例（Process/Activity Instance)：实际运行中的一个过程或活动。每个实例代表一个能独立控制执行、具有内部状态的线程，可被外界通过标识进行存取。 2.1.2工作流技术的发展趋势工作流技术发展的目标是要解决工作流管理系统存在的问题，实现一个高度灵活实用可伸缩、安全可靠和可互操作的工作流管理系统，更好地满足用户的需要。针对这种情况，当前对工作流管理系统的研究与开发集中在以下几个方面： （1）工作流建模[10]。工作流管理系统的最重要的功能之一就是工作流建模。为了使预定义的工作流模型能更好的反映实际业务流程，能够对过程定义以及过程实例方便地进行动态修改，需要寻找灵活的工作流过程形式化表示方法及过程的执行策略。如何使工作流模型具备良好的理论基础，又具有强大的建模能力，满足实际应用中的建模要求，是人们研究的方面和重点。 （2）基于Web的工作流管理系统。随着Internet/Intranet网络技术的迅猛发展与普及，基于Web的工作流管理系统已成为当今工作流管理系统发展的主流方向。Web技术[11]以其提供的平台无关性、统一友好的浏览器界面满足了现代企业的需要。基于Web的最大优点是不需要开发和安装客户端应用程序，客户端直接通过浏览器和工作流服务器交互。 （3）分布式工作流管理系统。为了支持跨企业的异构计算环境下大规模工作，需要现有的工作流管理系统必需从只能支持单一的工作流环境扩展到支持企业级的工作流环境。关于这方面的研究主要有两方面：通过局域网和广域网构造分布式系统结构和引入分布式数据管理。 （4）事务型工作流管理系统。工作流管理系统执行工作流是一个复杂的过程，必须提高其可靠性和正确性，因此工作流管理系统中必须引入事务[12]管理的功能。此方面的研究目的在于将高级事务处理技术与工作流管理技术相结合，用定义良好的模型语义与恢复机制来更好地支持企业的经营过程，提高工作流管理系统的可靠性与实用性。 （5）工作流互操作。工作流模型定义了工作流执行服务之间的互操作的标准接口，目的是使不同厂商提供的工作流产品能够协同工作，整个系统能够无缝地在各个产品之间传递任务项，实现应用集成。但是，目前还不可能实现，因为它要求所有的工作流机都能够解释同一个过程模型，共享一套工作流控制数据，并在异构的工作流环境下共享过程实例的状态。当前比较实际的目标是在不同的工作流执行服务间传递过程的全部或部分内容，并支持其过程实例的运行[12]。 2.2 工作流管理系统工作流管理系统是定义、创建和执行工作流的系统，它是一种特殊的计算机支持的协同处理(CSCW，Computer Supported Cooperative Work)软件系统。工作流管理系统的产生工作流管理系统(WFMS，Workflow Management System) [13]是以计算机支持的分布式、协同工作业务流程的自动或半自动化为研究目标的软件系统。 随着计算机网络，特别是Internet/Intranet的迅猛发展和应用，计算机支持的分布式、协同工作的工作流系统在企、事业单位中的地位显得越来越重要，也有着广阔的前景。 工作流管理系统是定义、创建、执行工作流的系统。开发这类软件系统就是要协调分布式、协同处理的各个节点上的活动，按照预定义的控制流程进行执行，以达到对它们的自动执行和有效的管理。开发这类软件有很大的重复性，工作流管理系统就是将这类软件的公共的流程控制部分(工作流运行服务、引擎)、管理部分和其他公共部分抽象出来，形成一种软件开发平台，用户只需要将它们的控制流程描述出来，该平台软件就可对它们的控制流程进行自动执行和有效地管理，而不需要对每次不同的应用重复地开发。 我们为您提供海量100%原创论文信息及降重、检测服务，欢迎加QQ：1904899919 不同工作流管理系统可以有不同的实现方法，不同的底层通讯机制，应用的范围也可能有很大的差距，但所有的工作流管理系统从用户的应用层上来看，工作流管理系统应该能够提供以下三个方面的功能支持： 首先是建造功能，即对工作流的业务流程及组成这些业务流程的活动进行定义和建模。 其次是运行控制功能，即在一定的运行环境下，负责创建、执行和控制工作流实例，激活相应的资源和应用，并完成过程中从一个活动到另一个活动的控制转移。它是整个工作流管理系统的核心部分。 最后是运行交互功能，即在工作流实例的运行中，工作流管理系统与工作流参与者(业务工作的参与者或控制者)及外部应用程序进行交互的功能。 一个完整的工作流管理系统中主要包括如下七个部分的部件： l)过程定义工具 过程定义工具被用来创建计算机可处理的业务过程描述。过程定义语言或对象关系模型，也可以是简单地规定用户间信息传输的一组路由命令。 2)过程定义 过程定义(数据)包含了所有使业务过程能被工作流执行子信息。这些信息包括起始和终止条件、各个组成活动、活动调度与者需要做的工作、相关应用程序和数据的调用信息等。 3)工作流执行子系统和工作流引擎 工作流执行子系统也称为过程执行环境，包括一个或多个流引擎是WFMS的核心软件组元。它的功能包括：解释过程定并控制其执行、调度各项活动、为用户工作表添加工作项、通过应用程序接口(API，Application Program Interface)调用应用程序和提供监督和管理行子系统可以包括多个工作流引擎。 4)工作流控制数据 工作流控制数据是指工作流执行子系统和工作流引擎管理工作流实例的状态信息、每一活动的状态信息等。 5)工作流相关数据 工作流相关数据是指与业务过程相关的数据。WFMS使用流实例的状态转移，例如过程调度决策数据、活动间的传输数数据既可以被工作流引擎使用，也可以被应用程序调用。 6)工作表和工作表处理程序 工作表列出了与业务过程的参与者相关的一系列工作项，对用户和工作表之间的交互进行管理。工作表处理程序完成的在工作表中选取一个工作项，重新分配工作项，通报工作项的处理的过程中调用相应的应用程序等。 7)应用程序和应用数据 应用程序可以直接被WFMS调用[14]或通过应用程序代理被间接调用，WFMS部分或完全自动地完成一个活动，或者对业务参与者的工作提供支持。与工作流控制数据和相关数据不同，应用数据对应用程序来讲是局部数据，对WFMS的其他部件来说是不可见的。 2.2.2工作流管理系统体系结构为了实现工作流技术的标准化和开放性，对异构的工作流管理系统与其他应用系统间的集成，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[15](图2.2)，该模型中规范了工作流管理系统的功能组成部件及相互之间的接口。
图2.2 工作流管理系统体系结构 2.2.3工作流管理系统参考模型工作流管理系统式定义、创建和执行工作流的系统。WFMS能提供以下三个方面的功能支持： （1）建造功能，即对工作流过程及其组成活动定义和建模。 （2）运行控制功能，即在运行环境中管理工作流过程，对工作流过程的活动进行调度。 （3）运行交互功能，即在工作流运行中，WFMC与用户及外部应用程序工具交互的功能。 真正的工作流只有生产型工作流、管理型工作流和特殊工作流，工作流管理联盟WFMC事实上也只关心这三种类型工作流的软件工具。许多开发商和用户都已加入WFMC，共同发掘工作流管理系统的共同特点，制定标准的术语集[16]，并定义标准的体系结构和接口。其中的一项重要成就是制定了工作流管理系统的参考模型，图2.3显示了工作流管理系统的参考模型。
图2.3 工作流管理系统的参考模型 该参考模型描述了工作流管理系统体系结构中的主要模块，以及模块之间的接口。任何工作流管理系统的核心是工作流实施服务(Workflow Enactment Service)，工作流实施服务提供了一个运行环境来控制工作流的执行。由于技术或管理上的原因，该参考模型描述了工作流管理系统体系结构中的主要模块，以及模块之间的接口，任何工作流管理系统的核心是工作流。由于技术或管理上的原因，工作流实施服务可以使用多个工作流引擎（Workflow Engines）每个工作流引擎处理它所负责的那部分工作流，并管理相关的资源。 过程定义工具（Process Definition Tools）用于表述和分析工作流过程定义，有时也负责管理资源分类，该工具通常在过程设计时使用。因此，过程定义工具也可以当作业务流程重组的工具。大多数工作流管理系统的过程定义工具提供了三种功能：（1）在图形界面上以可视化的方式定义工作流过程；（2）对资源进行分类；（3）对工作流进行模拟分析。 用户通过工作流客户应用（Workflow Client Applications）和工作流管理系统通讯。如果需要的话，工作流引擎还可以通过接口调用其它的应用系统。 工作流管理和监控工具（Workflow Management &Monitoring Tools）用于记录每个案例的处理状态、检测出存在的瓶颈、设置参数和处理异常情况。 另外，通过接口4，工作流管理系统之间还可以实现互操作。WFMC制定了工作流应用编程接口（WAPI-Workflow Application Programming Interface)的标准，WAPI提供了一系列公共的API和相关的数据交换格式。然而，这些接口标准只是建议性的，还在不断的发展之中，它们目前停留在实现技术的角度，强调的是语法，而不是语义，缺乏概念层次上的共识。例如，在接口1中只定义了数据交换格式的语法，而没有形式化定义状态和过程构造块(如AND/OR-split/join)的意义。因此，有必要明确定义基本构造块的形式化语义，提供在概念层次上的共识。WFMC提出的工作流管理系统的技术指标是建议性的，而不是强制性的，它们为开发人员提供参考，在实际开发中，并没有哪个工作流管理系统完全按照标准来实现。大部分工作流管理系统只是在工作流过程定义数据的交换格式上遵循WFMC的标准。 2.2.4工作流管理系统的分类根据所实现的业务过程，工作流管理系统[17]可分为四类： l)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员和不同的组织。 根据底层实现技术，可将工作流产品分为三类： 到哪里进行知网论文检测？请加QQ:1904899919 l)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： l)基于文件的工作流系统：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IBM的FlowMark、InConeert的InConcert。 2)基于消息的工作流系统：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。 3)基于Web的工作流系统：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。代表产品有Action Technologies公司的Action Works Metro、Ultimus公司的Ultimus。 4)群件与套件系统：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公司的Lotus Notes、Novell公司的GroupWise。
3 XML Web Service
3.1 XML与工作流建模语言工作流是一类能够全部或部分自动执行的企业经营过程，在这一过程中包括一系列过程规则、文档、信息、任务和任务的执行者等元素。工作流建模的语言有两类：一类是基于图形建模语言，一类是基于文本描述语言。目前己有的两类建模语言在描述组成工作流的主要元素能力上还存在许多不足。因此需要寻求新的方法和途径来解决。随着XML[18]的正式颁布，以及XML自身所拥有的能自由定义标记来表达数据元素、自解释性(揭示元素含义)、可扩展性和高度结构化表现出了XML具有强大的描述能力，完全可以描述组成工作流的各种数据元素，为工作流的建模带来了新的机遇和途径。 用XML进行工作流模型的建造，主要有以下几个方面的优点： 1)XML使有经验和无经验的人容易去创造自己的工作流过程模型 这主要是因为XML语法跟HTML很相似，而且XML文档可读性很好并且容易理解。容易开发基于XML工作流模型的过程执行引擎(工作流机)，因为有许多可用的XML解释器己经在应用，并且有许多工具支持基于XML数据的解释器。我们可以在相对较短的时间里开发工作流引擎。 2)XML使得工作流工具可以在WEB上广泛应用 这主要是因为XML工具容易在WEB服务器集成。HTML码也容易嵌套到XML文档中。 欲获取全文论文和源代码，请加QQ:1904899919
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