基于工作流的灾难事件处理系统设计与实现

麻亚翰

摘 要：开发了一个应急计划建模、执行和管理的工作流管理系统（WfMS），可在灾难事件发生前进行应急处理，协助完成应急计划的实施。依据应急计划与业务流程类似的思想，构建工作流形式的应急计划。与传统的工作流管理系统相比，该系统支持非结构活动以及资源管理，提高了处理灾难事件的灵活性和可控性，可应用到消防、公安等部门管理中。

关键词：工作流管理系统；灾难事件；应急计划；资源管理

DOIDOI：10.11907/rjdk.172177

中图分类号：TP319

文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2018）002-0102-03

0 引言

災难是一种特殊状况。目前，应急计划多数以印刷文本的形式存在于文件中，内容是描述员工需要执行的措施，但没有应急计划的相关建模、执行和管理技术。工作人员使用的常用工具有电话等，基于电脑的工具有诸如Word或Excel的办公软件。由于现有工具缺乏资源管理及委托功能，所以无法在灾难发生时给员工提供充分的指导。本文主要采用工作流管理系统模型，对正在发生的灾难事件进行建模、执行以及管理，协助员工完成应急计划的实施。

1 文献综述

工作流模型[1-3]以及工作流管理系统相关文献很多，但都没有明确阐述资源管理、委托功能以及状态建模内容，并且很多WfMS在执行过程中缺乏适应性，只有有限的方法适用于本工作流，文献[4]和[5]的内容有局限，而文献[6]和[7]提出的观点需要专业知识，都没有满足员工需要。

应急计划管理项目有ERMA[8]和EUDISMES[9]。ERMA项目开发的“流程管理模块”支持 “风险管理流程”中的地理建模和管理，但是ERMA不支持项目的执行，也不支持资源管理和委托功能；EUDISMES项目的“协作任务管理器”支持分层无结构计划的建模和执行。与这两个计划相比，本文基于流程导向模型，而EUDISMES模型重点在分层模型上，并且EUDISMES模型没有明确考虑控制结构建模还是并行分支，会造成计划可读性下降，影响当前部署进程。文献[10]和[11]介绍了改进的灾难管理，这个方法同样可运用在工作流中，但是不支持灾难信息调度。

2 问题分析及解决思路

2.1 问题分析

采用印刷文本的应急文件作为管理灾难的基础会产生如下问题：①环境限制：由于应急文件结构的限制，发生火灾时，职工保持完整的环境观念并做出关乎整个流程部署很困难；②不支持资源管理：由于应急处理措施无法在火灾发生前执行，所以无法根据需要提供相应资源。例如，对 “人员受伤”，应急处理措施可提供足够的救护车以及可支配车辆。目前职工可使用的应急求救渠道通常为电话、广播、传真以及网络；③缺乏灵活性：由于会发生不可预测以及环境突变的情况，实际情况与计划应急文件存在语义差距，应急文件只有做出相应调整才能应对突发状况；④不支持委托：目前，电话和传真支持委托措施，但耗时又易产生歧义，且无法自动跟踪所提供的信息。

2.2 解决思路

2.2.1 基础工作

业务流程、工作流和工作流管理系统是重要基础，工作流管理联盟将业务流程定义为“一系列相互关联的、共同实现业务目标的流程或活动”。工作流描述了业务流程的执行过程，在此过程中，活动从一个参与者传递到另一个参与者。在表示业务活动或流程活动时，工作流由决定活动执行顺序的控制流元素组成。WfMS通过使用软件，在工作流引擎上运行、创建和管理工作流执行。

2.2.2 工作流形式应急计划

通过对若干应急处理措施的研究和总结，可知业务流程和应急处理十分相似。可将措施视为特殊的业务活动，如在业务流程中，措施间相互关联并实现预期目标，以最佳方式进行灾难处理，将应急计划作为工作流的基础。因此，可通过WfMS对应急计划进行建模、执行和管理。例：某化工厂发生爆炸且毒气蔓延全市，图1以工作流的形式给出部分应急计划“安全逃生”的模型。开始，找到措施“发现情况”和“评估情况”。然后，基于评估结果，决定是否采取进一步措施去保障伤员安全及逃生。在“安全逃生”示例中，必须同时启动“实时”逃生通道以及“确定逃生区域”。否则，员工必须决定是否对人群进行警告。

3 工作流建模

3.1 需求分析

WfMS还需满足如下需求：①WfMS必须支持资源管理：“资源管理”即灾难发生时，支持整个生命周期的资源工具，包括必须资源、请求和处理流程以及每个活动的分配；②WfMS必须给出当前部署状态、当前工作流状态，确定每个活动是正在执行还是执行完毕；③WfMS必须允许流程执行前以及执行中的工作流修改，以应对发生在灾难中的未知事件（如爆炸或恶劣天气）并采取必要对策。但是执行中的修改必须避免阻碍流程的进一步执行。修改措施，即删除、添加及配置活动、连接和分配资源，只有通过修改才能保证现实流程中应急计划的施行；④WfMS必须支持委托措施：职工的主要任务是确定及采取措施至相应的操作单元，将职责递交至执行区域，将资源管理递交至操作单元；⑤WfMS必须支持工作流执行：除了对应急计划建模，WfMS还必须支持其执行。执行完某个活动后，下个待定任务会自动执行。

3.2 数据模型

图2所示模型给出了该工作流实例的内部数据结构，包含工作流中所有的必要信息及结构组成。

3.3 工作流

应急工作流是对灾难事件作出应急处理的一种形式化描述，一个计划即一个应急工作流类的实例，每个应急工作流包括多个控制流和活动。

3.4 活动

一个活动可以是一个工作项目、开始节点、结束节点或子流程。一个工作项目代表一个职工的基本处理方式，包括委托以及资源检查列表。委托即把措施托管给操作单元，如通过邮箱或者即时信息。每个工作项目可以获得多个必要的执行资源，资源存储在工作项目资源检查列表中。工作项目的“运送工具”即一个资源，包括汽车、直升飞机以及大巴等。为了改善应急工作流的可读性，活动可以由子流程组成。endprint

3.5 控制流元素

控制流元素和连接器可以规范控制流和应急工作流。不同于ANDSplits和ANDJoins以及XORSplits和XORJoin，每个XORSplits即一个选择，若市民必须撤离或警告人群，执行活动“评估情况”后必须做出决定。

3.6 显示状态管理

为了描述当前部署状况，需要对每个活动状况建模。因此，数据模型中的应急工作流、节点、资源检查列表以及资源均包含其当前状态。应急工作流状态不能为未启动、启动、运行、暂停、失败或者完成。创建或加载应急工作流后其处于不可激活状态。若指派某个职工作为应急工作流的负责人，则应急工作流变更为启动状态。启动状态下的应急工作流会进入运行状态，处于运行状态下的应急工作流可被标记为暂停或失败状态，而成功执行的工作流即为完成状态。图3为使用UML状态图给出的工作项目状态。

若一个工作项目不必执行就可以跳过，其它状态如未激活、完成以及失败，都与应急工作流的状态对应。启动指一个工作项目应当执行但尚未委托给执行单元。进行委托后，员工将工作项目标记为运行——即将被执行。工作项目还可以被暂停以及重新提交。若一个工作项目的资源检查列表处于完全有序状态，那么这个工作项目就是计划工作项目，否则就是未计划状态。资源检查列表和资源的状态如图4和图5所示。

4 结语

本文使用WfMS对应急计划进行建模、执行和管理，分析了当前使用印刷文本应急计划进行灾难管理的主要问题，描述了WfMS在灾难管理领域需满足的若干要求，给出了依据WfMS的数据流模型。与普通模型相比，给出的模型支持资源的委托和管理。给出了每个活动的明确状态，且充分反映流程的部署状态。使用工作流对应急计划建模，并使用WfMS执行应急计划。

参考文献：

[1] DOC NR. Workflow management coalition terminology & glossary[Z]. WFMC-TC-1011，1999.

[2] EDER J， GRUBER W. A meta model for structured workflows supporting workflow transformations[C].Proceedings of the 6th East European Conference on Advances in Databases and Information Systems，2002：326-339.

[3] LI C， GOU J， WU H， et al. A process meta-model supporting domain reuse[C]. 2005 International Software Process Workshop，2005：459-461.

[4] WHITTINGHAM K. Openwater white paper[C]. IBM Research Division， Zurich Research Laboratory，1999.

[5] NARENDRA N C. Adaptive workflow management-an integrated approach and system architecture[C].Proceedings of the 2000 ACM symposium on Applied computing，2000：858-865.

[6] ADAMS M， TER HOFSTEDE A H M， EDMOND D. et al. Facilitating flexibility and dynamic exception handling in workflows through Worklets[C].Proceedings of 17th Conference on Advanced Information Systems Engineering，2005.

[7] FREMANN A， MAXIMINI K， MAXIMIN R， et al. Collaborative agent-based knowledge support for empirical and knowledge-intense processes[C].Third German Conference MATES 2005， Lecture Notes in Computer Science，2005.

[8] PEINEL G， ROSE T， BERGER E. Process-oriented risk management for smaller municipalities[C].Proceedings 4th International Conference on Information Systems for Crisis Response and Management，2007.

[9] BORGGRFE B， DRNER C， HE J， et al. EUDISMES-end-user development in small and medium enterprise software systems[C]. in Statusband Forschungsoffensive Software Engineering 2006， Federal Ministry of Education and Research，2006.

[10] SOMEREN M， NETTEN N， EVERS V， et al. A trainable information distribution system to support crisis management[C]. Proceedings of the 2nd International ISCRAM Conference，2005.

[11] GEORGAKOPULUS D. Collaboration process management for advanced applications[M].International Process Technology Workshop，1999.

[12] 羅海滨，范玉顺，吴澄.工作流技术综述[J].软件学报，2000，11（7）：899-907.endprint