摘 要:首先分析了當(dāng)前管理系統(tǒng)開發(fā)過程中存在的重復(fù)規(guī)劃問題，然后對管理系統(tǒng)開發(fā)所采用的本體和工作流進(jìn)行了研究。對本體建模常用的IDEF-5方法和工作流建模常用的Petri網(wǎng)方法進(jìn)行了修改，針對網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用需要進(jìn)行了本體建模和工作流建模，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)開發(fā)過程中所建立的本體庫在教務(wù)管理系統(tǒng)、學(xué)生學(xué)籍管理系統(tǒng)等的建立過程中具有實(shí)用價(jià)值。該系統(tǒng)的開發(fā)過程對管理系統(tǒng)建立過程中存在的重復(fù)規(guī)劃問題的解決具有參考意義。

關(guān)鍵詞:本體; 工作流; 建模; 管理系統(tǒng); 網(wǎng)絡(luò)工程

中圖分類號:TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)10-0046-03

Management System of Networks Engineering Experiment

Training based on Ontology and Workflow

WANG Ya-wen， RONG Xiao-feng

(College of Computer Science Engineering， Xi’an Technological University， Xi’an 710032，China)

Abstract:The repetitive layout problem existing in the process of the development of management system was analyzed. After that two new techniques of ontology and workflow were studied， the IDEF-five methods usually used in the modeling of ontology and the Petri net methods usually used in the modeling of workflow were improved， the ontology and workflow were modeled according to the actual application of management system of networks engineering experiment training， and the management system of networks engineering experiment training was developed under this condition. The ontology database established in the development process of this system can also be used in the development of teaching management system， students qualification management system and so on. The development of this system has the reference significance to the repetitive layout problem in the development of management systems.

Keywords:ontology; workflow; modeling; management system; network engineering

為了提高工作效率，國內(nèi)高校已經(jīng)推行網(wǎng)絡(luò)化辦公，根據(jù)工作的需要，很多高校都相繼建立了教務(wù)管理系統(tǒng)、科研管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)、學(xué)生學(xué)籍管理系統(tǒng)等一系列網(wǎng)上辦公系統(tǒng)。因?yàn)檫@些系統(tǒng)是由不同的部門建立，來滿足各部門各自的工作需要，因此每個(gè)系統(tǒng)在建立時(shí)都很少考慮與其他系統(tǒng)之間的聯(lián)系，比如，教務(wù)管理系統(tǒng)由教務(wù)處建立，科研管理系統(tǒng)由科研處建立，這兩個(gè)系統(tǒng)都是針對學(xué)校的師生，系統(tǒng)的用戶是一樣的，系統(tǒng)常用的功能和操作也是相似的。如果沒有考慮到這些，每個(gè)部門都各自建立自己的系統(tǒng)，這樣必然造成系統(tǒng)的重復(fù)規(guī)劃，造成很大的人力和財(cái)力浪費(fèi)。在進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，充分考慮各個(gè)系統(tǒng)之間的聯(lián)系和減少重復(fù)規(guī)劃所帶來的浪費(fèi)則是需要研究的重點(diǎn)和方向。本文根據(jù)網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用需要，采用改進(jìn)的本體和工作流的建模方法進(jìn)行建模，開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)的開發(fā)對解決管理系統(tǒng)建立過程中存在的重復(fù)規(guī)劃問題具有參考意義。

1 技術(shù)背景

工作流技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)使業(yè)務(wù)流程全部或者部分自動化。在此過程中，將文檔、信息或任務(wù)按照預(yù)定的規(guī)則傳遞，企業(yè)人員、已有軟件之間互相協(xié)調(diào)工作，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)的整體目標(biāo)[1-3]。工作流技術(shù)提高了知識應(yīng)用的效率，降低了運(yùn)行成本，但是在實(shí)際應(yīng)用中，每個(gè)領(lǐng)域?qū)ν瑯邮聞?wù)的認(rèn)知水平和知識表示方法存在不同:關(guān)注點(diǎn)不同，導(dǎo)致對同一事務(wù)的認(rèn)知重點(diǎn)不同;知識水平不同，導(dǎo)致對同一事務(wù)的認(rèn)知程度不同;實(shí)際需要不同，導(dǎo)致對事務(wù)的知識表示方法和文件存儲格式不同，這也導(dǎo)致了在知識共享方面存在很大困難。正是因?yàn)橐陨蠁栴}的存在，工作流在實(shí)際應(yīng)用時(shí)優(yōu)勢不能得到很好的發(fā)揮。本體的出現(xiàn)，很好地解決了知識共享的問題。

本體最初是哲學(xué)上的一個(gè)概念，后來被應(yīng)用到計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，它是共享概念模型中明確的形式化規(guī)范說明[4]，其目標(biāo)是捕獲相關(guān)領(lǐng)域的知識，提供對該領(lǐng)域知識的共同理解，確定該領(lǐng)域內(nèi)共同認(rèn)可的詞匯，并從不同層次的形式化模式上給出這些詞匯(術(shù)語)和詞匯間相互關(guān)系的明確定義[5-7]。利用本體可以避免對同一事物描述的差異性，提高知識表示的準(zhǔn)確性，有效地解決了知識管理中文件數(shù)據(jù)格式不一致以及缺乏結(jié)構(gòu)性、跨部門之間對同一事物的分類及特性認(rèn)知的差異以及關(guān)系定義的不明確等問題。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)框架

網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)的整體框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框架

數(shù)據(jù)庫為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)格式定義，存儲實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、成績和用戶實(shí)例等信息。

數(shù)據(jù)庫引擎負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存取的異常處理以及底層數(shù)據(jù)庫接口調(diào)用功能的封裝。

工作流引擎通過過程定義解析、工作流過程控制、工作流活動控制和資源管理，完成對業(yè)務(wù)過程的控制和業(yè)務(wù)活動的調(diào)度;完成對用戶角色和相關(guān)應(yīng)用程序等資源的管理;完成數(shù)據(jù)庫與XML文檔之間的數(shù)據(jù)交換，接收工作流啟動者選定的各個(gè)相關(guān)處理步驟中所涉及的用戶列表來生成工作流實(shí)例，并控制過程實(shí)例的創(chuàng)建、激活、掛起、終止等。應(yīng)用服務(wù)組件負(fù)責(zé)具體應(yīng)用與工作流之間的匹配。它與具體的應(yīng)用有關(guān)，與具體的實(shí)現(xiàn)技術(shù)以及編程語言無關(guān)。本體庫是本體數(shù)據(jù)庫的簡稱。本體庫負(fù)責(zé)本體的存儲、標(biāo)識、版本化、分類，同時(shí)在新的本體被添加進(jìn)來時(shí)負(fù)責(zé)新舊本體的兼容。

本體知識定義是以本體論為基礎(chǔ)建立的，它負(fù)責(zé)驗(yàn)證用戶輸入信息的正確性，同時(shí)根據(jù)具體應(yīng)用調(diào)用相應(yīng)的本體，能夠改善不同應(yīng)用中對本體詞匯的差異性。

2.2 本體建模

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)實(shí)際使用的需要，從系統(tǒng)用戶角度出發(fā)，采用改進(jìn)的IDEF-5[8]本體建模方法，建立了管理人員、教師和學(xué)生3個(gè)本體，如圖2所示。3個(gè)本體之間的相互關(guān)系如圖3所示。對每一個(gè)本體，可以建立如圖4所示的本體描述概要表。圖3中每2個(gè)本體之間的操作關(guān)系可以在本體描述概要表中進(jìn)行查找。由圖3可以看到，管理人員本體可以對其他2個(gè)本體進(jìn)行相應(yīng)的操作，教師本體可以對學(xué)生本體進(jìn)行相應(yīng)的操作，學(xué)生本體只能對自身進(jìn)行相應(yīng)的操作。由于篇幅所限，其他的本體信息這里不再列出。

圖2 系統(tǒng)中所建立的本體示意圖

圖3 本體關(guān)系示意圖

名稱:管理人員本體分析人:王亞文審核人:容曉峰

版本:1.0審核開始時(shí)間:2009-08-16審核結(jié)束時(shí)間:2009-08-31

目的:開發(fā)管理人員本體

與其他本體的關(guān)系:系統(tǒng)中權(quán)限最大的本體，能夠?qū)處煴倔w和學(xué)生本體進(jìn)行操作

觀點(diǎn)所有者:系統(tǒng)開發(fā)人員

操作權(quán)限列表

添加其他管理人員(▲) 添加教師 添加學(xué)生

刪除其他管理人員(▲) 刪除教師 刪除學(xué)生

修改其他管理人員信息(▲) 修改教師信息 修改學(xué)生信息

設(shè)置其他管理人員權(quán)限(▲) 設(shè)置教師權(quán)限 設(shè)置學(xué)生權(quán)限

修改自身信息 實(shí)訓(xùn)成績更改管理 實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理

…

注:標(biāo)有▲記號的權(quán)限表示只有系統(tǒng)管理員(超級管理員)具有

圖4 管理人員本體描述概要表

這里對IDEF-5本體建模方法進(jìn)行了改進(jìn)，主要改進(jìn)為:在本體描述概要表中增加了操作權(quán)限列表，以方便對每個(gè)用戶本體的操作權(quán)限進(jìn)行定義;在本體關(guān)系中增加了自操作，以滿足實(shí)際的需要。

該系統(tǒng)本體以O(shè)WL DL描述邏輯為基礎(chǔ)，利用Protégé 3.1.1應(yīng)用程序作為本體的設(shè)計(jì)和開發(fā)工具，建立系統(tǒng)用戶本體。管理人員本體的描述如下(其他略):

xatu.edu.cn/wanggong/XMLSchema#int\" />

xatu.edu.cn/wanggong/XMLSchema#string\" />

…

2.3 工作流建模

工作流技術(shù)中的核心工作是工作流模型的建立。由于Petri網(wǎng)[9-10]具有直觀的圖形表示、形式化的語義、狀態(tài)和事件的顯示表示以及豐富的數(shù)學(xué)分析技術(shù)等特點(diǎn)，尤其適合工作流程管理領(lǐng)域的建模需求，因此這里采用基于Petri網(wǎng)的建模方法?；赑etri網(wǎng)的工作流建模方法中事務(wù)的參與者只有一個(gè)，根據(jù)實(shí)際需要，對模型進(jìn)行了修改，完全依照實(shí)際事務(wù)的執(zhí)行過程，同時(shí)將事務(wù)的參與者增加到兩至三個(gè)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)使用的需要，可以建立學(xué)生實(shí)驗(yàn)工作流模型、成績修改工作流模型、實(shí)驗(yàn)添加工作流模型等若干個(gè)工作流模型。由于篇幅所限，僅列出學(xué)生實(shí)驗(yàn)工作流模型示意圖如圖5所示。

圖5 學(xué)生實(shí)驗(yàn)工作流模型

圖5所示的學(xué)生實(shí)驗(yàn)工作流模型基本反映了學(xué)生參加實(shí)驗(yàn)并獲得實(shí)驗(yàn)成績的整個(gè)過程。這里需要注意的是學(xué)生提交完實(shí)驗(yàn)結(jié)果后可以選擇做其他實(shí)驗(yàn)，教師若沒有完成實(shí)驗(yàn)成績的提交則要反復(fù)提交實(shí)驗(yàn)成績才能完成整個(gè)工作流。

3 本體庫的共享

網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)所建立的本體庫中詳細(xì)定義了系統(tǒng)各種類型的用戶以及他們之間的關(guān)系，定義了各種用戶的權(quán)限和他們相應(yīng)的操作，這些內(nèi)容都對應(yīng)相應(yīng)的程序代碼。如果后續(xù)要建立教務(wù)管理系統(tǒng)、學(xué)生學(xué)籍管理系統(tǒng)等系統(tǒng)時(shí)，這里所建立的本體可以拿來直接使用或者稍加修改后再使用，這樣即可減少重復(fù)規(guī)劃所帶來的浪費(fèi)。

4 結(jié) 語

將工作流技術(shù)與本體結(jié)合起來，有效地解決了工作流技術(shù)使用過程中認(rèn)識的差異性和知識共享的問題。設(shè)計(jì)開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)運(yùn)行良好，所建立的本體庫在將來教務(wù)管理系統(tǒng)、學(xué)生學(xué)籍管理系統(tǒng)中具有實(shí)用價(jià)值。該系統(tǒng)的開發(fā)過程對解決管理系統(tǒng)建立過程中存在的重復(fù)規(guī)劃問題有參考意義。

參考文獻(xiàn)

[1]史美林，楊光信，向勇，等.WFMS:工作流管理系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，1999，22(3):325-334.

[2]王重英.基于規(guī)則引擎的工作流系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2009，32(12):42-44.

[3]趙樹林，張璟，李軍懷，等.基于工作流的辦公自動化系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)，2009，26(5):135-137.

[4]鄒國兵，向陽.基于領(lǐng)域本體的信息搜索模型[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2009，34(4):545-549.

[5]鄧志鴻，唐世渭，張銘，等.Ontology研究綜述[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2002，38(5):730-738.

[6]柴艷妹，朱小燕.家庭數(shù)碼照片管理領(lǐng)域的本體建模研究[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2009，26(6):2270-2072.

[7]段壽建，夏幼明，甘健侯.基于本體和Lucene的語義檢索模型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2009，32(12):36-38.

[8]BENJAMIN P C， MENZEL C P， MAYER M R， et al. IDEF5 method report[EB/OL]. [2009-09-06]. http://www.idef.com/idef5.pdf.

[9]宋小勇.基于工作流技術(shù)的醫(yī)療過程管理系統(tǒng)[D].長春:吉林大學(xué)，2009.

[10]肖軍，鄧海鴻，周春貴，等.基于Petri網(wǎng)的工作流過程模型及資源分布分析[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2009，26(7):2593-2597.