盧 健, 刁雅靜, 王志英

(江蘇科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,江蘇鎮(zhèn)江212003)

在因特網(wǎng)環(huán)境下,為了使各個(gè)服務(wù)能夠協(xié)作、交換信息來完成共同的任務(wù),解決目前網(wǎng)絡(luò)上廣泛存在的信息格式的異構(gòu)性、信息語義的多重性以及信息關(guān)系的匱乏和不統(tǒng)一等問題,需要采用標(biāo)準(zhǔn)的方式來描述服務(wù)的各種信息。如何對(duì)服務(wù)描述是基于Web服務(wù)的應(yīng)用集成的關(guān)鍵問題之一。Web服務(wù)合成技術(shù)的出現(xiàn)為這一問題提供了很好的解決方案。目前Web服務(wù)合成的研究方法主要分為兩種：(1)以XML的工作流描述語言和工作流技術(shù)為基礎(chǔ)的方法,具有代表性的語言是WSCL、BPEL4WS等。它們能夠描述Web服務(wù)流程模型,也能夠作為一種可執(zhí)行語言供Web服務(wù)流程解析引擎執(zhí)行;(2)以Web服務(wù)語義描述模型為基礎(chǔ)的方法,具有代表性是面向服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)本體語言O(shè)WL-S(Ontology Web Language for Services)。是基于網(wǎng)絡(luò)本體語言O(shè)WL(Ontology Web Language)在Web服務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用,是OWL的擴(kuò)展,用參數(shù)、前提和結(jié)果等來描述服務(wù),可以比較自然地映射為行為的形式化描述,克服了基于可擴(kuò)展標(biāo)記語言XML(Extensible Markup Language)的Web服務(wù)描述方法缺乏語義信息的問題[1]。以基于語義的Web服務(wù)合成理論為基礎(chǔ),在分析制造業(yè)信息資源特點(diǎn)的基礎(chǔ)之上,以庫存管理領(lǐng)域?yàn)閼?yīng)用實(shí)例,選取OWL-S作為服務(wù)本體描述語言提出了制造業(yè)Web服務(wù)合成的一般方法。

1 基本理論

領(lǐng)域本體是對(duì)特定領(lǐng)域內(nèi)概念及概念間關(guān)系的精確描述。領(lǐng)域本體的構(gòu)建是實(shí)現(xiàn)某領(lǐng)域內(nèi)Web服務(wù)合成的基礎(chǔ)和前提。構(gòu)建本體的難點(diǎn)在于準(zhǔn)確和完整地描述領(lǐng)域中的概念,概念之間的相互關(guān)系[2],對(duì)于制造業(yè)這種復(fù)雜領(lǐng)域來講這種關(guān)系不僅包含簡(jiǎn)單的縱向關(guān)系,還包含了概念之間的橫向關(guān)系,如兩概念間的依賴關(guān)系、關(guān)聯(lián)關(guān)系。

定義1 本體五元組的定義[3]

其中：C表示領(lǐng)域本體的術(shù)語集,Ac表示概念間的簡(jiǎn)單屬性(非關(guān)聯(lián)屬性),Ar表示概念間的關(guān)聯(lián)屬性,H表示術(shù)語C的繼承關(guān)系,包含類繼承和屬性繼承,X表示公理集。

OWL-S是本體語言O(shè)WL的一個(gè)子集,用于描述Web服務(wù)的屬性和功能以及訪問的方法。它使Web服務(wù)具有機(jī)器可理解性和易用性,從而讓人性化的智能主體支持自動(dòng)的,動(dòng)態(tài)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)、執(zhí)行、組合和互操作。主要由3個(gè)部分組成：(1)服務(wù)輪廓：描述服務(wù)的內(nèi)容,即服務(wù)做什么。用于服務(wù)的發(fā)布和發(fā)現(xiàn)。服務(wù)查詢代理利用其提供的語義信息判斷所找到的服務(wù)是否符合查詢要求。(2)服務(wù)過程模型：描述服務(wù)如何工作,即服務(wù)執(zhí)行時(shí)具體的邏輯執(zhí)行順序?？梢詫⒁粋€(gè)服務(wù)視為一個(gè)過程。在過程模型中,有兩大本體：過程本體和過程控制本體。其中過程本體又分為3類：原子過程、簡(jiǎn)單過程以及合成過程。原子過程是不可再分的過程,可以直接被調(diào)用。組合過程由若干原子和簡(jiǎn)單過程構(gòu)成,每個(gè)過程由一個(gè)控制構(gòu)造定義,控制構(gòu)造來定義組合過程的執(zhí)行順序[4]。(3)服務(wù)基點(diǎn)：描述如何訪問服務(wù),即描述訪問服務(wù)時(shí)的通信協(xié)議及其它一些特定細(xì)節(jié)。其中,服務(wù)過程模型所提供的語義信息可被服務(wù)搜索代理用于深入分析該服務(wù)是否滿足其需要;完成特定的任務(wù)從多個(gè)服務(wù)中集成若干服務(wù);在服務(wù)的設(shè)定過程中調(diào)整不同參與者的活動(dòng);監(jiān)控服務(wù)的執(zhí)行等用途?？梢姺?wù)過程模型與Web服務(wù)的組合有著密切的關(guān)系,前者為后者的實(shí)現(xiàn)提供了必要的信息。

2 制造業(yè)Web服務(wù)合成研究框架

目前國內(nèi)外學(xué)者對(duì)語義Web服務(wù)的研究主要有3方面：(1)基于語義描述Web服務(wù)的方法論的研究[5-7]：文獻(xiàn)[5]提出了基于OWL-S如何描述服務(wù)的方法論。文獻(xiàn)[6]提出了基于語義網(wǎng)的旅游本體構(gòu)建方法。(2)對(duì)于OWL-S的具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)的探討：如文獻(xiàn)[8]、[9]研究了服務(wù)基點(diǎn)的交互方法的詳細(xì)說明,基于領(lǐng)域本體實(shí)現(xiàn)服務(wù)合成的技術(shù)方法。(3)語義Web服務(wù)描述應(yīng)用領(lǐng)域的研究：如文獻(xiàn)[6]、[10]、[11]表明國內(nèi)外對(duì)于語義Web服務(wù)的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中于旅游服務(wù)、地理服務(wù)和航空訂票服務(wù)等領(lǐng)域,沒有應(yīng)用于制造企業(yè)的先例。究其原因主要是制造業(yè)領(lǐng)域業(yè)務(wù)過程復(fù)雜、業(yè)務(wù)活動(dòng)繁多且各個(gè)活動(dòng)之間語義關(guān)系眾多,難以規(guī)范化定義。論文在調(diào)研了一般制造企業(yè)業(yè)務(wù)流程的基礎(chǔ)之上,將制造業(yè)的若干業(yè)務(wù)活動(dòng)按“管理職能-管理過程-管理活動(dòng)”[12]逐層分解,首先在領(lǐng)域?qū)＜业膸椭鲁槿☆I(lǐng)域術(shù)語,定義約束公理完成領(lǐng)域本體的構(gòu)建,為描述Web服務(wù)提供詞匯字典和描述基礎(chǔ);然后將每個(gè)管理過程包含的若干管理活動(dòng)分別定義為原子過程,這樣管理過程就成為這些原子過程的合成過程,通過定義服務(wù)的上層本體實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)的動(dòng)態(tài)描述,最后通過OWL-S編輯器模擬實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)的動(dòng)態(tài)合成過程。具體流程如圖1所示。

圖1 制造業(yè)Web服務(wù)合成研究框架

3 應(yīng)用實(shí)例

以一般企業(yè)物資管理子領(lǐng)域的庫存管理過程為例,庫存管理是物資管理系統(tǒng)中最核心、最基本、也是最重要的部分,反映了企業(yè)物資的實(shí)物狀態(tài)。過程主要由入庫申請(qǐng),入庫單審核、保管實(shí)收入庫、出庫申請(qǐng)、領(lǐng)料單審核、限額發(fā)料、保管實(shí)發(fā)出庫和庫存記賬等管理活動(dòng)構(gòu)成。

3.1 領(lǐng)域本體

領(lǐng)域術(shù)語定義如表1所示。

表1 庫存管理相關(guān)概念術(shù)語抽取

根據(jù)本體五元組定義,以下給出各個(gè)術(shù)語的關(guān)系編碼：

3.2 Web服務(wù)定義

(1)創(chuàng)建庫存管理的若干原子過程如表2所示。其中的若干參數(shù)均在以上領(lǐng)域本體中定義完成。

表2 庫存管理參數(shù)匯總表

(2)定義合成過程

合成過程為compositeprocess-kcgl(庫存管理),定義控制構(gòu)造為Split+Join,設(shè)置輸入輸出參數(shù),通過OWL-S編輯器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)合成,如圖2所示。

(3)定義服務(wù)上層本體

在OWL-S編輯器中分別定義服務(wù)輪廓kcgl-profile、服務(wù)基點(diǎn)Wsdlgrounding-kcgl及服務(wù)kcgl-service;其中kcgl-profile的 service name為 ：kcgl-service,has-process為：compositeprocess-kcgl,輸入輸出參數(shù)通過IOPR管理器進(jìn)行管理;Wsdlgrounding-kcgl中每個(gè)原子過程均定義相對(duì)應(yīng)的基點(diǎn)sqrkgrounding,rkdshgrounding,bgssrkgrouding,rksqgrouding,lldsqgrouding,bgsfckgrouding,xeflgroudingkcjzgrouding;OWL-S編輯器實(shí)現(xiàn)服務(wù)本體如圖3所示。

以上應(yīng)用實(shí)例中服務(wù)輪廓和服務(wù)過程模型的定義都是關(guān)于服務(wù)的抽象描述,而服務(wù)基點(diǎn)是涉及到服務(wù)的具體規(guī)范,它的核心功能是將一個(gè)原子過程的抽象輸入和輸出實(shí)現(xiàn)成具體的消息映射,目前工業(yè)界廣泛采用的消息描述標(biāo)準(zhǔn)格式是WSDL(Web Services Description Language),它與OWL-S文件格式存在映射關(guān)系。

圖2 庫存管理合成過程圖

圖3 庫存管理服務(wù)本體

4 結(jié)論

(1)將基于語義的Web服務(wù)動(dòng)態(tài)合成一般方法應(yīng)用于制造業(yè)領(lǐng)域,在領(lǐng)域?qū)＜业膸椭峦瓿深I(lǐng)域本體的構(gòu)建;將管理活動(dòng)分別定義為原子過程實(shí)現(xiàn)了Web服務(wù)的動(dòng)態(tài)合成,為實(shí)現(xiàn)自上而下的制造業(yè)信息系統(tǒng)集成和重用提供了可借鑒的方法。

(2)由于篇幅有限文中僅選取庫存管理領(lǐng)域?yàn)閼?yīng)用對(duì)象,它的業(yè)務(wù)流程復(fù)雜在制造業(yè)各子領(lǐng)域中具有一定的代表性,該方法同樣適用于其他管理子領(lǐng)域。

(3)OWL-S文件向WSDL文件映射的技術(shù)實(shí)現(xiàn)需要做更加深入的研究;在服務(wù)的語義描述中應(yīng)該加入關(guān)于服務(wù)質(zhì)量的描述信息提高服務(wù)選擇的靈活性。

[1]OWL-S ：Semantic Markup for Web Services[EB/OL].http ：//www.daml.org/services/owl-s/1.0/

[2]林汝坤,劉芳,戴長(zhǎng)華,姚莉.OWL本體建模中約束公理的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程,2006,32(16).

[3]Naing M M,Lira E P,Gob DH.Ontology-Based web annotation framework for hyperLink structures[A].Proceedings of the International Workshop on Data Semantics in Web Information Systems(DASWIS'02)[C].Singapore,2002：184-193.

[4]Shum,S B,E Motta,J Domingue.ScholOnto.an ontology-based digital library server for research documents and discourse.[J].Digital Libraries,2000,3(3)：237-248.

[5]Micherael C Jaeger,L Engel.A methodology for developing owl-s descriptions[J].In First International Conference on Interoperability of Enterprise Software and Applications workshop on Web Servicess and Interoperability,2005.

[6]Chang Choi,Miyoung Cho.Travel ontology for recommendation system based on semantic web.2006,20-22.

[7]石磊,沈超.語義Web服務(wù)描述框架研究綜述[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展,2006,16(11)：134-139.

[8]Gerald C.Gannod,Raynette,J.Brodie.An interactive Approach for specifying owl-s groundings[J].Proceeding of the 2005 ninth IEEE International Enterprise computing conference.IEEE computer society.

[9]李曼,王大治,杜小勇,王珊.基于領(lǐng)域本體的Web服務(wù)動(dòng)態(tài)合成[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào),2005,28(4)：644-650.

[10]安楊,趙波.基于Ontology的地理服務(wù)描述[J].計(jì)算機(jī)工程,2005,31(12)：4-6.

[11]吳明昌,顧君忠.在Web services動(dòng)態(tài)合成方面的OWL-S語義擴(kuò)展[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件,2007,24(5)：69-71.

[12]葛世倫,潘燕華.大型單件小批制造企業(yè)信息模型[M].北京：科學(xué)出版社,2006.