基于本體的裝備保障知識(shí)管理模型

蘇正煉， 嚴(yán) 駿， 曾擁華， 張永強(qiáng)

（1.解放軍理工大學(xué) 野戰(zhàn)工程學(xué)院，江蘇 南京 210007； 2.武漢軍械士官學(xué)校 地炮系，湖北 武漢 430075）

知識(shí)管理（Knowledge Management）是組織對(duì)所擁有的知識(shí)資源進(jìn)行系統(tǒng)的有效管理，以期實(shí)現(xiàn)知識(shí)的共享、創(chuàng)新和增值，提高組織應(yīng)變能力和創(chuàng)新能力［1］。軍事知識(shí)管理是指在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間，將恰當(dāng)?shù)能娛轮R(shí)，傳給恰當(dāng)?shù)娜藛T，使其能做出最佳的決策，從而在平時(shí)實(shí)現(xiàn)部隊(duì)建設(shè)效益最佳，在戰(zhàn)時(shí)達(dá)成作戰(zhàn)目的代價(jià)最小。自軍事知識(shí)管理的概念被提出，各國(guó)都對(duì)此進(jìn)行了深入研究和實(shí)踐，特別是美軍在軍事知識(shí)管理方面已取得明顯的成效［2－3］。

實(shí)施裝備保障知識(shí)管理是我軍信息化建設(shè)，特別是裝備保障信息化建設(shè)發(fā)展到一定階段的必然趨勢(shì)，是多種因素共同推動(dòng)的必然結(jié)果。一是信息化作戰(zhàn)條件下，大量高技術(shù)、智能化武器裝備投入作戰(zhàn)，使得戰(zhàn)場(chǎng)的知識(shí)含量不斷增加，對(duì)裝備保障知識(shí)的需求和依賴不斷增強(qiáng)，產(chǎn)生了進(jìn)行裝備保障知識(shí)管理的內(nèi)在動(dòng)力。二是在裝備保障信息化建設(shè)過程中，雖然開發(fā)了大量的信息系統(tǒng)，但彼此之間數(shù)據(jù)格式不一致、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，難以進(jìn)行信息共享，不能滿足一體化聯(lián)合保障的要求，產(chǎn)生了進(jìn)行裝備保障知識(shí)管理的迫切需求。三是隨著知識(shí)軍事和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是智能處理技術(shù)的不斷成熟，提供了研究知識(shí)管理的技術(shù)基礎(chǔ)，產(chǎn)生了進(jìn)行裝備保障知識(shí)管理的現(xiàn)實(shí)可能。因此，本文將本體技術(shù)引入裝備保障知識(shí)管理領(lǐng)域，研究裝備保障知識(shí)管理的管理模型、總體框架和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，探索基于本體的裝備保障知識(shí)管理方式，為裝備保障知識(shí)管理的實(shí)施提供理論基礎(chǔ)和方法指導(dǎo)。

1 裝備保障知識(shí)體系的構(gòu)建

裝備保障知識(shí)是裝備保障知識(shí)管理的研究對(duì)象，要構(gòu)建裝備保障知識(shí)管理體系，必須首先對(duì)裝備保障知識(shí)進(jìn)行研究，明確其定義和內(nèi)涵。

1.1 裝備保障知識(shí)定義

裝備保障數(shù)據(jù)和信息是裝備保障知識(shí)的基礎(chǔ)，三者既相互聯(lián)系又相互區(qū)別。裝備保障數(shù)據(jù)是指與裝備保障活動(dòng)相關(guān)的一切客觀事實(shí)，主要以數(shù)字、文字等符號(hào)作為載體進(jìn)行記錄，是裝備保障信息的一種表現(xiàn)形式。裝備保障信息是在裝備保障過程中所產(chǎn)生和涉及的消息、情報(bào)、資料等的統(tǒng)稱，包括由裝備保障活動(dòng)自身所產(chǎn)生的內(nèi)源信息和與裝備保障活動(dòng)開展相關(guān)聯(lián)的外源信息，其本身就包含了裝備保障數(shù)據(jù)。

裝備保障知識(shí)是人員對(duì)裝備保障信息的聯(lián)系、思考和認(rèn)識(shí)，是對(duì)裝備保障實(shí)踐活動(dòng)中所涉及的所有保障業(yè)務(wù)、保障規(guī)律和保障經(jīng)驗(yàn)的綜合。從裝備保障的自身特點(diǎn)來看，裝備保障知識(shí)的豐富程度決定了裝備保障指揮、決策和實(shí)施人員在復(fù)雜環(huán)境中為實(shí)現(xiàn)保障目標(biāo)而進(jìn)行科學(xué)決策和有效行動(dòng)的能力。從人工智能領(lǐng)域的視角來看，裝備保障知識(shí)是各種與裝備保障活動(dòng)相關(guān)的信息綜合處理的結(jié)果，在各種信息綜合的過程中，信息通過相互比較、結(jié)合，形成有意義的鏈接，從而轉(zhuǎn)化為知識(shí)。

1.2 裝備保障知識(shí)內(nèi)容體系

裝備保障是一項(xiàng)實(shí)踐活動(dòng)，其知識(shí)的產(chǎn)生和運(yùn)用離不開裝備保障實(shí)踐的具體業(yè)務(wù)過程，知識(shí)的積累和豐富也離不開業(yè)務(wù)實(shí)踐的發(fā)展。裝備保障業(yè)務(wù)過程包括明確保障需求、做出保障決策、進(jìn)行保障實(shí)施和做出保障總結(jié)等環(huán)節(jié)，為了便于知識(shí)的組織、管理和運(yùn)用，本文提出如圖1所示的基于業(yè)務(wù)過程的裝備保障知識(shí)內(nèi)容體系。

圖1 基于業(yè)務(wù)過程的裝備保障知識(shí)內(nèi)容體系

1.2.1 保障需求階段

描述裝備保障的具體需求，包括保障任務(wù)、保障要求等內(nèi)容，涉及需求分析、任務(wù)分解等知識(shí)，這些知識(shí)構(gòu)成裝備保障活動(dòng)的起點(diǎn)。

1.2.2 保障決策階段

根據(jù)保障要求、保障規(guī)則、保障資源等約束條件，對(duì)裝備保障行動(dòng)進(jìn)行決策，明確針對(duì)不同保障對(duì)象需要運(yùn)用哪些保障資源、采取何種保障方式、進(jìn)行哪些保障活動(dòng)，涉及實(shí)例分析、經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用、規(guī)則推理、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和任務(wù)決策等知識(shí)。

1.2.3 保障實(shí)施階段

依據(jù)保障決策方案，充分利用各種保障資源，采用合理的保障方式完成各項(xiàng)具體保障活動(dòng)，涉及過程控制、目標(biāo)管理、質(zhì)量管理等知識(shí)。

1.2.4 保障總結(jié)階段

總結(jié)整個(gè)保障行動(dòng)，形成完整的保障實(shí)例和保障經(jīng)驗(yàn)，以便為下一次保障行動(dòng)提供指導(dǎo)，涉及信息采集、過程評(píng)估、經(jīng)驗(yàn)分析等知識(shí)。

2 基于本體的裝備保障知識(shí)管理框架

知識(shí)管理是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及業(yè)務(wù)活動(dòng)的各個(gè)方面，為了克服傳統(tǒng)知識(shí)管理中知識(shí)重用和知識(shí)共享困難的弊端［4］，需要引入新的技術(shù)，構(gòu)建完善的裝備保障知識(shí)管理框架，指導(dǎo)知識(shí)管理的實(shí)施以及知識(shí)的運(yùn)用。

2.1 本體理論

本體（Ontology）起源于西方哲學(xué)，20世紀(jì)90年代被引入人工智能領(lǐng)域，用來表達(dá)人們對(duì)問題領(lǐng)域知識(shí)的共同理解，并以顯式的方式描述問題中概念及其之間的關(guān)系。Neches［5］、Gruber［6］、Borst［7］、Studer［8］等人都在不同時(shí)期給出了本體的定義，其中Studer的定義最精確并被廣泛接受：“本體是共享概念模型的明確的形式化規(guī)范說明”。這個(gè)定義包含4層含義：概念模型（Conceptualization）、明 確 （Explicit）、形 式 化（Formal）和共享（Share）。其中，概念模型表示對(duì)客觀現(xiàn)實(shí)世界中一些現(xiàn)象的相關(guān)概念進(jìn)行抽象而得到的具有獨(dú)立含義的模型；明確表示概念和使用這些概念的約束都具有明確的、無歧義的定義；形式化表示通過本體語言編碼對(duì)本體進(jìn)行結(jié)構(gòu)化表示，從而能夠被計(jì)算機(jī)讀取和處理；共享表示本體體現(xiàn)的是大家一致認(rèn)可的、非個(gè)體理解的領(lǐng)域知識(shí)和概念集合［9］。

本體定義的核心內(nèi)容是概念模型，其目標(biāo)是研究確定該領(lǐng)域內(nèi)大家一致認(rèn)可的術(shù)語和概念，并以顯式的方式描述這些概念及其之間的關(guān)系，表達(dá)人們對(duì)該領(lǐng)域知識(shí)的共同理解，從而為在計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與人、人與人之間建立起對(duì)事物的一致理解提供概念基礎(chǔ)［10］。

將本體理論引入到裝備保障領(lǐng)域，用知識(shí)本體來對(duì)裝備保障知識(shí)進(jìn)行組織，一方面使得計(jì)算機(jī)能夠?qū)ΡＵ现R(shí)進(jìn)行合理編碼，便于知識(shí)的收集和存儲(chǔ)，另一方面使得裝備保障指揮、決策、實(shí)施等人員之間以及人與計(jì)算機(jī)之間能夠建立對(duì)裝備保障知識(shí)的統(tǒng)一理解和認(rèn)識(shí)，從而消除語義差距，促進(jìn)知識(shí)的運(yùn)用和共享。

2.2 基于本體的裝備保障知識(shí)管理內(nèi)涵

裝備保障知識(shí)管理是以管理理論為基礎(chǔ)，以信息技術(shù)為手段，以裝備保障知識(shí)的獲取、組織、運(yùn)用和共享等活動(dòng)為主要內(nèi)容，以提升平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)裝備保障能力、實(shí)現(xiàn)裝備保障最大效益為目標(biāo)的管理活動(dòng)和協(xié)調(diào)過程。

裝備保障知識(shí)內(nèi)容體系是基于業(yè)務(wù)過程進(jìn)行組織的，裝備保障知識(shí)管理活動(dòng)與業(yè)務(wù)過程緊密相聯(lián)，互相依存。因此，基于本體的裝備保障知識(shí)管理主要是在保障行動(dòng)過程中，利用本體技術(shù)，持續(xù)地獲取、組織、運(yùn)用和共享保障知識(shí)，并以可機(jī)器處理的、一致理解的、自動(dòng)感知的、主動(dòng)服務(wù)的、協(xié)作共享的方式為不同保障人員提供幫助，從而改善保障活動(dòng)處理過程，讓知識(shí)最大程度發(fā)揮作用?；谘b備保障的業(yè)務(wù)過程，提出了裝備保障知識(shí)管理三維模型，如圖2所示。

圖2 裝備保障知識(shí)管理模型

該模型包括了知識(shí)管理過程、保障行動(dòng)過程和基礎(chǔ)支撐體系3個(gè)方面，三者之間通過知識(shí)流實(shí)現(xiàn)交互。裝備保障知識(shí)管理三維模型以知識(shí)管理過程為核心，以保障業(yè)務(wù)過程為主線，以裝備保障工作具體內(nèi)容為基礎(chǔ)支撐，3個(gè)方面協(xié)同一致，共同實(shí)現(xiàn)裝備保障知識(shí)的獲取、組織、運(yùn)用和共享等管理過程。

2.3 基于本體的裝備保障知識(shí)管理框架

基于本體的裝備保障知識(shí)管理是一個(gè)系統(tǒng)工程，通過信息技術(shù)、知識(shí)管理系統(tǒng)和學(xué)習(xí)型軍隊(duì)等方面的協(xié)同運(yùn)作，最終實(shí)現(xiàn)裝備保障知識(shí)的持續(xù)累積和高效運(yùn)用。本文嘗試將本體技術(shù)引入到裝備保障知識(shí)管理中，裝備保障領(lǐng)域本體為各種知識(shí)提供了進(jìn)行統(tǒng)一理解的基礎(chǔ)。在裝備保障實(shí)踐過程中，通過裝備保障知識(shí)管理系統(tǒng)可以更加準(zhǔn)確、快速、全面地獲取、組織、運(yùn)用和共享需要的知識(shí)，從而提高保障活動(dòng)效率，促進(jìn)保障能力的生成。因此，本文提出基于本體的裝備保障知識(shí)管理總體框架，主要包括4個(gè)層次和2個(gè)對(duì)象，如圖3所示。

圖3 基于本體的裝備保障知識(shí)管理總體框架

4個(gè)層次從下到上依次為數(shù)據(jù)層、接口層、管理層和應(yīng)用層，其中，數(shù)據(jù)層主要提供包含裝備保障知識(shí)管理對(duì)象的各種知識(shí)庫，接口層提供對(duì)知識(shí)庫進(jìn)行訪問的各種輸入輸出接口，管理層包含裝備保障知識(shí)管理過程的各項(xiàng)活動(dòng)，應(yīng)用層則是對(duì)裝備保障知識(shí)的各種實(shí)踐運(yùn)用。2個(gè)對(duì)象中，一個(gè)是裝備保障領(lǐng)域本體，它是實(shí)現(xiàn)基于本體對(duì)裝備保障知識(shí)進(jìn)行管理的基礎(chǔ)，另一個(gè)是裝備保障知識(shí)管理系統(tǒng)，它是實(shí)施裝備保障知識(shí)管理的有力工具。

3 基于本體的裝備保障知識(shí)管理活動(dòng)

裝備保障實(shí)踐過程由不同的保障活動(dòng)組成，不同的保障活動(dòng)由保障人員具體實(shí)施，各種裝備保障知識(shí)管理活動(dòng)貫穿其中。在不同的裝備保障實(shí)踐中，各種裝備保障知識(shí)不斷發(fā)展和完善，知識(shí)體系也不斷升級(jí)，呈現(xiàn)出螺旋上升的過程，如圖4所示。

圖4 裝備保障知識(shí)管理活動(dòng)模型

從圖中可以看出，發(fā)現(xiàn)裝備保障知識(shí)缺口是裝備保障知識(shí)進(jìn)一步發(fā)展和完善的動(dòng)力和開端，當(dāng)知識(shí)庫中的知識(shí)無法解決人員遇到的實(shí)際問題時(shí)，開始新一輪的知識(shí)管理活動(dòng)。

3.1 裝備保障知識(shí)獲取

裝備保障知識(shí)獲取是對(duì)已有知識(shí)的收集、整理、加工，完成裝備保障信息向裝備保障知識(shí)的轉(zhuǎn)換［11］，包括對(duì)知識(shí)源的辨識(shí)、抽取、轉(zhuǎn)化和新知識(shí)的評(píng)價(jià)等過程。裝備保障知識(shí)獲取是裝備保障知識(shí)管理活動(dòng)的基礎(chǔ)，只有獲得了大量高質(zhì)量的知識(shí)，才能夠解決保障過程中遇到的各種問題?；跇I(yè)務(wù)過程的各類裝備保障知識(shí)具有不同的來源和特點(diǎn)，需要首先研究不同類型知識(shí)的結(jié)構(gòu)，然后采用不同的方法進(jìn)行獲取。面對(duì)海量的信息源和知識(shí)源，僅僅依靠傳統(tǒng)的人工獲取方法已不能滿足需要，必須結(jié)合各種智能技術(shù)來提高裝備保障知識(shí)獲取的效率和效益。

3.2 裝備保障知識(shí)組織

獲取大量裝備保障知識(shí)后，如何對(duì)這些知識(shí)進(jìn)行有效組織，是知識(shí)管理活動(dòng)的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)和重要工作［12］。裝備保障知識(shí)的組織，首先要建立計(jì)算機(jī)和人共同約定的、共同認(rèn)可的裝備保障知識(shí)本體的形式化結(jié)構(gòu)，然后建立其表示模型，最后采用本體表示語言進(jìn)行實(shí)例化，從而清晰地表達(dá)裝備保障知識(shí)的語義內(nèi)涵和語義關(guān)系，一方面便于計(jì)算機(jī)編碼、存儲(chǔ)和處理，另一方面便于各類保障人員對(duì)知識(shí)建立統(tǒng)一的理解和認(rèn)識(shí)，從而實(shí)現(xiàn)以可機(jī)器處理的、一致理解的方式為保障人員提供幫助。

3.3 裝備保障知識(shí)運(yùn)用

知識(shí)運(yùn)用主要表現(xiàn)在對(duì)知識(shí)的檢索、推送、重用和保護(hù)等方面［13］。裝備保障知識(shí)的價(jià)值取決于是否得到運(yùn)用，知識(shí)的有效運(yùn)用是知識(shí)管理活動(dòng)最重要、最根本的目標(biāo)。裝備保障知識(shí)運(yùn)用主要包括知識(shí)的檢索和推送2個(gè)方面。裝備保障知識(shí)檢索是被動(dòng)的知識(shí)運(yùn)用方法，利用知識(shí)本體的語義內(nèi)涵和語義關(guān)系，通過知識(shí)需求的語義約束擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)知識(shí)的語義擴(kuò)展檢索，提高查全率和查準(zhǔn)率，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速、全面地為保障人員提供幫助。裝備保障知識(shí)推送是主動(dòng)的知識(shí)運(yùn)用方法，通過建立本體用戶模型，以不同保障人員的不同知識(shí)需求為基礎(chǔ)，確定知識(shí)的推送內(nèi)容和推送對(duì)象，通過實(shí)現(xiàn)在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間將恰當(dāng)?shù)难b備保障知識(shí)主動(dòng)傳遞給最需要的保障人員，從而實(shí)現(xiàn)以自動(dòng)感知、主動(dòng)服務(wù)的方式為裝備保障人員提供幫助。

3.4 裝備保障知識(shí)共享

知識(shí)共享是為了便捷、高效運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中大量存在的動(dòng)態(tài)的、分布式的、異構(gòu)的知識(shí)資源。采用本體技術(shù)把明確定義的、計(jì)算機(jī)可理解和處理的語義信息嵌入到知識(shí)服務(wù)中，將裝備保障知識(shí)封裝成語義Web服務(wù)（即裝備保障知識(shí)服務(wù)），豐富其定位信息和內(nèi)容含義描述，能夠?qū)崿F(xiàn)裝備保障知識(shí)服務(wù)的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、匹配和組合。將裝備保障知識(shí)封裝成語義Web服務(wù)，首先要研究知識(shí)服務(wù)的語義描述模型，在此基礎(chǔ)上，研究裝備保障知識(shí)服務(wù)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、匹配和組合的方法，最終建立分布式的裝備保障知識(shí)運(yùn)用和知識(shí)共享模式，從而實(shí)現(xiàn)以協(xié)作共享的方式為裝備保障人員提供幫助。

4 結(jié)束語

信息化條件下的裝備保障對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的影響越來越大，面臨的信息和知識(shí)越來越多，對(duì)裝備保障活動(dòng)的要求也越來越高，迫切需要對(duì)裝備保障知識(shí)進(jìn)行有效管理和高效運(yùn)用。

本文對(duì)本體技術(shù)和知識(shí)管理在裝備保障領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了研究，構(gòu)建了基于業(yè)務(wù)過程的裝備保障知識(shí)內(nèi)容體系，提出了基于本體的裝備保障知識(shí)管理總體框架，研究了管理活動(dòng)中的4個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。下一步需要構(gòu)建完善的基于業(yè)務(wù)流程的裝備保障知識(shí)庫，并對(duì)管理活動(dòng)中關(guān)鍵環(huán)節(jié)的具體實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行重點(diǎn)研究，解決裝備保障知識(shí)管理的實(shí)踐和應(yīng)用問題，最終提升裝備保障業(yè)務(wù)的水平和效率，促進(jìn)裝備保障能力生成。

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