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關于工作流的軟件項目管理系統的設計與實現
論文摘要：本文介紹了一個基于工作流技術而研制的軟件項目系統。文章首先描述了傳統軟件項目管理系統的不足之處，提出用工作流的方法來設計軟件項目管理系統，然后介紹了一些理論基礎。文中重點闡述了系統的設計結構和所采用的一些技術，并給出了部分的具體實現方法。
論文關鍵詞：工作流，JMS，項目管理，SPP，建模，工作流網
1前言
2O世紀7O年代以來，為了解決軟機危機，改進軟件過程能力，科學家提出了軟件工程的概念，將系統化的、規范化的、可度量的方法用于軟件開發、運行和維護的過程。近些年來，隨著計算機技術的進一步發展，相應的使用軟件工程方法的軟件項目管理系統也有了顯著的發展。但是，由于開發流程中存在的不確定性以及項目變化等因素，這些系統也暴露出一些不足之處。
傳統的軟件項目管理系統，一般是由圖形用戶接口(GUI)，應用程序和數據庫組成，用戶通過GUI向應用程序發出請求，應用程序處理這些用戶請求，并且訪問數據庫，返回用戶所要求的結果。這種模型在流程穩定的時候是可以滿足需要的，它的缺點在于：
1)建模過程是之前設定好的，無法改變；
2)缺乏柔性，系統開始運行之后，預先定義好的條件就無法改變了；
3)可擴展性較差，如果想要增加或者修改相應的功能，整個系統必須重新開發。
目前，對工作流技術的研究以及相關產品的開發是國內外學者研究的熱點問題之一，很多管理系統都采用工作流技術來克服上述問題。工作流起源于生產組織和辦公自動化領域，它是針對日常工作中具有固定程序的活動而提出的概念。目的是通過將工作分解成定義良好的任務、角色，按照一定的規則和過程來執行這些任務并對它們進行監控，達到提高辦事效率、降低生產、提高企業生產經營管理水平和企業競爭力的目標。
WFMC給出的工作流定義是：工作流是一類能夠完全或者部分自動執行的經營過程，它根據一系列過程規則，文檔、信息或任務能夠在不同的執行者之間進行傳遞與執行，以實現整體的業務目標。而這正適合于軟件開發過程管理，基于上述的理由，我們結合江蘇省十．五攻關“工作流技術的研究和應用”項目，研究并開發了基于工作流的軟件項目管理系統CMMFlow，目前已應用于軟件能力成熟度模型(CMM)的管理，其效果相當良好。
2理論基礎
2．1 CMMI3級精簡并行過程(SPP)模型
利用工作流技術可以設計和建立一個工作流，在此系統中，我們使用CMMI3級精簡并行過程(SPP)模型來支持軟件過程實施。
SPP把產品生命周期劃分為產品概念、產品定義、產品開發、產品測試、用戶驗收和產品維護等6個階段，包含項目管理、項目研發和機構支撐等3類過程、19個過程域。其中項目管理過程包含立項管理、結項管理、項目規劃、項目監控、風險管理和需求管理等六個過程域；項目研發過程包含需求開發、技術預研、系統設計、實現和測試、系統測試、Beta測試、客戶驗收和項目技術評審等8個過程域；機構支撐過程包含配置管理、質量保證、培訓管理、外包與采購管理以及服務與維護等5個過程域。
我們把每一個過程域都看成是一個流程，其中過程域之間的關系是線性為主，并行、迭代為輔。每個過程域包含若干原子活動。通過建立活動與角色以及角色與具體用戶的關聯，即可建立一個可執行的業務過程模型。
2．2基于petri網的可視化建模工具
在這個系統中，我們的建模工具是使用工作流網和XP—DL共用的策略，采用的是擴展的Petri網，對最終用戶來說，足可視化的圖形建模工具。為符合WfMC規范，工作流機裝入的模型用XPDL存儲，可使用XPDL和Petri網兩種表示形式，驗證是使用Petri網形式。
在Petri網的基礎上，Aalst提出了工作流網(WF-net)的概念，其定義如下：
一個Petri網PN=(P，T，F)被稱為工作流網，當且僅當它滿足下面兩個條件：
1)PN有兩個特殊的庫所：i和0。庫所i是一個起始庫所，即·i= ；庫所O是一個終止庫所，即O·= 。
2)如果在PN中加入一個新的變遷t，使t連接庫所。與i，即·t·={0)，t·={i)，這時所得到的PN是強連接的。
下面我們給出一個用工作流網定義工作流的簡單例子，例子描述的是軟件立項管理的工作流過程。
根據工作流網的基本定義，通過使用不同類型的基本組件和觸發機制，對立項管理進行建模，得到如圖1所示的工作流網模型。
基本流程如下：立項建議小組進行立項，然后進行項目構思和可行性分析，在完成之后進行立項，然后立項審查小組對此立項進行審查，決定是否同意立項。如果否決，則必須重新進行立項建議，如果同意立項，進入項目籌備階段，流程結束。
3系統設計
3．1設計思路
整個系統構架采用B／S模式，參照J2EE框架，主要分為四層：
1)展現層：主要包含客戶瀏覽器端和Web服務器端的applet，jsp和servlet，負責和用戶交互，接收數據，顯示結果等。
2)商業：用于處理展現層從用戶端接受到的數據，包含了控制應用處理的所有規則，同工作流執行服務通訊，并且將展現層和數據服務層連接起來。
3)工作流執行服務：是流程運行和的核心組件，包括工作流機和任務表管理器。
4)數據服務：負責提供對數據的存儲和讀取服務。
此外，在系統設計的過程中還采用了以下的技術：
1)J2EE框架
J2EE體系包括javaserverpages(JSP)，javaSERVLET，enterprisebean，WEBsevrice等技術，提供了一個企業級的計算模型和運行用于開發和部署多層體系結構的應用。它通過提供企業計算環境所必需的各種服務，使得部署在J2EE平臺上的多層應用可以實現高可用性、安全性、可擴展性和可靠性。J2EE中多數標準定義了接口，例如JNDI，JDBC等，這使得遵循這些標準的不同開發者之間的模塊可以無縫地互連。
2)JMS
JAVA消息服務(JMS)定義了Java中訪問消息中間件的接口。JMS只是接口，并沒有給予實現，實現JMS接口的消息中間件稱為JMSProvider。
在JMS中，每個客戶機連接到一個為發送和接收消息提供框架的消息傳遞代理程序�？蛻魴C需知曉消息格式和消息目的地。根據JMSAPI，消息傳遞分為兩種模式，點對點和發布／訂閱模式。
點到點消息傳遞方法使用下列工具，如消息隊列、發送方(或消息制作者)和接收方(或消息消費者)�？蛻魴C將發向特定接收方的消息發送到唯一的隊列。當接收客戶機從特定隊列抽取消息時，它發出確認消息，表明消息已處理。隊列將保留所有消息，直至接收方收到消息或消息到期。發布／預訂消息傳遞方法使用發布者、訂戶和主題的概念�？蛻魴C將消息發送到主題或內容層次結構。為了接收到消息，消息消費者必須預訂此主題。因此，對于這種方法，可以將消息制作者作為發布者，而消息消費者則是訂戶。JMS供應商將多個發布者發來的消息分發到主題和此主題的多個訂戶。
點對點模式適用于使用集中式工作流機的系統，對于大規模的分布式應用，發布／訂閱模式則相當有效，但是，在保證各個分布式工作流機的一致性問題上則稍有難度。
3．2系統結構與功能特點
CMM軟件項目管理系統的系統結構如圖2所示，它主要由過程建模工具，工作流機，任務表管理器，web服務，客戶端和數據庫接口等組成，該系統的各功能特點是：在這個系統中，我們使用瀏覽器作為客戶端，通過Http請求與Webserver交互，Websevrer再將收到的請求加以處理，判斷哪些是應當丟棄的，哪些應該交由工作流執行服務處理，并將處理后的結果發送給工作流執行服務器。工作流機收到Webserver傳送過來的數據后，會根據消息的具體內容繼續執行流程或者將流程掛起或是結束流程的運行，并且更新任務表管理器的內容，在需要的時候調用相應的應用程序來完成任務的需要。在過程建模工具中建立，修改，刪除的模型將通過存儲過程來修改數據庫中已存儲的模型。
websevrer和工作流執行服務也都要通過存儲過程來訪問數據庫。各部分的功能特點描述如圖2。
1)建模工具：使用基于Petri網的建模方法來對企業經營過程進行過程定義，將經營過程轉化為工作流引擎可以執行的形式。同時還提供對過程模型進行分析，測試的工具。
2)工作流機：工作流引擎是工作流平臺的核心，它是業務流程的任務調度器，從某種程度上看，工作流機也是業務資源器。它的主要作用是實例化及執行過程模型、為過程和活動的執行進行導航、與外部過程交互完成各項活動、維護工作流控制數據和工作流相關數據等。
3)任務表管理器：過程模型中的每個活動都被看作是一個由自動執行的任務或由用戶手動執行的任務，任務表管理器負責對這些任務的監視和維護。
4)Web服務：包含了用于處理用戶請求和顯示結果的jsp和sevrlet，其主要工作是將客戶端與工作流執行服務連接起來。
5)客戶端客戶端是基于瀏覽器方式的瘦客戶端，方便管理員管理整個工作流管理系統的運行過程，和一般用戶管理和執行分配給自己的任務。
6)數據庫接口：實現了底層的數據存儲，包括過程定義，工作流控制數據，工作流相關數據，企業組織模型等工作流管理系統運行過程中必須的信息。
4系統的一些實現技術
4．1任務的自動分配和觸發機制
可以根據模型定義自動地分配任務，當一個過程實例運行的時候，活動可以根據模型定義自動分配到指定接收者，并且，有關完成此活動所需要的數據也會傳遞給相應的接收者，從而提高業務過程執行效率。模型中使用角色機制，不指定具體人員，這樣，人員變更不至于引起模型的變動。系統支持遲后綁定，即可以在活動運行的時刻才確定此活動由誰來完成。
流程從使能到運行的控制，采用觸發機制，分為人工觸發、自動觸發、消息觸發和時間觸發。人工觸發一般是用戶從任務表中選取其中一項任務來完成，自動觸發是一些通過程序自動執行的過程，一旦使能就被觸發，消息觸發是指系統外部的消息到達觸發，如Email，時間觸發是由定時器來觸發。
4．2活動信息的
系統可以通過對活動信息統計，并將活動的運行狀況和統計信息存儲在數據庫內。通過提供有關工作量的信息，可以在建模的時候預測所需要的時間，并且在活動結束時計算任務完成情況，與初始模型進行對比，生成相應的圖表以判斷工作效率，輔助決策經營。除系統提供的幾個基本統計模型之外，用戶也可以利用系統提供的工具，自行擴展新的模型來完成工作量信息統計和生成對比圖表。
結論根據軟件過程管理的需求，以工作流技術為核心，J2EE技術為支撐，結合SPP模型，文章給出了一個軟件管理系統的體系結構和其中的一些技術實現。但是，為了更好地實施軟件過程控制和度量，我們發現，還有一些問題需要進行深入的研究。
首先，軟件過程模型的建立就要結合具體的實際情況，需要深人了解整個軟件過程，并根據不同的需要修改模型來完成資源的動態配置和管理。另外，關于分布式工作流機之間的通訊和一致性問題也是相當重要的問題，需要擬定合適的策略來實現資源優化調度。
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