流程引擎的架構設計

1 什麼是流程引擎

流程引擎是一個底層支撐平臺，是為提供流程處理而開發設計的。流程引擎和流程應用，以及應用程式的關係如下圖所示。

常見的支撐場景有：Workflow、BPM、流程編排等。本次分享，主要從BPM流程引擎切入，介紹流程引擎的架構設計方法。

1.1 什麼是流程

簡單來說，流程就是一系列活動的組合。比如，用於企業辦公的OA系統中，就存在大量的申請審批類的流程。在生產製造業，有大量的從銷售端的訂單，到生產製造，再到簽收回款的生產銷售流程。在機器學習領域，有亞馬遜AWS Sagemaker的大資料處理、機器學習的應用。綜上，流程是一個概念，在和具體實現結合時，就產生了不同的流程產品，如DevOps、Spring Data Stream等。
在流程實現方面，主要可以分為2種實現方式，一種是用程式碼實現，比如：用程式碼實現一個加班申請，那麼就要自己對接SSO進行單點登入，透過介面拿到發起人和審批人的資訊，同時儲存表單資料。另一種方式是使用流程引擎來實現，流程引擎對接應用場景所需資料，如加班申請，流程引擎對接SSO、OU、審批人配置、許可權等，實現這樣一個流程，只需要關心流程配置、流程節點和流程表單即可，流程流轉以及流程的資料處理，都透過流程引擎來完成。
流程引擎可以快速落地流程實現，這也是流程引擎存在的價值。

1.2 什麼是引擎

一般而言，引擎是一個程式或一套系統的支援部分。常見的程式引擎有遊戲引擎、搜尋引擎、防毒引擎等。引擎是脫離具體業務場景的某一類業務場景的高度抽象和封裝。
比如，某OA公司，封裝了一套審批用的workflow，實施人員只需要配置流程和表單即可交付專案。再比如，美國某公司做了一個AI引擎做NBA（Next Best Action）推薦，封裝了推薦領域的常用演算法，在不同的場景自動選擇和組合多種演算法，進行智慧推薦。

1.3 流程設計器

流程設計器是流程和引擎的連線方，使用者透過流程設計器，將某種layout和rule固化成某種流程，然後透過資料和資料上下文，使用流程引擎自動按照某種固化的流程進行執行。
我將目前見到的流程設計器的理論基礎，分為以下三類：1，自定義系；2，UML中的活動圖系；3，BPMN系。

1.3.1 自定義系

用於Sagemaker等場景的AWS Step Function（自定義流程節點）

1.3.2 UML Activity Diagram

Flowportal BPM的流程設計器

1.3.3 BPMN系

activiti的流程設計器

炎黃盈動的流程設計器

題外話：炎黃盈動的流程設計器，和processon中的流程設計器介面幾乎一樣，因為本質上是一家的。

2 流程引擎的應用

2.1 Workflow

工作流管理聯盟(Workflow Management Coalition，WfMC)作為工作流管理的標準化組織而成立。
WfMC對工作流給出定義為：工作流是指一類能夠完全自動執行的經營過程，根據一系列過程規則，將文件、資訊或任務在不同的執行者之間進行傳遞與執行。

在workflow中，流程引擎主要用於支撐流程審批和資料流轉，應用場景非常廣泛。
國外產品（開源或商用）通常需求和操作比較簡單，不會有國內的需求那麼複雜。國內的產品，經歷了眾多客戶的錘鍊，功能目前都比較強大。
一般而言，workflow使用場景最多的是OA產品。在OA辦公中，包含了企業辦公中的大量元素，這些元素足夠形成特定的產品，比如門戶系統、移動辦公。在OA的專案落地過程中，結合行業、業務側重點又可以形成行業解決方案和專題方案。
以下是某OA公司產品和解決方案。

2.2 BPM（Business Process Management）

Workflow主要是解決審批和資料流轉，而BPM主要是解決端到端、資訊孤島等問題而存在的。大多數用BPM產品的客戶，都是在BPM基礎上進行系統搭建，比如在BPM上面搭建OA、CRM、HR等系統。
BPM的使用場景，比Workflow更廣泛，BPM產品中包含大量的和第三方系統互動的元件和自定義SQL、程式碼元件。比如，BPM系統中的檔案觸發器，可以在海關等互動場景下，透過監控FTP伺服器中的檔案，自動觸發流程例項；可以透過定時器Timer，自動每日執行資料同步，並透過Mail節點將同步結果通知到相關運營成員等。

BPM的應用，可以按照執行前、執行中和執行後來劃分。

2.3 流程編排

流程編排是脫離流程業務領域的更高一層抽象，使用方可以透過流程編排系統，結合自己的業務場景進行業務定製。比如，可以將相關業務程式碼，封裝成function，然後透過雲廠商平臺的FAAS平臺，將不同業務的function進行關聯和排程，從而完成某項任務。

3 流程引擎的架構設計

鑑於一些朋友可能沒有使用和接觸過流程引擎，先介紹流程引擎的組成單元，再介紹基於某個BPM產品的專案是如何進行開發的。我們透過BPM專案開發，對流程引擎的作用有個初步的認識。

3.1 BPM流程引擎的組成單元

1. 組織、角色、使用者、成員的組織架構託管；
2. 流程資原始檔的配置、校驗、儲存和執行，對不同的流程節點，流程引擎自動結合配置、資料處理其對應的業務邏輯，流程資料自動處理；
3. 表單配置、資料繫結，表單資料的根據流程配置自動處理；
4. 通用的資料介面；

3.1.1 組織架構的設計

3.1.2 流程設計器

流程設計器包含左側的分組節點列表，和右側的畫布。左側的節點可以如下進行設計。

問題：對於一個XML或JSON格式的流程圖，如何進行解析？
不同的節點，按照不同的業務場景，配置不同的配置項。比如，對於Human Node需要配置審批人，配置審批環節的展示表單，審批環節能夠修改哪些欄位，哪些欄位的修改要進行留痕等。

3.1.3 表單設計器

這種是按照表單相關資料表，生成出一個表單，然後對錶單欄位進行配置和資料繫結。

這種是Drag&Drop控制元件，然後配置控制元件的屬性，如繫結欄位等。

這種是Drag&Drop控制元件，無需關聯資料庫表欄位的表單

資料表生成表單的概要流程如下圖所示。

拖拽控制元件繫結資料表欄位的概要流程如下。

拖拽控制元件無需繫結資料表欄位的概要流程。使用NoSQL的Document記錄或使用RDS提供的JSON型別進行儲存會比較方便。

3.1.4 介面設計

結合Activity的介面設計，如下圖所示

一些系統在建立一個流程任務的時候，要先按照流程模板先建立一個應用示例，再關聯發起人和備註，呼叫RuntimeService，執行到StartNode，這類設計因人而異，這麼做略顯繁瑣。

3.2 基於流程引擎的專案開發實踐

3.2.1 流程專案實踐流程

1. 確定組織架構
2. 確定流程，包括流程佈局、審批人設定、許可權
3. 確定表單資訊（欄位、型別、資料來源、校驗規則）和表單樣式
4. 確定頁面佈局、樣式、資料欄位、搜尋、匯入、匯出
5. 報表

3.2.2 組織架構

組織架構實現，有兩種方法，一種是按照維度進行資料管理，另一種是在同一棵組織架構樹下進行管理。
按照集團、公司、部門、使用者等不同維度，進行資料管理，比較常見，這裡不做討論。下圖為按維度維護資料的示例。

按照同一棵組織架構樹進行資料維護，介面一般顯示為左樹右表。大多數商業化產品，都會將此組織架構樹進行記憶體快取，以方便審批人查詢、開窗選擇OrgUnit、Role、User、Member等場景。Member的引入是為了解決一人多職等場景。一般發起流程的時候，需要帶出發起人擁有的Member列表，從而後續節點取合適的審批人。

對於組織架構而言，需要考慮，系統本身要具備OU儲存的能力，對於沒有組織架構的使用者，可以直接在系統的組織架構中新建組織架構。同時，對於已有系統的客戶，可以透過組織架構資料同步來進行資料自動維護。對於用AD域內部管控的客戶來說，需要具備AD域身份認證的能力。對於複雜場景，比如使用者是SaaS化等複雜場景，組織架構也需要在系統內部，支援使用API的方式來獲取組織資訊。
所以在組織架構設計的時候，要使用外掛的方式來做，具體使用哪種外掛，可以在配置檔案中進行配置。以下為一個商業產品的組織架構操作介面示例。

常見的組織架構操作還有組織架構同步，比如流程系統同步微信企業號、釘釘等，這裡不再展開。

3.2.3 流程設計

我們想象的流程，可能是向下面的這種簡單流程。

而實際專案，碰到的流程，一般是如下圖所示的情景。

初步看幾個流程的模型檔案是什麼樣的，先有個印象。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?><definitions id="definitions"
             targetNamespace="http://activiti.org/bpmn20"
             xmlns="http://www.omg.org/spec/BPMN/20100524/MODEL"
             xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
             xmlns:activiti="http://activiti.org/bpmn">

  <process id="vacationRequest" name="Vacation request">
    <startEvent id="request" activiti:initiator="employeeName">
      <extensionElements>
        <activiti:formProperty id="numberOfDays" name="Number of days" type="long" value="1" required="true"/>
        <activiti:formProperty id="startDate" name="First day of holiday (dd-MM-yyy)" datePattern="dd-MM-yyyy hh:mm" type="date" required="true" />
        <activiti:formProperty id="vacationMotivation" name="Motivation" type="string" />
      </extensionElements>
    </startEvent>
    <sequenceFlow id="flow1" sourceRef="request" targetRef="handleRequest" />
    <userTask id="handleRequest" name="Handle vacation request" >
      <documentation>
        ${employeeName} would like to take ${numberOfDays} day(s) of vacation (Motivation: ${vacationMotivation}).      </documentation>
      <extensionElements>
         <activiti:formProperty id="vacationApproved" name="Do you approve this vacation" type="enum" required="true">
          <activiti:value id="true" name="Approve" />
          <activiti:value id="false" name="Reject" />
        </activiti:formProperty>
        <activiti:formProperty id="managerMotivation" name="Motivation" type="string" />
      </extensionElements>
      <potentialOwner>
        <resourceAssignmentExpression>
          <formalExpression>management</formalExpression>
        </resourceAssignmentExpression>
      </potentialOwner>
    </userTask>
    <sequenceFlow id="flow2" sourceRef="handleRequest" targetRef="requestApprovedDecision" />
    <exclusiveGateway id="requestApprovedDecision" name="Request approved?" />
    <sequenceFlow id="flow3" sourceRef="requestApprovedDecision" targetRef="sendApprovalMail">
      <conditionExpression xsi:type="tFormalExpression">${vacationApproved == 'true'}</conditionExpression>
    </sequenceFlow>
    <task id="sendApprovalMail" name="Send confirmation e-mail" />
    <sequenceFlow id="flow4" sourceRef="sendApprovalMail" targetRef="theEnd1" />
    <endEvent id="theEnd1" />
    <sequenceFlow id="flow5" sourceRef="requestApprovedDecision" targetRef="adjustVacationRequestTask">
      <conditionExpression xsi:type="tFormalExpression">${vacationApproved == 'false'}</conditionExpression>
    </sequenceFlow>
    <userTask id="adjustVacationRequestTask" name="Adjust vacation request">
      <documentation>
        Your manager has disapproved your vacation request for ${numberOfDays} days.
        Reason: ${managerMotivation}      </documentation>
      <extensionElements>
        <activiti:formProperty id="numberOfDays" name="Number of days" value="${numberOfDays}" type="long" required="true"/>
        <activiti:formProperty id="startDate" name="First day of holiday (dd-MM-yyy)" value="${startDate}" datePattern="dd-MM-yyyy hh:mm" type="date" required="true" />
        <activiti:formProperty id="vacationMotivation" name="Motivation" value="${vacationMotivation}" type="string" />
        <activiti:formProperty id="resendRequest" name="Resend vacation request to manager?" type="enum" required="true">
          <activiti:value id="true" name="Yes" />
          <activiti:value id="false" name="No" />
        </activiti:formProperty>
      </extensionElements>
      <humanPerformer>
        <resourceAssignmentExpression>
          <formalExpression>${employeeName}</formalExpression>
        </resourceAssignmentExpression>
      </humanPerformer>
    </userTask>
    <sequenceFlow id="flow6" sourceRef="adjustVacationRequestTask" targetRef="resendRequestDecision" />
    <exclusiveGateway id="resendRequestDecision" name="Resend request?" />
    <sequenceFlow id="flow7" sourceRef="resendRequestDecision" targetRef="handleRequest">
      <conditionExpression xsi:type="tFormalExpression">${resendRequest == 'true'}</conditionExpression>
    </sequenceFlow>
     <sequenceFlow id="flow8" sourceRef="resendRequestDecision" targetRef="theEnd2">
      <conditionExpression xsi:type="tFormalExpression">${resendRequest == 'false'}</conditionExpression>
    </sequenceFlow>
    <endEvent id="theEnd2" />
  </process></definitions>

一個螢幕截圖都截不完的流程，如果用程式碼去實現整個流程，其工作量和效率，可想而知。而實際做專案，使用基於流程引擎的產品來做專案的時候，只需要確定節點、節點配置、資料配置和許可權即可。

問題：一般流程，都帶有郵件通知的節點，如何實現郵件通知節點？請考慮以下情景。
流程流轉和執行的時候，會遇到各種情況的錯誤，比如找不到審批人等，此時流程引擎要對資料做rollback，而郵件通知節點的業務邏輯已經執行過了。

許可權方面，對於流程資源，哪些部門可以申請，哪些角色不可申請，都應該做流程控制。而在流程執行過程中，流程資料、不是路程的相關人也都不應該看到流程，處理過流程的審批人，不可以再對流程進行處理等，都是許可權方面要考慮的問題。

3.2.4 表單設計

如下圖所示的表單，可以分析以下，一個流程表單有多個主表資訊和多個子表資訊。一般而言，如果是透過流程引擎做非流程的資料處理，子表透過主表ID來做關聯，如果透過流程引擎做流程的資料處理，子表和主表透過TaskId來做關聯。以下為示例。

流程系統需要表單設計器，一個流程的不同節點可以掛接不同的表單，以方便不同角色的人關注不同維度的流程資訊

3.2.5 頁面設計

一般而言，對於流程的發起、審批、歷史記錄等，都是通用的系統介面。而一些業務場景，需要單獨做列表介面，以方便使用。對於已有門戶系統的客戶，需要融合其介面樣式。以下為曾經做過的專案示例。

3.2.6 報表

由於不是所有客戶都有報表系統，所以流程系統需要具備一個基本的報表功能。下圖為示例。

有報表系統的客戶，可以使用其商業版報表系統，獲取（直接取、數倉）資料進行展示。常見的報表系統有FineReport、Tableau、PowerBI等。

3.3 BPM流程引擎架構設計

3.3.1 流程引擎的架構設計

3.3.2 發起流程

流程引擎處理過程

執行節點處理過程

問題：在流程引擎處理過程中，如果一個節點有多條連線，如何尋找FromNodeId是某個Node的連線？
人工處理時，指定連線text

3.4 流程引擎架構設計

3.4.1 業務識別

1. 識別業務場景中的配置項，使用集合或分組的方式，讓業務可配置

2. 支撐業務流程過程的可配置化

3. 支撐業務場景中的資料，自動處理

3.4.2 流程引擎的實現

1. 資源相關服務，資源載入，資源儲存，資源加密等

2. 配置項相關服務

3. PVM虛擬機器的實現，即透過某個節點（發起時為開始節點）作為初始節點，按照某個連線的action進行節點的自動執行的虛擬機器

4. 資料配置、資料許可權

5. 流程資料和業務資料的自動處理

4 商業機會

1. Business Process Analysis (BPA) 流程分析，幫助企業進行流程調整和最佳化

2. Process Assets Library（PAL）流程資產庫，對企業流程進行知識化沉澱，將制度和流程落地做繫結，讓審批人知曉流程中對應的職責

3. Process Simulate 流程模擬，自動化測試

4. Process Forecast 流程預測

5. 低程式碼平臺
   更廣泛的機會，在於業務領域+流程引擎，比如：DevOps、RPA、應用與服務編排、資料編排、FaaS編排等。

作者：馬瑞