第2期 蒋艳荣，等：一种基于知识树和约束的柔性活动动态细化方法 ·159 的不确定、模糊和不完整的流程信息，但是在工作流 下不足：1)在工作流建模和细化时，未能充分考虑 的建模阶段，却无法涵盖所有的不确定因素。这对 到工作流的应用背景，如动态因素和不确定因素多 工作流的建模和应用带来巨大的困难。因此，如何 需要满足一定的约束条件等特点，而这对于柔性建 针对业务过程具有的动态性和模糊性，提高工作流 模和活动细化非常重要：2)一些工作侧重于某个特 的柔性，成为工作流研究领域的一个热点问题1-)。 定领域的工作流自动生成，在通用性方面存在不足： 动态细化是提高工作流柔性、应对不确定性的 或者过于强调灵活性，试图从头开始创建工作流，这 一种有效方法山。其基本思想是：在流程实例运行 非常依赖于模型设计者的技能和特殊知识，而没有 之前，先对业务流程的已知部分进行建模，建立流程 充分利用领域知识来指导实现动态细化：3)现有的 模型的整体框架，而不需要精确、完整地定义流程模 柔性活动细化的研究还不够，特别是考虑到约束条 型的每一个细节。对不清楚的局部细节可以用“黑 件等因素影响的细化研究还比较缺乏。 箱”活动来描述3-)]，然后随着业务工作的展开和对 因此，本文提出一种基于知识树和约束的柔性 具体问题认识的不断深入，在过程运行中动态细化 活动细化方法，知识树可以为柔性活动的细化过程 流程模型，以提高流程模型的柔性。因此，动态细化 提供指导，而相关的约束规则可以为细化过程提供 成为提高业务过程柔性的关键，其本质是将过程中 活动选择、活动时序关系的校验。 不确定的、模糊的区域进行逐步细化，用一种更明 1 柔性工作流的建模 确、更细尺度的活动或子流程去进行代替。该不确 定的区域在很多文献中被封装为柔性活动或占位符 定义1柔性活动是一种特殊的活动类型，在 等。例如，S.Sadiq(2001)等3)采用柔性区(pocket 建模阶段由于存在模糊和不确定的因素，而无法事 of flexiblity)来提高工作流的柔性，并为柔性区提供 先给出完整和明确的活动定义，需要获取更多和更 实例模版，支持多种控制结构。邓水光等6将过程 完全的信息以将柔性元素逐步明确化。柔性活动可 中的不确定因素用“flexible activity”表示，用ECA 用一个多元组表示：FA=(Id,name,Ctx,FAP, 规则表示活动之间的逻辑关系。 FAR,FAC,Role,Rdata,Atr),其中Id为柔性活动 现有的研究工作在动态细化方面取得了较多的 的唯一标识；name为柔性活动的名称；Ct为柔性活 进展。文献[7]采用柔性活动对不确定因素进行封 动的应用上下文，包括该柔性活动需要达成的目标 装，然后对柔性活动进行纵向分解，生成不同抽象水 和完成的功能，以及应用场景等；FAP=AmU 平的活动，从而提出一种支持柔性活动树状分解和 AcmpUAde为柔性活动的活动池，分别由原子活动 增量细化的柔性工作流建模方法。Joonsoo Bae[s]提 集、复合活动集合柔性活动集组成。也就是说，柔性 出了一种树形的过程模型的表示，采用ECA规则表活动可以由原子活动、复合活动和其他柔性活动构 示活动关系，并用存储过程实现了ECA规则。其缺 成。Role是活动执行者对应的角色；Rdata是与此 点是，为每个ECA规则创建一个对应的存储过程并 活动相关的工作流相关数据，包括输入数据和输出 管理活动的状态，是一个耗时和成本高昂的事情。 数据。Atr为活动具有的属性集。 Y.G[列采用工作流来实现计算实验的设计过程， FAR=FRUCR为描述活动池中活动关系的规 将其功能实现逐步细化为组件选择、数据集选择和 则集，可以为空。其中FR为柔性规则集，CR为普 参数选择3个步骤，其缺点在于其建模过程的柔性 通规则集，采用ECA规则形式表示。FAC=CUM 不够，其建模和细化方法难以借鉴到其他应用领域， 为柔性活动的约束规则集，其目的是用于柔性活动 同时需要提供完备的组件库。S.A.Chun等1o在实 细化过程中的活动选择、活动时序关系的校验和生 现跨组织的工作流子流程自动生成的过程中，采用 成子流图的正确性验证，以保证细化结果的正确。 政府组织的本体树来帮助生成子流程，其缺点是生 采用一元或二元谓词、预设的操作集和规则进行表 成的子流程控制结构比较简单，难以适应复杂流程 达，在柔性活动的细化过程中，生成的子流程必须满 结构的生成。同时适应面较窄，本体的建立和合理 足该约束条件的规定。其中，C为约束规则集，用于 利用也比较困难。Shepelev(1]针对计算机辅助VL 约束活动的选取、活动的组合、活动之间的时序关 SI的设计领域，提出一种基于任务计划的图形逻辑 系、活动的属性等：M为修正规则集，用于对生成的 表达的工作流自动生成方法。 流程进行修改 上述研究工作，虽然在提高工作流建模的柔性 定义2柔性工作流。柔性工作流是一个四元 和柔性活动细化上取得了较多的进展，但是存在如 组，FWF=(D,D,A,E),其中D为柔性工作流的不确定、模糊和不完整的流程信息，但是在工作流 的建模阶段，却无法涵盖所有的不确定因素。 这对 工作流的建模和应用带来巨大的困难。 因此，如何 针对业务过程具有的动态性和模糊性，提高工作流 的柔性，成为工作流研究领域的一个热点问题［１－２］ 。 动态细化是提高工作流柔性、应对不确定性的 一种有效方法［１］ 。 其基本思想是： 在流程实例运行 之前，先对业务流程的已知部分进行建模，建立流程 模型的整体框架，而不需要精确、完整地定义流程模 型的每一个细节。 对不清楚的局部细节可以用“黑 箱”活动来描述［３－５］ ，然后随着业务工作的展开和对 具体问题认识的不断深入，在过程运行中动态细化 流程模型，以提高流程模型的柔性。 因此，动态细化 成为提高业务过程柔性的关键，其本质是将过程中 不确定的、模糊的区域进行逐步细化，用一种更明 确、更细尺度的活动或子流程去进行代替。 该不确 定的区域在很多文献中被封装为柔性活动或占位符 等。 例如，Ｓ． Ｓａｄｉｑ（２００１） 等［３］ 采用柔性区（ ｐｏｃｋｅｔ ｏｆ ｆｌｅｘｉｂｌｉｔｙ）来提高工作流的柔性，并为柔性区提供 实例模版，支持多种控制结构。 邓水光等［６］ 将过程 中的不确定因素用“ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ” 表示，用 ＥＣＡ 规则表示活动之间的逻辑关系。 现有的研究工作在动态细化方面取得了较多的 进展。 文献［７］采用柔性活动对不确定因素进行封 装，然后对柔性活动进行纵向分解，生成不同抽象水 平的活动，从而提出一种支持柔性活动树状分解和 增量细化的柔性工作流建模方法。 Ｊｏｏｎｓｏｏ Ｂａｅ ［８］提 出了一种树形的过程模型的表示，采用 ＥＣＡ 规则表 示活动关系，并用存储过程实现了 ＥＣＡ 规则。 其缺 点是，为每个 ＥＣＡ 规则创建一个对应的存储过程并 管理活动的状态，是一个耗时和成本高昂的事情。 Ｙ． Ｇｉｌ ［９］采用工作流来实现计算实验的设计过程， 将其功能实现逐步细化为组件选择、数据集选择和 参数选择 ３ 个步骤，其缺点在于其建模过程的柔性 不够，其建模和细化方法难以借鉴到其他应用领域， 同时需要提供完备的组件库。 Ｓ．Ａ．Ｃｈｕｎ 等［１０］ 在实 现跨组织的工作流子流程自动生成的过程中，采用 政府组织的本体树来帮助生成子流程，其缺点是生 成的子流程控制结构比较简单，难以适应复杂流程 结构的生成。 同时适应面较窄，本体的建立和合理 利用也比较困难。 Ｓｈｅｐｅｌｅｖ ［１１］ 针对计算机辅助 ＶＬ⁃ ＳＩ 的设计领域，提出一种基于任务计划的图形逻辑 表达的工作流自动生成方法。 上述研究工作，虽然在提高工作流建模的柔性 和柔性活动细化上取得了较多的进展，但是存在如 下不足：１） 在工作流建模和细化时，未能充分考虑 到工作流的应用背景，如动态因素和不确定因素多， 需要满足一定的约束条件等特点，而这对于柔性建 模和活动细化非常重要；２） 一些工作侧重于某个特 定领域的工作流自动生成，在通用性方面存在不足； 或者过于强调灵活性，试图从头开始创建工作流，这 非常依赖于模型设计者的技能和特殊知识，而没有 充分利用领域知识来指导实现动态细化；３）现有的 柔性活动细化的研究还不够，特别是考虑到约束条 件等因素影响的细化研究还比较缺乏。 因此，本文提出一种基于知识树和约束的柔性 活动细化方法，知识树可以为柔性活动的细化过程 提供指导，而相关的约束规则可以为细化过程提供 活动选择、活动时序关系的校验。 １ 柔性工作流的建模 定义 １ 柔性活动是一种特殊的活动类型，在 建模阶段由于存在模糊和不确定的因素，而无法事 先给出完整和明确的活动定义，需要获取更多和更 完全的信息以将柔性元素逐步明确化。 柔性活动可 用一个多元组表示： ＦＡ ＝ （ Ｉｄ， ｎａｍｅ， Ｃｔｘ， ＦＡＰ， ＦＡＲ， ＦＡＣ， Ｒｏｌｅ， Ｒｄａｔａ， Ａｔｔｒ），其中 Ｉｄ 为柔性活动 的唯一标识；ｎａｍｅ 为柔性活动的名称；Ｃｔｘ 为柔性活 动的应用上下文，包括该柔性活动需要达成的目标 和完成的功能，以及应用场景等； ＦＡＰ ＝ Ａａｔｏｍ ∪ Ａｃｏｍｐ∪Ａｆｌｅｘ为柔性活动的活动池，分别由原子活动 集、复合活动集合柔性活动集组成。 也就是说，柔性 活动可以由原子活动、复合活动和其他柔性活动构 成。 Ｒｏｌｅ 是活动执行者对应的角色； Ｒｄａｔａ 是与此 活动相关的工作流相关数据，包括输入数据和输出 数据。 Ａｔｔｒ 为活动具有的属性集。 ＦＡＲ＝ ＦＲ∪ＣＲ 为描述活动池中活动关系的规 则集，可以为空。 其中 ＦＲ 为柔性规则集，ＣＲ 为普 通规则集，采用 ＥＣＡ 规则形式表示。 ＦＡＣ ＝ Ｃ∪Ｍ 为柔性活动的约束规则集，其目的是用于柔性活动 细化过程中的活动选择、活动时序关系的校验和生 成子流图的正确性验证，以保证细化结果的正确。 采用一元或二元谓词、预设的操作集和规则进行表 达，在柔性活动的细化过程中，生成的子流程必须满 足该约束条件的规定。 其中，Ｃ 为约束规则集，用于 约束活动的选取、活动的组合、活动之间的时序关 系、活动的属性等；Ｍ 为修正规则集，用于对生成的 流程进行修改。 定义 ２ 柔性工作流。 柔性工作流是一个四元 组，ＦＷＦ ＝ （ＩＤ， Ｄ， Ａ， Ｅ），其中 ＩＤ 为柔性工作流 第 ２ 期 蒋艳荣，等：一种基于知识树和约束的柔性活动动态细化方法 ·１５９·