软件X 12（2020）100576原始软件出版物YAWL：一个开源的业务流程管理系统，来自科学放大图片作者：Michael Adamsa，Andreas V.作者：Arthur H. M.特霍夫斯泰德a昆士兰科技大学，布里斯班，澳大利亚b德国圣奥古斯丁波恩-莱茵-西格大学oASar t i cl e i nf o文章历史记录：收到2020年收到修订版2020年7月29日接受2020年保留字：BPMS开源软件YAWL工作流过程a b st ra ctYAWL（Yet Another Workflow Language） 是一个开 源的业 务流程 管理系 统，于2003年首 次发布 。YAWL从一个大学的研究环境中成长为一个独特的系统，已在全球范围内部署为业务流程管理研究的实验室环境和其他科学领域的生产系统©2020作者由爱思唯尔公司出版这是CC BY许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）中找到。代码元数据当前代码版本v4.3.1用于此代码版本的代码/存储库的永久链接https://github.com/ElsevierSoftwareX/SOFTX_2020_80Code Ocean compute capsule法律代码许可证LGPL-3.0使用git的代码版本控制系统使用Java、JavaScript的软件代码语言、工具和服务编译要求、操作环境依赖性Apache ant; Linux、Windows、OSX; Java 8或更高版本链接到开发人员文档/手册https://yawlfoundation.github.io/assets/files/YAWLTechnicalManual4.pdf问题支持电子邮件yawl. gmail.com软件元数据当前软件版本v4.3.1此版本可执行文件的永久链接https://github.com/yawlfoundation/yawl/releases/tag/v4.3.1法律软件许可证LGPL-3.0计算平台/操作系统Linux，Windows，OSX安装要求依赖性Java 8或更高版本链接到用户文档/手册https://yawlfoundation.github.io/assets/files/YAWLUserManual4.3.pdf问题支持电子邮件yawl. gmail.com*通讯作者。电子邮件地址：mj. qut.edu.au（M.亚当斯），安德烈亚斯.亨斯@ h-brs.de（A. V.亨斯），a.特霍夫斯泰德@ qut.edu.au（A.H.M.ter Hofstede）。https://doi.org/10.1016/j.softx.2020.1005761. 动机和意义业务流程是一组可识别的任务，这些任务需要按照一定的顺序执行，以实现某些业务目标。图1显示了一个简单的示例业务流程[1]的图形模型，描述了控制流的顺序2352-7110/©2020作者。 由Elsevier B.V.出版。这是一篇开放获取的文章，使用CC BY许可证（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表SoftwareX期刊主页：www.elsevier.com/locate/softx2M. Adams，A.V.亨斯和A.H.M.Hofstede/SoftwareX 12（2020）100576Fig. 1. 一个YAWL过程模型的例子。来源：[1]。任务通过箭头和某些用于分叉和合并的操作符来执行。资源业务流程管理系统（BPMS）增加了第三个视角，即执行每个任务所需的数据。通过定义封装这三个方面的规范，BPMS可以生成一个IT系统来支持和部分自动化业务流程。在世纪之交，出现了许多商业和开源的BPM，每个都有自己的图形符号。有两个主要的努力来解释这些符号。第一个是由该领域的主要参与者组成的财团。结果是业务流程定义的序列化标准，即XPDL 1.0和XPDL 2.0，以及一种称为BPMN的图形语言[2]。第二项工作是对当时BPM系统中使用的所有构造模式进行科学分析[3，4]。从这项工作中衍生出来的是一种最小但高度表达的图形语言及其语义的正式定义。这种语言的实现产生了另一种BPMS，称为YAWL [5]。通过设计，YAWL应该是最强大的它为绝大多数已识别的控制流、数据、资源和异常处理模式提供了全面的支持，因此YAWL能够管理几乎任何复杂性的流程。多年来，YAWL已经成为一个成熟的BPMS，强调模块化，可扩展性，鲁棒性和易用性，不仅是业务流程管理的研究平台，而且可以在广泛的科学和组织环境中有效地使用。2. 软件描述YAWL是一个BPMS，由定义流程规范的编辑器和执行流程规范的引擎组成。过程规范包含过程自动化所需的所有透视图：控制流、资源和数据。控制流被编辑为一系列的任务在一个图形的形式，如图所示。1.一、如何为每项任务指定资源和数据将在第2.2.1节中讨论。2.1. 软件构架YAWL环境基于面向服务的体系结构（SOA），具有一个核心执行引擎和一组作为RESTfulWeb服务实现的辅助组件这种模块化设计允许根据特定要求修改和添加组件。一个高层次的概述YAWL架构显示在图。 二、YAWL发动机是引擎将其部署到资源服务，然后资源服务根据流程规范分配用户。自动化任务-例如，发送电子邮件或密集的数据转换-将部署到定制服务。例如，在实验室环境中，可以通过为其开发专用支持服务来实现执行某些实验的机器的集成。管理模块允许上传新的规范、重新分配工作项、取消案例等。工作列表管理模块向每个用户显示当前分配给他们的工作项。当用户打开其中一个工作项时，TaskDataInputFormsGenerator将根据规范的相应任务的数据类型和值自动所有YAWL服务都部署在servlet容器中;标准的YAWL发行版与Apache Tomcat捆绑在一起。1Hibernate ORM2管理系统的持久性，支持广泛的关系型DBMS。2.2. 软件功能使用YAWL，可以设计、执行和分析流程。由于其高度模块化，环境的每个部分（包括所有用户界面）都可以修改或替换用户和开发者。2.2.1. YAWL进程编辑器如上所述，YAWL过程编辑器允许创建过程规范，涵盖过程自动化所需的所有视角。YAWL编辑器允许用YAWL语言创建图形化的过程规范，如图1和图2所示。1和3.除了在图中可见的内容之外，还使用XML Schema为每个任务定义了数据变量。任务变量可以通过简单的拖放操作从全局变量创建和映射。如果需要更复杂的操作，可以使用XML和XQuery表达式。关于资源的角度，YAWL可以将人力和非人力资源分为工作角色，职位和组织能力。 基于这些资源，YAWL可以以许多不同的方式分发工作[5]。用户和用户分组可以直接在YAWL中创建，和/或组织数据可以从LDAP或其他相关系统（如Liferay Portal）导入。管理创建和执行的中心组件案例，并跟踪每个案例在其控制流中的位置即其当前状态。当人工任务准备好执行时，1 https://tomcat.apache.org/网站。2 https://hibernate.org/网站。M. Adams，A.V.亨斯和A.H.M.Hofstede/SoftwareX 12（2020）1005763图二、Y A W L 环 境 的 高级架构示意图。2.2.2. YAWL运行时环境图三. 表观基因组学过程模型。3. 说明性示例对于人类参与者，YAWL环境支持自动生成基于浏览器的表单，这些表单显示并捕获任务输入和输出变量的数据值所生成的自动化表单的布局和内容可以进一步用预设和用户定义的扩展属性来引导，这些属性可以在设计时分配并在运行时在表单的预呈现阶段期间应用。这些特性对于快速原型设计非常有用，并且可以根据需要完全替换为一组可插入的用户定义表单。3.1.1. 异常处理YAWL通过Worklets/Exlets方法[6]为动态流程和异常处理提供了独特的支持工作小程序是小型流程定义，它根据每个案例的上下文，遵循一组可扩展的规则，在运行时替换更高级别流程规范中的占位符，Exlet是一组可扩展的操作原语和补偿过程，定义后，将在过程错误或偏差的情况下自动执行，无论错误是否在设计时预期到[6]。3.1.2. 过程记录和挖掘所有的系统和进程操作都被记录下来，并且这些数据以各种格式提供，包括开源XES格式。这提供了与流程挖掘的轻松集成工具，如ProM，3用于执行后分析和诊断。3 http://www.processmining.org网站。下面的示例用于说明使用YAWL环境来定义和执行科学过程。该示例基于Juve等人描述的表观基因组学工作流程。[7]，其自动生成和显示来自人类细胞的表观遗传状态数据。例如，在[5，8-12 ]中可以找到更多更全面的范例。流程规范由一个主（或主要）模型和一个子流程模型组成，如图3所示。该过程开始于DNA序列数据源的选择以及选择要分离和显示的基因组链然后将数据拆分为选定数量的块，每个块都将被并行处理。处理块子过程是多实例子过程的示例，也就是说，它被动态地实例化多次，每个数据块一个实例，这取决于要处理的块的数量。每个子过程实例被分配一个块，并首先对其进行清洗以去除噪声或污染的片段，然后将数据转换为输入到Map基因组任务中所需的二进制格式，该任务将二进制DNA数据映射到参考基因组上的相关选定一旦所有的子过程完成，每个映射被合并成一个全球基因组图谱，然后按区域索引。最后，从指定的基因组区域提取信息，然后转换成适当的数据格式，用于在图形用户界面内显示。与许多科学工作流一样，这个过程是相当线性的，其中一个任务的输出成为序列中下一个任务的输入。简洁地定义多实例子过程的能力有效地创建了多并行、多实例、多实例和多实例子过程，所述多实例子过程将根据运行时数据分区值和可用计算资源的矩阵来4M. Adams，A.V.亨斯和A.H.M.Hofstede/SoftwareX 12（2020）100576分布式执行网络，同时否定了对模型过度复杂化的需要。YAWL提供了一个任务的工作分配给任何资源，人力或软件。此工作流中的前两个任务此外，它们用相同的颜色着色，以表示分配第二项任务的参与者（例如表观遗传研究者角色的成员）必须是完成第一项任务的同一名参与者;这是保留熟悉资源模式的示例[4]。剩余的任务用三角形的“播放”图标进行注释，以表示这些任务是自动化的。在这个例子中，每个自动化任务被分配给脚本引擎，在脚本引擎中调用定制例程来对输入数据流进行操作通过这种方式，工作可以分布在尽可能多的计算资源上，以有效地运行这些例程。YAWL [6]的异常处理能力（图3中未示出）允许实时检测和有效处理异常，例如，如果数据清洗例程未能重新移动错误数据，或者如果映射操作中存在故障，则该过程可以继续而不被这些功能消除了取消和重新启动整个过程的需要， 则发生错误。4. 影响YAWL已经被下载超过25万次，并在170多个国家。从原型开始，已经有40多个正式版本更新，包括三个主要版本：v2，包括新的资源透视图，新的管理和用户界面，以及新的自动化表单;v3，包括一个新的增强的过程编辑器，也支持插件扩展; v4，包括一个新的控制面板应用程序，将环境完全封装到一个单一的实体中。最新版本v4.3.1包含新的安全功能，以及一些小的增强和更新。YAWL语言和环境已被广泛用于研究目的。YAWL用于研究的适用性的一个主要因素是它的可扩展性：开发新的扩展、服务或增强并将其插入环境中相对容易。YAWL环境的每个核心组件都有自己广泛的应用程序编程接口（API）。YAWL流程中的任务可以在运行时委托给任何服务、系统、应用程序、人员或代码模块，这允许流程模型中的任务表示任何适用的操作。在Google Scholar上搜索“例如，YAWL已被用于研究工作，涉及：过程语言转换的研究[13，14];使用YAWL形式化定义其他语言的形式语义[15];过程模型分析和验证的方法[11，16];过程灵活性扩展和技术[8，17];过程执行期间的异常处理技术[6];过程配置方法[10];使用YAWL的组织过程的案例研究[9，12，18];和过程模拟研究[19]，仅选择几个。虽然诸如YAWL之类的BPM中的过程是由控制流驱动的（如图1和图2中的过程定义所示），但是，1和3），在电子研究中，有纯粹由数据可用性驱动e-Research中流行的科学工作流系统包括Taverna、Kepler等。然而，INRIA的一个涉及高性能计算的项目选择YAWL作为进程支持，因为它具有动态异常处理能力[20]。5. 结论YAWL系统随着新用途和应用的想法的实现而不断发展。YAWLin the Cloud是一个最近的项目，我们正在探索如何在云环境中部署YAWL引擎的负载平衡阵列，以努力为许多组织提供BPMS服务和好处，从而消除这些组织必须在本地部署自己的BPMS的需求[21]。区块链集成是另一个发展方向，可以利用分布式账本技术来支持组织间的工作流程，而无需可信的中间人[22]。最近的努力和新出现的途径表明了YAWL环境的持续适用性虽然已经实现了许多好处和挑战，因为它的第一次发布，YAWL系统一直保持其在许多不同的研究和学习领域的相关性。竞合利益作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，可能会影响本文报告的工作引用[1] 安德烈亚斯五世，马尔兹罗伯特。 比较面向主题和基于Petri网的业务流程自动化方法。In：Ehlers Jens，Thalheim Bernhard，editors.第七届面向主题的业务流程管理国际会议论文集，S-BPM ONE 2015。ACM; 2015，p.21：1-21：12。[2]沃赫德佩蒂亚，vanderAalstWil国会议员，大仲马马龙山霍夫斯特-作者声明：Arthur HM，Russell Nick.关于BPMN对业务流程建模的适用性。在：关于业务流程管理的国际会议。Springer; 2006，p. 161比76[3]vander Aalst WMP，ter Hofstede AHM，Kiepuszewski B，Barros AP.工作流模式。Distrib并行数据库2003;14（3）：5[4]拉塞尔·尼克，范德阿尔斯特·威尔议员，特·霍夫斯泰德·阿瑟·HM。工作流模式：权威指南。Cambridge，MA：The MIT Press; 2016.[5]霍夫斯泰德·阿瑟·HM，范德阿尔斯特·威尔议员，亚当斯·迈克尔，罗斯-塞尔·尼克.现代业务流程自动化：YAWL及其支持环境。Springer;2009.[6]亚当斯迈克尔，特尔霍夫斯泰德阿瑟HM，范德阿尔斯特威尔MP，埃德-蒙 德 · 大 卫 。 动 态 、 可 扩 展 和 上 下 文 感 知 的 工 作 流 异 常 处 理 。 见 ：Meersman Robert，Tari Zahir，编辑。在移动到有意义的互联网系统2007年：CoopIS，DOA，ODBASE，GADA和IS。计算机科学讲义，第4803卷，Springer Berlin Heidelberg;2007年，第100页。95比112[7]尤文吉迪恩，切尔韦纳克-安，迪尔曼-埃瓦，巴拉蒂-希希尔，梅塔-高-电 话 响 了 瓦 希 ·卡 兰 科 学 工 作 流 程 的 特 征 和 分 析 。 FutureGener ComputSyst2013;29（3）：682-92.[8]van der Aalst Wil MP ，Adams Michael，ter Hofstede Arthur HM， PesicMaja，Schonenberg Helen.灵活性作为服务。在：国际会议上的数据库系统的先进应用。Springer; 2009，p. 319比33[9]BaccarinE，Madeira Edmundo Roberto Mauro，Medeiros Claudia Bauzer，van der Aalst Wil MP. 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