陳瑞昭　盧　鵬

[摘要]本體是一種能在語義和知識層次上描述領域相關問題的概念模型框架，能較好解決領域知識的共享和重用，因而在計算機的許多領域得到廣泛應用。本文以KAON2為本體開發(fā)平臺，為汽車維修企業(yè)開發(fā)一個建立在J2EE分布式組件環(huán)境的知識管理系統(tǒng)，它具有提供語義匹配的能力，系統(tǒng)框架由表示層、邏輯層及數(shù)據(jù)層3個部分組成。該系統(tǒng)同樣適用于知識驅(qū)動的企業(yè)。

[關鍵詞]汽車維修業(yè)；本體；知識庫；知識管理系統(tǒng)

[中圖分類號]F270.7；TP393[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194(2009)11-0092-03

1引言

作為技術密集型的汽車維修業(yè)，許多技術和能力都是由員工個人所掌握，如果員工頻繁跳槽，務必使企業(yè)知識四處散落并且難于尋找。汽車維修企業(yè)能否在激烈競爭中站穩(wěn)腳跟，主要是取決于知識的積累和運用。實施以知識資源為對象的知識管理，將對汽車維修業(yè)的效率提升和資源優(yōu)化配置有著舉足輕重的作用，本文以KAON2 API為本體開發(fā)平臺，為汽車維修企業(yè)開發(fā)一個建立在J2EE分布式組件環(huán)境的基于本體知識管理系統(tǒng)，完成知識的采集、應用及交流分享。

本體最早從哲學領域的研究中發(fā)展而來的一個概念，它是對概念體系的明確的、形式化、可共享的規(guī)范說明。由于本體明確了概念與概念之間的關系，有比較健全的約束，數(shù)據(jù)的集成以及軟件的重用在本體的思想下將變得容易實現(xiàn)，因此在知識管理中引入本體，使知識對象化，必定會給知識的集成和重用也帶來益處，而且通過將與之匹配的知識也對象化，可以使與之匹配的知識對象的關系和屬性得到完整和清晰的描述，通過這些關系和屬性，用戶可以獲取更適合自己需求的知識，從而避免在知識獲取時大量無關信息的混入

2汽車維修企業(yè)的本體模型

如圖1所示為汽車維修企業(yè)的基于本體的知識管理系統(tǒng)框架圖，根據(jù)用戶群體的目標不同分為3類工作人員：汽車維修一線人員、知識工程師及汽車專家。本體包含信息本體及領域本體，信息本體主要是汽車維修企業(yè)中一般信息，如企業(yè)新聞、行業(yè)信息等，而領域本體主要是跟汽車維修密切相關的資料，包括相關概念、關系、推理及汽車診斷知識，它是系統(tǒng)提供語義匹配功能的基礎。

在知識管理系統(tǒng)中擔任不同的角色具有不同的權限，汽車專家直接通過本體管理界面對本體進行維護，知識工程師則通過需求分析、概念收集、本體分析、本體實現(xiàn)4個階段創(chuàng)建本體，將汽車維修知識和經(jīng)驗進行保存和沉淀，以提供在組織內(nèi)的共享，而大量的汽車維修一線人員則通過知識共享系統(tǒng)對知識信息的快速查詢，當接到客戶的問題，需要了解相關業(yè)務內(nèi)容、政策、服務時，他們就可利用知識地圖或關鍵字進行搜索所需要的業(yè)務知識，并實時反饋給最終用戶，也可以把自己維修經(jīng)驗、心得體會反饋給知識工程師，通過本體分析，決定是否加入本體庫，通過這種方法，既可以及時收集一線維修技師的第一手經(jīng)驗，又可以進行監(jiān)控，保證本體庫的質(zhì)量。

3知識系統(tǒng)的體系架構

從前面的本體模型分析可知，一個完整的本體應用，主要包括3個部分(如圖2所示)，分別是數(shù)據(jù)層(知識庫／本體庫)、邏輯層(規(guī)則庫)和表示層(應用系統(tǒng)接口層)。表示層與數(shù)據(jù)層的聯(lián)系是通過邏輯層來實現(xiàn)的，而推理的核心部分是規(guī)則庫的定義與實現(xiàn)。

3.1表示層

表示層是連接用戶與系統(tǒng)的接口，負責響應用戶操作，并顯示處理結果，主要包含JSP頁面，采取單一登錄機制，是用戶訪問系統(tǒng)的唯一入口，主要是有個人知識、公共知識管理、搜索引擎、統(tǒng)計分析及系統(tǒng)管理等功能模塊入口。

3.2邏輯層

知識管理系統(tǒng)是建立在Java J2EE的基于構件的分布式平臺，J2EE服務器部署在邏輯層，它包含3個主要組成部分：基本組件，知識管理組件，本體管理組件。其中，知識管理組件管理兩種類型的知識對象：個人知識對象和公共知識對象。個人知識對象是由個人知識管理組件進行維護，通過個人知識實體完成創(chuàng)建、分享、瀏覽及刪除個人知識。公共知識管理組件管理公共的知識對象，它通過公共知識實體提供公共知識的創(chuàng)建、分享、刪除、瀏覽的功能。知識搜索組件通過領域管理、信息管理組件、JAXB及KAON服務進行搜索，它不同于傳統(tǒng)的基于內(nèi)容的搜索，它是基于元模型的搜索，跟傳統(tǒng)的搜索方法相比具有更好的性能。

領域知識和信息知識管理組件由KAON API實現(xiàn)，提供了概念操作和推理。KAON服務是一個RDF服務器，這樣能在關系數(shù)據(jù)庫內(nèi)保持RDF模式，并在J2EE下實現(xiàn)。信息本體存儲為一個XML文件，JAXB提供了一個方便和有效的辦法獲取XML文件。利用JAXB技術負責維持本體的信息，JAXB還提供了API和工具，以匯編成XML架構Java類。

3.3數(shù)據(jù)層

所有數(shù)據(jù)都貯存在數(shù)據(jù)層，它包括個人知識庫、公共知識庫、信息本體庫、領域本體庫及用戶數(shù)據(jù)庫?？偟恼f來，建立基于本體的知識管理系統(tǒng)，最主要的工作就是本體的構建，下面將對此進行探討。

4本體的構建

本體的構建是所有工作的基礎部分，也是關鍵部分，這項工作不是知識工程師能夠單獨完成的，需要一線汽車維修技師和汽車專家通力合作才能完成的。雖然KAON2、Ontoprise及Ontopia都能提供了一套完整的本體建設、維護和應用工具套件，特別說明的是KAON2和Ontopia這些工具套件可以部署到Java J2EE分布式組件架構，使得基于本體的系統(tǒng)更加靈活和強大。出于這個原因和考慮其開源性，所以我們把KAON2作為系統(tǒng)的開發(fā)平臺進行知識本體的建模，并采用DublinCore作為描述邏輯的建模原語，再映射成特定的知識本體表示語言RDFS。

4.1本體構建工具及技術

Dublin Core是數(shù)字圖書館使用的一組簡單的15個核心元素的元數(shù)據(jù)集合，主要用于描述數(shù)據(jù)對象和元數(shù)據(jù)交換，是用于標識電子資源的一種簡要目錄模式，它有一個XML Schema，定義了如何使用XML捕述這類信息。Dublin Core可以有效地對各種信息編目，并且使它們易于修改、查詢和使用。Dublin Core目前在信息描述和定義中的應用使語義Web得以實現(xiàn)。通過使用一種統(tǒng)一的標準來描述數(shù)據(jù)，同時，更重要的是使用精心設計并經(jīng)過實踐檢驗的解決方案，可以詳細捕述其他XMI。文檔中的數(shù)據(jù)，從而可以在不同來源之間有效地交換和比較信息。

盡管XML規(guī)范了Web上數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)交互，并已被工業(yè)界廣泛接受，但仍存在著公認的缺陷，即：XML不能表達形式化語義。因此，資源描述框架RDF(Resource Description Framework)于2004年2月發(fā)布，采用<主語謂詞賓語>三元組表達形式。此外，RDF

的詞匯描述語言RDF Schema(RDF—S)在RDF的基礎上定義了資源的類，以及類和屬性的等級劃分等等。

JAXB是一個業(yè)界的標準，是一項可以根據(jù)XML Schema產(chǎn)生Java類的技術，JAXB提供了將XML實例文檔反向生成Java對象樹的方法，并能將Java對象樹的內(nèi)容重新寫到XML實例文檔。從另一方面來講，JAXB提供了快速而簡便的方法將XML模式綁定到Ja—va表示，從而使得Java開發(fā)者在Java應用程序中能方便地結合XML數(shù)據(jù)和處理函數(shù)。

4.2構建本體的方法

構建本體的常用方法有TOVE法、IDEF-5法、骨架法、企業(yè)建模法、METHONTOLOGY法、循環(huán)獲取法、七步法等。構建本體的核心在于嚴格確定領域內(nèi)的術語、屬性、關系和規(guī)則等，確立術語間的語義網(wǎng)絡，建立術語庫和關系庫，并用規(guī)范化、形式化的語言進行描述和存儲，使計算機能夠識別和處理。

由于汽車維修技術或維修實踐中的知識通常是用自然語言、圖形、表格等形式表示的，而汽車維修知識庫中的知識是用計算機能夠識別的、運用的形式表示的，因此需要把從汽車維修技師及維修實踐抽取的知識送入汽車維修知識庫供求解問題使用，應進行知識表示形式的轉(zhuǎn)換工作。知識輸入把適當模式表示的知識經(jīng)編輯、編譯送人汽車維修知識庫，也就是本體庫。以此為基礎通過知識挖掘從企業(yè)的大量文檔中挖掘出新的信息，然后根據(jù)本體映射規(guī)則將這些信息轉(zhuǎn)化為本體，以使該本體能應用到系統(tǒng)中。

另外，為了在業(yè)務運營過程中，迅速快捷地得到專業(yè)知識，根據(jù)一線工作人員對知識的要求，把知識按用途、類別收集整理，通過知識地圖把知識系統(tǒng)化，組建成知識分類體系。

5工程實踐結果

本文所設計的基于本體的汽車維修知識管理系統(tǒng)已于2006年6月在廣州兩家汽車4s店上線運行，取得良好的效果。

6結束語

知識管理還是一個較新的概念和管理理念，運用信息技術在企業(yè)實現(xiàn)知識管理還有一個相對漫長和艱苦的階段，特別是將知識管理系統(tǒng)從基本的知識采集歸納、整理分類、查詢檢索，發(fā)展成為直接知識的創(chuàng)新，真正實現(xiàn)知識管理是今后的知識系統(tǒng)發(fā)展的目標。本文僅僅是對汽車維修業(yè)的知識管理系統(tǒng)分析與設計的初步研究和探索，至于通過推理等方法構造一個決策支持智能系統(tǒng)則是下一步的努力方向。