产品开发过程中的数据流建模与分析

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1、产品开发过程中的数据流建模与分析本课题得到陕西省科技攻关项目基金(2004k05-G45)和西安市信息技术专项基金(ZX06033)资助．李伟刚，1972年生，博士，副教授，研究方向为柔性工作流、面向服务计算等．E-mail:w_g_li@163.com．王文斌，1972年生，博士研究生，研究方向为分布式系统、数据挖掘等．沈钧毅，1939年生，教授，博士生导师，主要研究方向为数据挖掘、软件工程等．李伟刚1王文斌2沈钧毅21(西北工业大学软件与微电子学院，西安710072)2(西安交通大学电子与信息工程学院，西安710049)摘要:通过分析产品开发过程管理中各种数据的特征，指出数据

2、流建模和分析在面向产品开发过程的工作流管理系统中格外重要．基于提出的工作流模型，开发了一种面向版本控制的数据流模型，它支持包含任意环的过程结构．引入变量影响列表描述这种数据流模型并给出该模型正确性分析的方法．能够适应面向产品开发过程的工作流管理系统中数据管理的需求．关键词:产品开发过程；工作流；数据流模型；分析；检验中图分类号:TP391;TP3111引言航空发动机等复杂机电产品的开发需要多学科领域的人员参与，开发过程跨越时间和空间的限制，应引入过程管理信息系统对开发人员、活动、信息等进行有效的协调管理．这主要在两个级别上进行：活动级和对象级．活动级协调旨在对产品开发过程中各个任

3、务步骤进行调度和安排，使得群组工作有序地进行；而对象级协调主要关心数据对象的生成、共享和并发控制．当前，工作流技术被广泛地用于产品开发过程管理[1,2]，适宜的工作流建模方法和正确的工作流模型是实现产品开发过程协调和管理的基础和关键．工作流模型应能从不同的角度对产品开发过程给予描述[3,4]，包括功能方面、行为方面、信息方面、操作方面和组织方面．一般认为，定义过程中活动的执行控制依赖关系的行为方面是工作流模型中最基本和最重要的方面，是描述工作流其它方面的基础[4,5]，因此得到了广泛的研究[6]．然而，定义过程中的数据和数据流的信息方面尚未得到充分的研究。产品数据管理中的工作流虽

4、然研究了与产品相关的文档、数据的发布及其状态控制过程[2]，但是，一般并不涉及工作流引擎为执行过程本身所需的数据结构及其建模方法。另一方面，工作流模型在被执行以前必须保证其正确性，因为纠正由于不合理的工作流模型而引起的运行时错误会付出昂贵的代价[7]．与工作流模型的研究状况相似，对工作流模型正确性验证方面的研究，也主要集中在控制流（或称过程结构）方面[4,5,8]，而对数据流正确性验证的研究十分有限[9,10]．而且，这些研究成果大多面向通用工作流管理系统，没有考虑产品开发过程的特殊需求．本文从产品开发过程管理的实际需求出发，分析这种特殊的过程中数据和数据流的特征，在提出的面向产

5、品开发过程的工作流模型的基础上，研究了一种面向版本控制的数据流模型，并给出其形式化定义和实现方法．最后，讨论了数据流模型正确性验证的基本思路和算法．2产品开发过程管理中的数据2.1数据类型对产品开发过程进行工作流管理时，需处理各种类型的数据．伴随着工作流的执行，这些数据在任务间传递，工作流管理系统(WfMS,WorkflowManagementSystem)的重要功能之一是协调这种数据流动的过程．一般来说，工作流中的数据无外乎属于如下三种类型[11]：¤工作流控制数据：这是WfMS和/或工作流引擎管理的内部数据．¤工作流相关数据：被WfMS使用以决定过程实例状态变更的数据．11¤

6、工作流应用数据：工作流应用所特有的数据，不能被WfMS操纵．工作流控制数据一般用于描述过程实例和活动实例的状态，以及WfMS中其它的内部属性信息．这种数据不能被外部应用系统直接使用，但可以通过WfMS提供的功能函数访问被授权的有限信息内容．工作流控制数据可分成静态数据和动态数据，静态数据构成工作流实例化所必需的上下文，一般在工作流创建时已经确定，在运行时不会变化，如具有初始值的工作流变量、工作流模型的作者等．动态数据在工作流实例的运行过程中生成，如过程实例和活动实例的运行时属性：开始时间、结束时间、当前状态、启动人等，工作流的运行时属性：实例数、并发执行的活动数等．工作流控制数据

7、主要用于审计和失败恢复．本文允许工作流控制数据作为系统变量使用，参与控制依赖（详见第3节）条件表达式的构造，增强了系统的动态适应性和柔性．工作流相关数据在操作工作流应用时使用，此时需要定义应用参数与这些数据的映射关系，通过传值或引用的方式传递给工作流应用或从工作流应用返回．工作流相关数据也是工作流客户端与引擎交互的产物，同时它还用于构造控制依赖条件表达式．这种数据的生成和消费，指引着工作流引擎更改过程实例和活动实例的状态，最终使得工作流按特定的路线自动执行．因此，从较高的层次来看