毕业论文管理系统的角色协同工作流模型研究与设计

陈乾国　刘逵

摘 要：为了改善高校毕业论文的传统人工指导与管理工作模式，根据毕业论文工作流程和参与者角色之间的协同，设计了一种角色协同的工作流模型应用于毕业论文管理系统。根据时间和事件触发机制，对用户指派角色和对角色分配权限。实验结果表明，基于该模型实现的系统能够有效促进师生之间的协同，减轻毕业论文工作的工作量，提高工作效率，监督工作的完成，提高毕业论文指导与管理工作的信息化水平。

关键词：角色协同；工作流；毕业论文；管理系统

中图分类号：TP31 文献标识码：A

1 引言（Introduction）

本科毕业论文是本科生的一门重要实践课程，也是大部分教师和教学管理人员每年都要面临的一项烦琐工作。从出题、选题，再到写作与指导、评审与答辩等，整个过程都需要教学管理人员、教师、学生投入大量的精力。传统的本科毕业论文指导与管理工作存在以下主要问题：

（1）师生协同不足：学生离校实习、教师无固定办公地点等，导致学生与教师见面不易，信息沟通不畅，师生交流不充分。由于教师工作比较繁忙，每个教师要同时指导多名学生，导致学生和教师很难在工作时段内同时有空闲时间来进行面对面地指导，难以实现老师与学生之间的互动，教师对学生论文评阅效率低下。

（2）工作压力大：本科毕业论文整个工作流程的工作环节多，参与人员多，时间跨度长，业务流程繁杂，工作量庞大，工作烦琐、易重复。

（3）信息化程度低：本科毕业论文各个工作环节会产生阶段文档，而且前后各阶段文档之间有着密切的关联关系；大量的打印文档不利于师生对文档的查阅、保存，且不环保。即使使用电子文档，但未建立关联关系，不利于收集、查询和统计。

（4）监管力度不足：传统毕业论文写作与指导过程缺乏有效的监管力度，难以保证师生按时完成各项工作。缺少第三方监管本科毕业论文写作与指导过程的完整记录，难以解决导师与学生之间就论文完成情况及论文质量相互推卸责任的问题。

针对上述问题，国内研究者们提出了不同的毕业论文管理系统，文献[1—4]建立了基于WEB方式的论文管理系统，文献[5]提出了基于本体的论文管理系统，文献[6]提出了基于工作流的论文管理系统，但是这些研究在师生协同、提高工作效率、加强监督方面仍存在不足。因此，本文提出一种角色协同的工作流模型；根据模型中的系统工作流状态，利用时间和事件触发机制，对用户指派角色、对角色指派权限，再通过各个角色之间的协同，完成毕业论文各项工作，解决传统人工方式的论文管理工作中存在的问题，提高工作效率、减轻工作压力、增强监管力度、提高论文管理工作的信息化水平。

2 相关知识（Related work）

角色：是相关权限命令的集合，使用角色的主要目的是简化权限管理，角色主要由权限和用户构成[7]。

协同：就是打破资源（如人、财、物、信息和流程等）之间的各种壁垒和边界，使它们为共同的目标而进行协调的运作，通过对各种资源最大的开发、利用和增值以充分达成共同的目标[8]。

工作流：是指一类能够完全自动执行的经营过程，根据一系列过程规则，将文档、信息或任务在不同的执行者之间进行传递与执行[9]。作为计算机支持的协同工作研究的一个重要方向，工作流管理的主要目标是通过调用有关的信息资源与人力资源来协调业务过程中的各个环节，使之按照一定的顺序依次进行，从而实现业务过程的自动化。工作流技术通过将工作分解成为良好的任务、角色，按照一定的规则和流程来执行这些任务并对它们进行监控，以达到提高办事效率、降低工作成本的目的[10]。

时间触发机制[11，13]是指将时间域分成离散的时间间隔，将消息的传输分配在一定的时间间隔内完成。

事件触发机制[12，13]是指在工作流程中，根据其他事件的发生而产生相应动作（称为触发动作）干预工作进程。

3 角色协同的工作流模型（The role-collaborative

workflow model）

本节首先对角色协同的工作流模型（Role-collaborative Workflow Model，RcW）进行描述，然后基于该模型进行建模。

3.1 模型的组成元素

角色协同的工作流模型由用户主体、角色主体、任务主体、系统工作流状态、访问权限、角色指派、权限指派和角色协同这八个元素组成。下面将分别对这八个元素进行描述。

用户主体：是指提出指派角色请求的实体，使用符号u表示，用户主体的集合使用符号U表示。

角色主体：是指提出指派权限请求的实体，使用符号r表示，角色主体的集合使用符号R表示。在本科毕业论文的整个工作当中，存在着教学管理人员（教学院长、系主任、教学秘书）、教师（指导老师，交叉评阅老师，答辩老师）以及学生这些不同的角色，所以论文管理系统中的角色主体集合表示为：

（1）

公式（1）中，M表示管理员，T表示教师，S表示学生。

任务主体：是指接受r访问的实体，也是工作流各个环节的核心，使用符号t表示，任务主体的集合使用T表示。论文管理系统中的任务主体集合围绕着论文展开，表示为：

系统工作流状态：是指RcW模型在整个论文工作流程（如图1所示）中，r访问t时的快照，使用符号s表示，系统工作流状态集合使用符号S表示，包含r访问的对象t和访问时间time两个元素。论文管理系统中的系统工作流状态集合表示为：

访问权限：是指r访问工作流中任务主体的方式，使用符号p表示，访问权限的集合使用符号P表示。论文管理系统中的访问权限集合表示为：

角色指派：是指在系统工作流状态下对u指派r的方式，使用符号UA表示。RcW模型中，同一个u能够被指派多个r，但是在同一s状态下，一个u只能被指派一个r，因此角色指派由s决定。角色指派函数表示为：

权限指派：是指在系统工作流状态下对r指派p的方式，使用符号PA表示。RcW模型中，不同的r访问的t不一样，对t的访问权限也不同，且同一r在不同的s状态下，对t的访问权限也不同，因此，权限指派由s决定。权限指派函数表示为：

角色指派和权限指派都由s决定，s的状态由s中的两个元素t和time决定，s中的元素time是被分成离散的时间间隔，t的触发被分配在一定的时间间隔内完成，这样就应用到了时间触发机制的原理。例如在开题报告提交时间结束时，则激活论文写作与指导阶段的工作流程中的t，开始初稿的提交；在论文定稿提交时间结束时，则冻结论文写作与指导阶段的工作流程中的t。

同时在RcW模型中，部分流程的ti的触发等待着ti-1事件的完成来激活自身状态。不同的用户角色访问不同t，则被指派不同权限，这样就应用到了事件触发机制的原理。例如学生在论文初稿tk提交完成后，触发导师指导评阅论文初稿tk+1的工作进程；导师在论文初稿的评阅tk+1提交完成后，激活学生提交修改稿tk+2的工作进程。

因此角色指派和权限指派都考虑到了时间和事件触发机制。

角色协同，是指在RcW模型中，各个角色主体之间打破时间、空间、物质等资源之间的各种壁垒和边界，使他们为完成共同目标而进行协调的运作，通过对各种资源最大的开发、利用和增值以充分达成共同目标，使用符号RC表示。角色协同函数表示为：

在毕业论文管理系统中，大部分工作需要教学院长、系主任、教学秘书、教师和学生等这些角色之间的协同RC来完成。例如，导师与学生之间协同完成论文的指导与写作，最终完成共同目标——论文定稿的完成。

这样，RcW模型可以表示为八元组：

RcW模型运行的充分必要条件为：不存在u无法被指派r，不存在r无法被指派p，不存在t无法被访问。

3.2 角色协同的工作流模型

基于RcW模型的组成元素，根据RBAC96[14]的框架对RcW模型进行建模，在RcW模型中添加了会话集和约束集，如图1所示。

图1 RcW模型

Fig.1 RcW model

RcW Model：

U：用户主体集合；R：角色主体集合；

T：任务主体集合；P：访问权限集合；

Sessions：会话集——各主体之间的会话；

Constrains：约束集——约束各主体之间的指派关系。

OP={execute}，操作集合

P=OP×T～Constrains（S）

UAU×R，用户与角色的指派关系

roles（u）：U→2R～Constrains（S），对用户指派角色的函数映射。

roles（u）={（ri）|（[（ri，u）∈UA}

PAR×P，角色与权限的指派关系

per： R→2P～Constrains（S），对角色指派权限的函数映射。

per（ri）={（p，ti）|[（ri，p，ti）∈PA]}

RC（Ri→Tk）×（Rj→Tl） i≠j 角色之间的协同

在RcW模型中，为确保用户角色指派的正确性，根据用户与角色的指派关系和用户指派角色的函数映射，设计了用户角色指派算法。如下所示。

用户角色指派算法（Algorithm of User-Role Assignment）：

{

Initialize： R；//可指派角色集合

R =GetRofUA（u）；

If R is Null

Return NULL；

For each r in R

if r match current S//如果角色r与当前状态相匹配

Assign r to u；

exit for；

Else Next r；

End for

If OutofMaxR（u，R）//如果超出可指派角色集合

Return NULL；

}

在RcW模型中，为确保角色权限指派的正确性，根据角色与权限的指派关系和角色指派权限的函数映射，设计了角色权限指派算法。如下所示。

角色权限指派算法（Algorithm of Role-Permission Assignment）：

{

If （r，t）→（R，T，PA） is NULL

//如果当前（r，t）无法与角色权限集合相匹配

Return NO PREMISSION；

Else

If Activate（t）//如果当前任务被激活

Return READ & WRITE；

ElseReturn READ ONLY；

}

根据RcW模型，实现基于RcW模型的毕业论文管理系统。下一节对该系统和传统人工方式进行应用研究比较与结果分析。

4 应用研究与结果分析（Application studies and

results analyzes）

为了验证基于RcW模型的本科毕业论文管理系统在解决传统人工论文管理方式中存在的问题的实用性，基于角色协同的工作流模型的本科毕业论文管理系统已在西南大学外国语学院试运行，网址：http：//202.202.121.101/pdms。

对于传统的人工论文管理的方式，通过外国语学院教务管理人员提供的信息，收集整理了2011—2013年这三届西南大学外语学院本科毕业论文管理工作的数据。

对于系统进行论文管理的方式，通过系统对论文管理工作整个流程的完整记录，收集整理了2014届外语学院毕业生通过本系统完成毕业论文的数据。

对于传统人工方式和系统方式的各项数据，主要从以下几个方面进行比较与分析。首先，在完成各个相同阶段的管理工作耗时进行了比较，结果如表1所示。

表1 各阶段工作的耗时对比

Tab.1 Time for each management stage

工作阶段 传统人工方式耗时 系统方式耗时

2011 2012 2013 2014 2015

给学生安排导师 2.5days 3days 3days 3.2min 2.8min

统计提交任务书人数 20—30

min/time 20—30

min/time 20—30

min/time 0.13

sec/time 0.12

sec/time

统计提交开题报告人数 20—30

min/time 20—30

min/time 20—30

min/time 0.11

sec/time 0.13

sec/time

统计提交论文定稿人数 20—30

min/time 20—30

min/time 20—30

min/time 0.14

sec/time ——

安排答辩分组 2days 2days 2days 3.7min ——

统计学生成绩 1day 1day 1day 0.54sec ——

查找 10—20

min/time 10—20

min/time 10—20

min/time 0.12

sec/time ——

说明：在统计提交任务书、开题报告和论文定稿人数的时候，如果有未提交的，还需要列出未按时提交论文稿件的学生名单。目前为止，2015届毕业生的论文工作完成了一部分，只有部分数据。2011—2013的数据是由外国语学院的教务管理人员提供的，2014—2015的数据是通过系统操作20次的平均值。

然后，在各个阶段论文稿件的按时提交比例方面进行了比较，结果如表2所示。

表2 每阶段学生教师完成情况的数量对比

Tab.2 The number of submission on time

工作

阶段 传统人工方式 系统方式

总人数 2011

按时完成人数 比例 总人数 2012

按时完成人数 比例 总人数 2013

按时完成人数 比例 总人数 2014

按时完成人数 比例

指导

方向 141 120 85.1% 145 114 78.6% 146 117 80.1% 143 139 97.2%

论文

方向 571 472 82.7% 563 501 89.0% 579 498 86.0% 541 524 96.9%

任务书 571 469 82.1% 563 468 83.1% 579 472 81.5% 541 540 99.8%

开题

报告 571 473 82.8% 563 439 78.0% 579 472 81.5% 541 537 99.3%

定稿 571 483 84.6% 563 453 80.5% 579 463 80.0% 541 531 98.2%

论文

评阅 571 476 83.4% 563 468 83.1% 579 501 86.5% 541 529 97.8%

交叉

评阅 571 483 84.6% 563 455 80.8% 579 510 88.1% 541 535 98.9%

说明：由于传统人工方式无法对论文指导过程进行记录，传统人工方式在论文指导过程中无数据。修改稿在论文指导过程中，论文稿件有多次提交的情况，在表中使用的数据是修改稿第一次提交和第一次评阅的数据。2011—2013的数据是由外国语学院的教务管理人员提供的，2014的数据是系统记录的。

由表1中的数据可以看出，通过本系统进行本科毕业论文相关工作，极大地减少了工作时间，提高工作效率，同时减轻了教学管理人员的工作量。由表2的数据分析可以明显看出，在通过使用进行本科毕业论文相关工作时，本科论文过程中各项工作的完成率相较于传统模式平均提升了15%，各个阶段完成工作比大幅提升。通过在线提交，在线指导，在线监控论文进程，方便了师生之间论文的写作与指导，同时实现了对论文指导过程的全程记录，对论文指导工作的评价与衡量提供可靠的依据。

论文存储：2011届纸质任务书、开题报告和论文各571份，2012届纸质任务书、开题报告和论文各563份，2013届纸质任务书、开题报告和论文各541份，总占地1.14m3；2014届各种电子版的论文稿件共计9514份，占5.15GB的硬盘容量。纸质论文需要大量的打印，不环保，电子格式的论文稿件存储占地空间小，不需要打印大量的纸质文档，十分环保，且在系统中查找论文稿件十分方便。

在2011—2013年的本科毕业论文工作中，发生学生稿件遗失、需要学生重新提交的情况平均17例；给导师发送论文出错情况平均发生8例；在2014届，由于使用了本系统，未发生上述两种情况。在2011—2013年，学生未按时完成论文，与导师相互推卸责任的情况平均有5例，同时由于无依据可寻，处理此种情况很麻烦；在2014届中发生此种情况三例，直接查看整个工作过程的记录，根据记录处理，十分方便且具有说服力。

5 结论（Conclusion）

基于角色协同工作流模型的本科毕业论文管理系统已初次在西南大学外国语学院使用，运用角色协同和工作流的技术，采用时间触发机制和事件触发机制的原理，较好地解决了传统人工管理方式存在的四大问题，有效地减轻了教学管理人员、教师、学生完成本科毕业论文工作的工作量，提高了本科毕业论文工作的工作效率，取得了较好的教学成果；且系统全程保留了本科毕业论文工作在各个阶段产生的文档和数据，记录了论文指导的整个过程，可以为教师进行论文工作的绩效评估提供依据。

在RcW模型中，考虑优化算法的设计，优化用户角色指派算法和角色权限指派算法；在系统工作流状态中加入短信实体，实时通知用户关于工作流的状态，是今后的研究发展方向。

参考文献（References）

[1] 于导华，闫达远，方萍.实行毕业设计（论文）网络管理的探索[J]. 北京理工大学学报，2007，4（9）：143-144.

[2] 陈洁.基于网络的交互式共享型毕业论文指导学习管理系统 的实践与应用[J].网络教育与远程教育，2010，2：31-33.

[3] 毛洪贲，等.基于.NET的本科毕业设计（论文）智能管理系统的 研究与设计[J].现代教育技术，2010（10）：128-131.

[4] 李志河，王云，李文.基于Web的学位论文管理系统研究[J].现 在教育技术，2011（2）：125-128.

[5] 徐俊，刘志洪，顾宁.基于本体的论文管理系统[J].计算机工程， 2004.3（6）：38-41.

[6] 龙世荣，赵学孔，岑磊.基于工作流的B/S架构毕业论文管理系 统设计[J].电脑知识与技术，2013，9（14）：3306-3307.

[7] 李亚子，等.协同工作系统中用户角色的设计与实施[J].现在 图书情报技术，2013，2：77-81.

[8] 周琳.泛微协同管理应用平台e-cology[J].CAD/CAM与制造 业信息化，2010，2：53-57.

[9] Workflow Management Coalition.Then workflow reference model[R].TC00-1003，Hampshire，UK：Workflow Management Coalition，1995.

[10] 史美林，等.WFMS：工作流管理系统[J].计算机学报，2006， 6：326-332.

[11] LEEN G，HEFFERNAN D.TTCAN：a new time-triggered controller area network[J].Microprocessors and Micro- systems，2002，2（6）：77-94.

[12] YAN Huaicheng，YAN Sheng，SHI Hongbo.Event-Triggered H∞ Control for Networked Control Systems with Time-Varying Delay[J].Mathematical Problems in Engineering，2014，3（11）：96-103.

[13] Roman Obermaisser.Event-Triggered and Time-Triggered Control[M].Springer-Verlag New York Inc，2011.

[14] Sandhu，R.，Coyne，E.J.，Feinstein，H.L.and Youman，C.E.（1996）. Role-based access control models.IEEE Computer，29（2）： 38-47.

作者简介：

陈乾国（1984-），男，硕士，助教.研究领域：复杂网络与智 能软件.

刘 逵（1988-），男，硕士，助理实验师.研究领域：计算机应 用与外语教育，计算机安全.