協(xié)同物流的業(yè)務(wù)知識(shí)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鄧建新，陶 樂(lè)，范仁軍，蘇小根

（1.廣西大學(xué) 廣西制造系統(tǒng)與先進(jìn)制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530004；2.廣西大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，廣西 南寧 530004）

協(xié)同物流的業(yè)務(wù)知識(shí)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鄧建新1,2，陶 樂(lè)1,2，范仁軍1,2，蘇小根1,2

（1.廣西大學(xué) 廣西制造系統(tǒng)與先進(jìn)制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530004；2.廣西大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，廣西 南寧 530004）

為給協(xié)同物流運(yùn)營(yíng)提供便利，規(guī)范其運(yùn)營(yíng)知識(shí)管理并實(shí)現(xiàn)其業(yè)務(wù)自動(dòng)感知等，在前期得出的協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出基于本體來(lái)構(gòu)建協(xié)同物流的業(yè)務(wù)知識(shí)管理系統(tǒng)，分析了基于本體的協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)的構(gòu)成原理，建立了知識(shí)管理系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)；提出了協(xié)同物流業(yè)務(wù)本體的構(gòu)建思路，建立了協(xié)同物流業(yè)務(wù)本體的構(gòu)建方法、流程，并使用OWL構(gòu)建了本體；建立了該知識(shí)管理系統(tǒng)的技術(shù)邏輯結(jié)構(gòu)，選用Java、Jena等開(kāi)發(fā)了對(duì)應(yīng)的協(xié)同物流的業(yè)務(wù)知識(shí)管理系統(tǒng)。最后驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性。

協(xié)同物流；知識(shí)管理系統(tǒng)；本體；本體構(gòu)造；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 引言

協(xié)同物流是相關(guān)企業(yè)通過(guò)Internet等信息手段共享業(yè)務(wù)信息，并協(xié)調(diào)對(duì)應(yīng)商務(wù)活動(dòng)的物流運(yùn)營(yíng)方式。它具有整合資源、節(jié)約成本等優(yōu)勢(shì)，是現(xiàn)代物流的主要發(fā)展方向和主要組成部分之一[1]。隨著協(xié)同物流的思想深入人心，協(xié)同物流獲得了快速發(fā)展，突出表現(xiàn)在出現(xiàn)了大量支持協(xié)同物流發(fā)展的物流公共信息平臺(tái)，隨之通過(guò)協(xié)同物流方式開(kāi)展的物流業(yè)務(wù)越來(lái)越多，已經(jīng)拓展到了物流的運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、報(bào)關(guān)、包裝等方面。但協(xié)同物流運(yùn)營(yíng)的發(fā)展給協(xié)同物流業(yè)務(wù)本身帶了不確定性，主要體現(xiàn)在其服務(wù)對(duì)象、物流對(duì)象（如貨物）存在多樣化特征，每次運(yùn)作涉及的業(yè)務(wù)要求可能都不相同，這給運(yùn)營(yíng)者帶來(lái)挑戰(zhàn)，比如，面對(duì)未曾運(yùn)營(yíng)過(guò)的某類(lèi)貨物可能不知其適用的車(chē)輛類(lèi)型及其倉(cāng)儲(chǔ)、包裝要求。因此，為了保證物流的安全性、可靠性和高效，在物流業(yè)務(wù)開(kāi)展過(guò)程中，實(shí)施企業(yè)人員需要知道相關(guān)運(yùn)作知識(shí)并能隨之不斷快速更新[2]，以更好地發(fā)揮協(xié)同物流整合的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，協(xié)同物流運(yùn)營(yíng)中經(jīng)常還涉及到非物流專(zhuān)業(yè)的人員，如工商企業(yè)人員，他們對(duì)物流專(zhuān)業(yè)知識(shí)了解有限，運(yùn)營(yíng)處理中存在對(duì)一些信息、術(shù)語(yǔ)和標(biāo)準(zhǔn)理解上的差異。此外，隨著物流與日常生活越來(lái)越密切，人們也有了解和學(xué)習(xí)相關(guān)物流業(yè)務(wù)知識(shí)的需求，以更正確地選擇、監(jiān)督或開(kāi)展相應(yīng)物流服務(wù)。以上幾個(gè)方面都提出了物流業(yè)務(wù)知識(shí)規(guī)范和應(yīng)用方面的需求。

近幾年，物流行業(yè)的知識(shí)管理逐漸活躍，相關(guān)研究已覆蓋到物流企業(yè)、第三方物流、公共物流信息平臺(tái)等范圍，對(duì)知識(shí)的研究也逐漸深化，由最初的管理策略[3-4]到了實(shí)際管理[5-7]和挖掘運(yùn)用[8]，但面向協(xié)同物流的知識(shí)管理卻相對(duì)較少，制約了協(xié)同物流和平臺(tái)等的智能化應(yīng)用。如，桂學(xué)文等提出了知識(shí)管理在物流企業(yè)中的實(shí)施策略[4]；張立等針對(duì)應(yīng)急物流智能協(xié)作面臨的異構(gòu)信息融合與知識(shí)管理難題，結(jié)合應(yīng)急物流領(lǐng)域需求，建立了由概念集合、概念屬性、語(yǔ)義約束等要素組成的應(yīng)急物流本體模型，為應(yīng)急物流決策模型及算法應(yīng)用提供了知識(shí)支持[5]；陳俊梅等運(yùn)用工業(yè)4.0思想，構(gòu)建基于包裝等知識(shí)的智能制造物流系統(tǒng)平臺(tái)[6]；文獻(xiàn)[8]以港口物流流程為研究對(duì)象，研究了港口物流流程知識(shí)挖掘方法，提出了由物流控制流知識(shí)、物流數(shù)據(jù)流知識(shí)等四部分構(gòu)成的港口物流流程知識(shí)概念框架。為了規(guī)范協(xié)同物流信息共享和運(yùn)營(yíng)過(guò)程的知識(shí)，為相關(guān)人員提供業(yè)務(wù)知識(shí)和為物流業(yè)務(wù)自動(dòng)感知等提供基礎(chǔ)，前期我們專(zhuān)門(mén)研究了協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)，構(gòu)建了其知識(shí)結(jié)構(gòu)[2]。本文將在該知識(shí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，建立通過(guò)本體來(lái)進(jìn)行協(xié)同業(yè)務(wù)知識(shí)管理的方法、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并基于此開(kāi)發(fā)協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)管理系統(tǒng)。

2 協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)管理系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

2.1 基于本體的協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)構(gòu)成原理

協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)指與協(xié)同物流開(kāi)展過(guò)程相關(guān)的知識(shí)，主要包括業(yè)務(wù)的類(lèi)別及屬性知識(shí)、業(yè)務(wù)信息表達(dá)知識(shí)、業(yè)務(wù)運(yùn)作規(guī)則、支持業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)知識(shí)和業(yè)務(wù)運(yùn)作結(jié)果知識(shí)，具體有以下特點(diǎn)[2]：

（1）知識(shí)涉及面廣，但以術(shù)語(yǔ)、概念及其關(guān)系為主；

（2）涉及一些規(guī)則，比如特種貨物運(yùn)輸車(chē)類(lèi)型要求等運(yùn)作規(guī)則；

（3）概念及表達(dá)上有差異，不規(guī)范。在不同支持協(xié)同物流開(kāi)展的平臺(tái)或系統(tǒng)經(jīng)常使用不同的概念，其在物流業(yè)務(wù)信息表達(dá)等方面都存在差異，這就使得相關(guān)人員難以理解，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也無(wú)法實(shí)現(xiàn)互動(dòng)操作，最終制約了協(xié)同物流優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮。

知識(shí)管理中知識(shí)表示是最基礎(chǔ)的工作，知識(shí)表達(dá)有框架表示法、產(chǎn)生式表達(dá)法、面向?qū)ο蟊磉_(dá)法、本體模型等，各模型或方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。而表達(dá)、規(guī)范概念及其關(guān)系恰是本體的優(yōu)勢(shì)。因此，為了給協(xié)同物流運(yùn)作過(guò)程提供知識(shí)支持，同時(shí)規(guī)范涉及的概念，本文選用本體來(lái)組織其知識(shí)。即通過(guò)構(gòu)建協(xié)同物流業(yè)務(wù)本體，定義協(xié)同物流業(yè)務(wù)的概念及其屬性和彼此間的語(yǔ)義關(guān)系，并基于其較強(qiáng)的推理能力實(shí)現(xiàn)協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)應(yīng)用。

基于本體的優(yōu)勢(shì)，本體定義、更新的難度和協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)管理、共享的便利性，協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)管理系統(tǒng)只將協(xié)同物流業(yè)務(wù)本體作為知識(shí)組織的框架，主要知識(shí)的錄入和更新仍然在知識(shí)管理系統(tǒng)中進(jìn)行。協(xié)同物流業(yè)務(wù)本體只定義物流業(yè)務(wù)等概念及其關(guān)系以及車(chē)、貨匹配等公理,前者基本覆蓋業(yè)務(wù)的類(lèi)別及屬性知識(shí)、業(yè)務(wù)信息表達(dá)和業(yè)務(wù)運(yùn)作結(jié)果規(guī)范，后者基本覆蓋業(yè)務(wù)運(yùn)作規(guī)則和支持業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)知識(shí)。這樣協(xié)同物流業(yè)務(wù)本體能規(guī)范協(xié)同物流運(yùn)作過(guò)程涉及的概念及其關(guān)系，其關(guān)系和公理、函數(shù)等本身也是知識(shí)，但只屬于協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)的一部分，而該本體主要為協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)的組織、共享、檢索利用提供了支撐框架、模型和便利性，更具體的一些知識(shí)，如“什么是包裝”，需要通過(guò)協(xié)同物流本體的概念實(shí)例來(lái)表達(dá)。此外協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)還應(yīng)包括由這些知識(shí)推理得到的結(jié)果?；诒倔w的協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)構(gòu)成的原理如圖1所示。

圖1 基于本體的協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)構(gòu)成

2.2 功能結(jié)構(gòu)

協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)管理系統(tǒng)以協(xié)同物流業(yè)務(wù)本體為框架來(lái)組織知識(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的共享和其他應(yīng)用，同時(shí)起到規(guī)范相關(guān)概念的作用，這決定了系統(tǒng)應(yīng)能對(duì)知識(shí)進(jìn)行管理和更新。根據(jù)圖1，協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)中涉及的概念及其屬性、概念間的關(guān)系、車(chē)貨匹配等公理和函數(shù)由本體定義完成，協(xié)同物流業(yè)務(wù)本體的實(shí)例和基于這些知識(shí)依靠實(shí)際應(yīng)用推理得到的結(jié)果在知識(shí)管理系統(tǒng)中完成，同時(shí)，對(duì)應(yīng)一些新的概念或本體庫(kù)中未建立的概念，則需要重新加入本體，它們需要在知識(shí)管理系統(tǒng)中完成，即知識(shí)管理系統(tǒng)應(yīng)能對(duì)協(xié)同物流業(yè)務(wù)本體庫(kù)和協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)庫(kù)進(jìn)行管理和更新。綜合起來(lái)，其應(yīng)具備知識(shí)查詢(xún)、本體更新、知識(shí)管理、可視化顯示等功能，其功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

（1）知識(shí)查詢(xún)。是協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)應(yīng)用和共享的最主要目的，即能根據(jù)用戶(hù)的需求，給出對(duì)應(yīng)概念相關(guān)的知識(shí)，為協(xié)同物流的運(yùn)作提供便利。主要包括術(shù)語(yǔ)查詢(xún)和語(yǔ)義查詢(xún)，語(yǔ)義查詢(xún)更根據(jù)本體，更準(zhǔn)確地給出對(duì)應(yīng)知識(shí)。

（2）知識(shí)管理。主要對(duì)知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)進(jìn)行維護(hù)，一方面需要按照本體結(jié)構(gòu)添加實(shí)例等知識(shí)，進(jìn)行存儲(chǔ)；而當(dāng)本體發(fā)生改變時(shí)，知識(shí)結(jié)構(gòu)也相應(yīng)地要發(fā)生變化，因此需要對(duì)知識(shí)庫(kù)進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)。另一方面，隨著物流技術(shù)的不斷發(fā)展，物流業(yè)務(wù)知識(shí)也不斷地改變，需對(duì)涉及的物流知識(shí)進(jìn)行適時(shí)的更新，包括擴(kuò)充知識(shí)，對(duì)過(guò)時(shí)的知識(shí)進(jìn)行刪減、修改等，以保證知識(shí)庫(kù)的有效性。

（3）知識(shí)地圖。本體概念往往都是以專(zhuān)有的描述語(yǔ)言進(jìn)行描述，專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)，專(zhuān)用語(yǔ)言表述的本體以文件形式存儲(chǔ)，可讀性較差，普通用戶(hù)直接閱讀這些文件會(huì)存在理解障礙。而協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了便于掌握該知識(shí)結(jié)構(gòu)，方便瀏覽，需要提供知識(shí)地圖功能。該功能主要對(duì)本體文件進(jìn)行解析和可視化顯示，使用戶(hù)可以直觀(guān)、清楚地了解物流業(yè)務(wù)本體的相關(guān)信息和知曉協(xié)同物流業(yè)務(wù)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，避免了閱讀繁瑣的本體文件代碼，提高相關(guān)知識(shí)的普遍性，便于共享。

（4）本體更新。本體的建立是一個(gè)循環(huán)迭代、反饋遞進(jìn)的過(guò)程。本體更新即通過(guò)知識(shí)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)協(xié)同物流業(yè)務(wù)本體的修改、完善操作，包括概念、屬性和約束的更新。協(xié)同物流業(yè)務(wù)本體作為對(duì)應(yīng)知識(shí)管理和實(shí)現(xiàn)語(yǔ)義互操作的基礎(chǔ)，雖然要求較少改動(dòng)，但隨著物流技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)知識(shí)會(huì)不斷地發(fā)生變化，為保持該本體庫(kù)與領(lǐng)域知識(shí)發(fā)展一致，需要及時(shí)修改其本體框架，對(duì)本體概念、屬性及關(guān)系進(jìn)行豐富和完善，以保持本體描述的準(zhǔn)確和完整，滿(mǎn)足不斷變化的使用需求。

除以上主要功能外，系統(tǒng)還設(shè)計(jì)到用戶(hù)管理、系統(tǒng)初始化等功能，本處不再分析。但為了保證知識(shí)的共享和安全，對(duì)其用戶(hù)的用例進(jìn)行了分析，以更好地限制用戶(hù)權(quán)限分配。協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)管理系統(tǒng)應(yīng)基于Internet使用，所面向的用戶(hù)主要分為普通用戶(hù)和領(lǐng)域?qū)＜?。普通用?hù)主要使用知識(shí)，只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的查詢(xún)操作，主要用到的功能即導(dǎo)航輸出、知識(shí)地圖、術(shù)語(yǔ)查詢(xún)和語(yǔ)義查詢(xún)，不能對(duì)本體庫(kù)和知識(shí)庫(kù)進(jìn)行修改，如不收費(fèi)，無(wú)需登陸可直接使用；領(lǐng)域?qū)＜页擞玫狡胀ㄓ脩?hù)使用的功能外，還可以根據(jù)物流業(yè)務(wù)領(lǐng)域的知識(shí)結(jié)構(gòu)變化，對(duì)本體和知識(shí)進(jìn)行更新，所以系統(tǒng)還提供了知識(shí)管理和本體更新模塊，領(lǐng)域?qū)＜腋轮R(shí)和本體時(shí)需要登陸認(rèn)證。系統(tǒng)的基本用例如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)用例圖

3 協(xié)同物流業(yè)務(wù)本體的構(gòu)建

3.1 描述語(yǔ)言選擇

本體是一個(gè)共有概念的集合，建立了不同概念及其之間的關(guān)系，是規(guī)范概念和促進(jìn)概念互相理解的有利工具。把集中某專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域概念描述的本體稱(chēng)為領(lǐng)域本體。顯然，協(xié)同物流業(yè)務(wù)本體屬于領(lǐng)域本體。在領(lǐng)域本體的構(gòu)建過(guò)程中，描述語(yǔ)言為本體的構(gòu)建和維護(hù)提供了統(tǒng)一、通用且能被機(jī)器理解的表達(dá)形式。目前本體的描述語(yǔ)言有RDF和RDFS、OIL、KIF、OWL等。通過(guò)對(duì)比不同描述語(yǔ)言的特點(diǎn)和基于本文知識(shí)管理的原理，本文采用OWL DL描述語(yǔ)言，它是OWL定義的一個(gè)子集，有很強(qiáng)的語(yǔ)義表達(dá)能力，能清晰地描述協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)本體的類(lèi)、屬性及關(guān)系，更適用于描述現(xiàn)有的Web信息，并得到了W3C的有力支持。同時(shí)選擇斯坦福大學(xué)開(kāi)發(fā)的Protégé來(lái)構(gòu)建該協(xié)同物流業(yè)務(wù)的初始本體。

圖4 建立協(xié)同物流業(yè)務(wù)本體的流程

3.2 構(gòu)建方法

協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)除了存在大量的概念之外，很多概念都有較多的屬性，其次業(yè)務(wù)運(yùn)作知識(shí)的應(yīng)用需要推理等。這就要求在構(gòu)建協(xié)同物流業(yè)務(wù)本體時(shí)，需要對(duì)協(xié)同物流業(yè)務(wù)的概念及其屬性、關(guān)系進(jìn)行描述、約束，并賦予較強(qiáng)的推理能力。鑒于這種特點(diǎn)，將協(xié)同物流業(yè)務(wù)本體的構(gòu)建主要?jiǎng)澐譃橐?guī)劃、分析、實(shí)現(xiàn)、評(píng)價(jià)和維護(hù)五個(gè)階段，具體流程如圖4所示。5個(gè)階段中，規(guī)劃主要是確定該領(lǐng)域本體構(gòu)建的目的和本體構(gòu)建參考的物流業(yè)務(wù)知識(shí)的來(lái)源渠道。該本體的構(gòu)建目的主要是為協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)管理提供基礎(chǔ)框架，其次起到規(guī)范作用，因此其參考的物流業(yè)務(wù)知識(shí)主要來(lái)源于現(xiàn)有物流公共信息平臺(tái)、相關(guān)物流書(shū)籍和國(guó)家物流標(biāo)準(zhǔn)等。分析主要確定物流業(yè)務(wù)領(lǐng)域知識(shí)的結(jié)構(gòu)，建立知識(shí)類(lèi)別、概念及其關(guān)系，及近似本體的框架。利用Protégé構(gòu)建物流業(yè)務(wù)本體，形成OWL描述文件。評(píng)價(jià)主要涉及兩方面的內(nèi)容：（1）檢驗(yàn)構(gòu)建的本體是否滿(mǎn)足本體的構(gòu)建原則，所定義的概念及其屬性和關(guān)系是否已經(jīng)完成，術(shù)語(yǔ)是否規(guī)范化等，并利用OWL推理引擎進(jìn)行一致性檢查；（2）對(duì)本體文件進(jìn)行評(píng)估，確定所建本體是否滿(mǎn)足前面描述的應(yīng)用需要。并根據(jù)結(jié)果調(diào)整優(yōu)化。維護(hù)主要在知識(shí)管理系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，根據(jù)物流行業(yè)的變化和發(fā)展，及用戶(hù)的查詢(xún)需求等對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。即本處構(gòu)建的本體主要是一個(gè)基礎(chǔ)的初始本體。

3.3 基于OWL的協(xié)同物流業(yè)務(wù)本體描述

根據(jù)前期獲取的協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)結(jié)構(gòu)在protégé中構(gòu)建協(xié)同物流業(yè)務(wù)本體，基本方法如下：以物流業(yè)務(wù)為根，物流服務(wù)、物流對(duì)象、物流主體、物流設(shè)備、物流業(yè)務(wù)水平和地理等六個(gè)概念作為其子概念構(gòu)建一級(jí)概念，運(yùn)輸服務(wù)、配送服務(wù)、倉(cāng)儲(chǔ)服務(wù)等作為物流服務(wù)的子概念形成二級(jí)概念；將不同貨物類(lèi)別、車(chē)輛等分類(lèi)的概念作為互斥類(lèi)處理；將貨物名稱(chēng)等屬性作為貨物數(shù)值屬性來(lái)定義；將貨物與車(chē)輛的運(yùn)作匹配關(guān)系通過(guò)約束關(guān)系來(lái)描述，并將其連接起來(lái)，而“車(chē)牌號(hào)”與“車(chē)輛”的關(guān)系，則通過(guò)基數(shù)約束來(lái)規(guī)定一輛車(chē)只能有一個(gè)車(chē)牌號(hào)。建成后可生成了相應(yīng)的OWL文件，片段如下[9]，其中L表示設(shè)定的URL。

該片段通過(guò)標(biāo)簽〈owl：Class〉和〈rdfs：subClassOf〉來(lái)描述了本體中“運(yùn)輸服務(wù)與物流服務(wù)”父子關(guān)系，定義了“車(chē)輛”的“車(chē)輛載重”屬性，并設(shè)置屬性的定義域和值域；通過(guò)約束屬性“carried”把“貨物”和“車(chē)輛”連接起來(lái)。

4 協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)架構(gòu)

4.1 體系結(jié)構(gòu)

為了實(shí)現(xiàn)協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)管理系統(tǒng)對(duì)協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)的組織、共享等目標(biāo)，提出系統(tǒng)采用Browser/Server模式來(lái)實(shí)現(xiàn)，用戶(hù)通過(guò)Internet即可訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)，獲取對(duì)應(yīng)知識(shí)，提高知識(shí)共享和管理的便利性。為此，整個(gè)系統(tǒng)的邏輯框架包括四層，分別是用戶(hù)層、界面層、業(yè)務(wù)功能層和存儲(chǔ)層?？傮w框架設(shè)計(jì)如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)形成的邏輯結(jié)構(gòu)

（1）用戶(hù)層。包含系統(tǒng)的用戶(hù)。系統(tǒng)的實(shí)際角色主要由專(zhuān)家用戶(hù)、普通用戶(hù)和系統(tǒng)管理員組成。專(zhuān)家用戶(hù)和普通用戶(hù)使用情況如圖3所示。系統(tǒng)管理員則是維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的用戶(hù)。專(zhuān)家用戶(hù)和系統(tǒng)管理員角色需登陸才能使用系統(tǒng)。

（2）界面層。是用戶(hù)與知識(shí)管理系統(tǒng)交流的通道和接口，面向系統(tǒng)的所有用戶(hù)，通過(guò)瀏覽器來(lái)重構(gòu)系統(tǒng)界面，用于顯示知識(shí)和接收用戶(hù)輸入數(shù)據(jù)。包括信息顯示和知識(shí)查詢(xún)、用戶(hù)構(gòu)建、編輯本體等操作的圖形化界面。

（3）業(yè)務(wù)功能層。該層主要解析本體和根據(jù)進(jìn)行知識(shí)組織、查詢(xún)和推理，主要涉及兩方面的業(yè)務(wù)處理：①為知識(shí)共享和管理服務(wù)，涉及系統(tǒng)知識(shí)查詢(xún)和管理、知識(shí)地圖以及用戶(hù)管理模塊和本體更新模塊，這部分功能直接與界面層進(jìn)行交互，即有對(duì)應(yīng)操作界面。知識(shí)查詢(xún)模塊等功能如前所述；②實(shí)現(xiàn)本體與知識(shí)的交互，本體與存儲(chǔ)層交互以及知識(shí)推理處理，是后臺(tái)運(yùn)行的服務(wù)，不面向用戶(hù)，因此無(wú)操作界面，主要包括本體解析、本體推理模塊、本體存儲(chǔ)和知識(shí)發(fā)現(xiàn)等功能。這樣一方面可以將知識(shí)經(jīng)過(guò)處理后或更新的本體存儲(chǔ)在本體庫(kù)，另一方面可從規(guī)則庫(kù)以及知識(shí)庫(kù)中獲取知識(shí)，以便用戶(hù)的搜索、瀏覽和利用。

（4）存儲(chǔ)層。存儲(chǔ)著本體、知識(shí)庫(kù)和用戶(hù)等數(shù)據(jù)。由一個(gè)本體庫(kù)、規(guī)則庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)組成。本體庫(kù)是整個(gè)框架系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，用于存放維護(hù)領(lǐng)域基本概念信息等；而規(guī)則庫(kù)則存儲(chǔ)的是領(lǐng)域知識(shí)規(guī)則。

4.2 界面結(jié)構(gòu)

基于以上功能結(jié)構(gòu)和體系結(jié)構(gòu)，確定實(shí)現(xiàn)的知識(shí)管理系統(tǒng)的界面結(jié)構(gòu)如圖6所示，即一級(jí)功能對(duì)應(yīng)知識(shí)查詢(xún)等模塊，二級(jí)功能對(duì)應(yīng)其下的術(shù)語(yǔ)查詢(xún)等子模塊，二級(jí)功能根據(jù)對(duì)一級(jí)功能的選擇操作動(dòng)態(tài)顯示，操作區(qū)則根據(jù)對(duì)二級(jí)功能的操作顯示對(duì)應(yīng)內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)內(nèi)容的編輯等操作。

圖6 協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)管理系統(tǒng)界面結(jié)構(gòu)

5 設(shè)計(jì)驗(yàn)證

選擇 Java，Jena、SPARQL（Simple Protocol and RDF Query Language）等語(yǔ)言或接口工具，使用SQL Sever作為數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)以上設(shè)計(jì)，成功實(shí)現(xiàn)了協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)管理系統(tǒng)。示例界面如圖7所示，并以煙花等為例，進(jìn)行測(cè)試，顯示不但可以實(shí)現(xiàn)知識(shí)（實(shí)例）的添加、規(guī)范管理，更可以利用知識(shí)進(jìn)行業(yè)務(wù)推理，滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)的需求。已將其成功應(yīng)用在了物流業(yè)務(wù)的個(gè)性化服務(wù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)上。

圖7 協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)管理系統(tǒng)示例界面

圖7中左邊即是根據(jù)本體形成的物流業(yè)務(wù)知識(shí)框架，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)關(guān)系的可視化，又規(guī)范了知識(shí)，右邊則可以對(duì)其本體更新。

圖8 系統(tǒng)功能實(shí)例

圖8（a）顯示了基于該系統(tǒng)的知識(shí)地圖和知識(shí)添加實(shí)例（縮減了部分屬性）；圖8（b）展示了基于系統(tǒng)知識(shí)語(yǔ)義查詢(xún)、推理應(yīng)用的實(shí)例。該語(yǔ)義查詢(xún)實(shí)例根據(jù)添加的車(chē)輛，結(jié)合設(shè)計(jì)的本體的貨物、車(chē)輛的公理關(guān)系，自動(dòng)根據(jù)“煙花”類(lèi)型確定運(yùn)輸煙花的車(chē)輛，為實(shí)現(xiàn)協(xié)同業(yè)務(wù)的自動(dòng)化、可靠性運(yùn)營(yíng)提供便利。

6 結(jié)論

協(xié)同物流運(yùn)作過(guò)程中涉及大量的業(yè)務(wù)知識(shí)，影響業(yè)務(wù)運(yùn)作的效率和貨物的安全性等，相關(guān)業(yè)務(wù)人員都提出了協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)的獲取需求。本文研究了基于本體來(lái)構(gòu)建協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)管理系統(tǒng)的方法，建立了協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)管理系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)、體系結(jié)構(gòu)和協(xié)同物流業(yè)務(wù)本體，并實(shí)現(xiàn)了該知識(shí)管理系統(tǒng)?；诒倔w的協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)管理系統(tǒng)以協(xié)同物流業(yè)務(wù)本體為知識(shí)組織框架，協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)主要通過(guò)協(xié)同物流業(yè)務(wù)本體的概念屬性、公理和以本體為基礎(chǔ)的實(shí)例、推理結(jié)果來(lái)重新構(gòu)成。協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)管理系統(tǒng)的功能主要包括知識(shí)查詢(xún)、知識(shí)管理、知識(shí)地圖、本體更新四個(gè)部分。該系統(tǒng)為協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)提供了管理、運(yùn)用、共享的框架，不但規(guī)范了協(xié)同物流業(yè)務(wù)知識(shí)，也使得不同類(lèi)別知識(shí)之間能夠相互關(guān)聯(lián)，使計(jì)算機(jī)能夠理解這些內(nèi)在的關(guān)系并具有一定的推理能力，為推動(dòng)協(xié)同物流自動(dòng)化、智能應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

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Design of Knowledge Management System for Collaborative Logistics Business

Deng Jianxin1,2,Tao Le1,2,Fan Renjun1,2,Su Xiaogen1,2
(1.Guangxi Key Laboratory for Manufacturing System&Advanced Manufacturing Technology,Guangxi University,Nanning 530004;2.School of Mechanical Engineering,Guangxi University,Nanning 530004,China)

In this paper,in order to provide facility to collaborative logistics operation,regulate the relevant operational knowledge and realize automatic operational perception and on the basis of the knowledge structure of the collaborative logistics business obtained previously,we proposed to build the knowledge management system for the collaborative logistics business based on ontology,analyzed the composition and working principle of the ontology-based knowledge of the collaborative logistics business and established the functional structure of the knowledge management system.Next,we presented the line of thinking,method and process for the establishment of the ontology of the collaborative logistics business and used OWL to build its ontology.At the end,we set up the technical and logical structure of the knowledge management system,developed it using Java,Jena,etc.,and verified the feasibility of its design.

collaborative logistics;knowledge management system;ontology;ontological construct;system design

F253.9

A

1005-152X(2017)06-0072-06

10.3969/j.issn.1005-152X.2017.06.019

2017-04-05

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下面向資源利用優(yōu)化的物流業(yè)務(wù)自發(fā)現(xiàn)技術(shù)研究”（71562002）；廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目“面向資源利用優(yōu)化的物流業(yè)務(wù)協(xié)同感知模型研究”（2014GXNSFBA118281）

鄧建新（1979-），通訊作者，男，四川廣安人，博士，副教授，主要研究方向：制造系統(tǒng)及其信息學(xué)、物流信息學(xué)、精益物流。