鄒一波 李清雨 陳 明 葛 艷

(1.上海海洋大學(xué)信息學(xué)院， 上海 201306； 2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部漁業(yè)信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 201306)

0 引言

水產(chǎn)品極易被污染，其質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)高于其他類別食品[1]。危害分析及關(guān)鍵控制點(diǎn)(Hazard analysis critical control point, HACCP)是一種全面的、系統(tǒng)的控制體系，具有嚴(yán)格的記錄保持程序，可以降低食品行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)[2]，對水產(chǎn)品安全性和可靠性的提高也有積極的作用。因此研究HACCP計(jì)劃的信息化、數(shù)字化應(yīng)用，對于提升生產(chǎn)和銷售環(huán)節(jié)的安全性和可靠性有積極的作用。

目前，已有眾多研究者開展了這方面的研究[3-13]。但這些研究主要集中于HACCP計(jì)劃的信息化應(yīng)用、HACCP計(jì)劃的優(yōu)化或者各種新興信息技術(shù)和HACCP計(jì)劃的結(jié)合應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，還出現(xiàn)了有關(guān)HACCP的應(yīng)用研究[14-16]。但針對如何把HACCP計(jì)劃中的知識作完整的數(shù)字化提取，實(shí)現(xiàn)HACCP計(jì)劃的知識表達(dá)和推理，相關(guān)研究還不多。

為提高水產(chǎn)品流通過程中的質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)信息化管理水平，本文將生食牡蠣HACCP計(jì)劃(無特別說明，下文均用HACCP指代生食牡蠣HACCP)與語義建模相結(jié)合，提出基于生食牡蠣加工HACCP計(jì)劃的語義基礎(chǔ)模型(HACCP semantic base model，HSBM)，用來實(shí)現(xiàn)知識提取、知識表示、知識建模以及知識推理，以語義的方式將HACCP計(jì)劃的知識固化到信息領(lǐng)域，為HACCP計(jì)劃的數(shù)字化應(yīng)用奠定語義基礎(chǔ)。

1 HACCP語義建模概述

1.1 生食牡蠣HACCP計(jì)劃概述

參照文獻(xiàn)[17]進(jìn)行生食牡蠣HACCP計(jì)劃的完整知識表示研究。

生食牡蠣HACCP計(jì)劃經(jīng)危害分析確定活牡蠣接收、干法冷藏、牡蠣肉儲存3個(gè)環(huán)節(jié)，分別從顯著危害(HA)、各預(yù)防措施的關(guān)鍵限值(CL)、監(jiān)控(CM)、糾偏行動(dòng)(CA)、驗(yàn)證(VE)、記錄(RE)6方面展開描述。其中每個(gè)環(huán)節(jié)從不同的危害角度，對與各環(huán)節(jié)、各危害相關(guān)的溫度、時(shí)間等作出要求，并對出現(xiàn)偏差可能會(huì)發(fā)生嚴(yán)重危害的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，如果監(jiān)控發(fā)現(xiàn)該點(diǎn)超出關(guān)鍵限值的要求，則對該操作進(jìn)行糾偏，通過每天審查監(jiān)控、糾偏記錄等方式進(jìn)行驗(yàn)證。另外，在計(jì)劃表中的每個(gè)操作都要進(jìn)行記錄，記錄也作為每個(gè)操作的憑證。具體的生食牡蠣HACCP計(jì)劃[17]如表1所示。

表1 生食牡蠣HACCP計(jì)劃Tab.1 HACCP schedule of raw oysters

1.2 HACCP語義建模基礎(chǔ)

HACCP語義建模過程就是對HACCP作知識提取、知識表示、知識建模以及知識推理的過程。HACCP計(jì)劃既有結(jié)構(gòu)化的知識，又有非結(jié)構(gòu)化的知識，并且涉及到工作流程問題，計(jì)劃內(nèi)容繁多，關(guān)系復(fù)雜，流程之間信息無法共享，因此準(zhǔn)確描述HACCP中的相關(guān)知識，加強(qiáng)機(jī)器對數(shù)據(jù)的理解，為后續(xù)的知識推理及實(shí)際應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)成為要解決的關(guān)鍵問題。

知識表示是使用合適的知識表示方法[18]對HACCP知識進(jìn)行分析整理，得到概念、關(guān)系、實(shí)例等相關(guān)知識，對知識進(jìn)行新的描述，使計(jì)算機(jī)能對生食牡蠣知識進(jìn)行有效的表達(dá)[19]。知識表示是知識建模與推理的基礎(chǔ)。

知識建模的過程實(shí)際上就是建立本體的過程，對HACCP計(jì)劃中的知識進(jìn)行科學(xué)的表示、獲取和組織。本體(Ontology)可有效地實(shí)現(xiàn)知識表示，得到可以被機(jī)器處理和共享的抽象模型[20]。它由概念、概念之間的關(guān)系以及概念之間的約束組成[21]。而OWL2(Ontology Web languag 2)是一種網(wǎng)絡(luò)本體語言，拓展了領(lǐng)域知識的表達(dá)和推理能力[22]，是一種針對領(lǐng)域知識而通用的建模語言，可實(shí)現(xiàn)與本體建模工具的交互[23-24]。

為了增強(qiáng)知識推理能力，在知識表示的基礎(chǔ)上，使用語義網(wǎng)規(guī)則語言(Semantic Web rule language,SWRL)建立規(guī)則，使用推理機(jī)獲取新的知識。

SWRL以邏輯形式來表達(dá)規(guī)則，根據(jù)已有知識得到隱含知識，具有較強(qiáng)的邏輯表達(dá)能力[25]和推理能力[26]。每條規(guī)則的基本語法[27]為

P1，P2，…，Pn→C′

(1)

式中，P1、P2、…、Pn以及C′都是基本命題，P1、P2、…、Pn這些基本命題之間是邏輯與的關(guān)系，它們統(tǒng)稱為前提，C′稱為結(jié)論。式(1)的含義是，如果前提P1、P2、…、Pn成立，則結(jié)論C′成立。

基本命題P還可以拓展為形如P(？x，？y)的限制式，此時(shí)，x、y可以是變量或?qū)嵗琍表示x、y之間的某種關(guān)系。

知識推理可以在知識建模的基礎(chǔ)上通過本體推理或規(guī)則推理獲取新的知識。

本體推理是通過概念的約束條件對本體模型中概念的推理，保證本體模型中概念的一致性。本體推理為規(guī)則推理提供前提條件，可使用HermiT、FaCT++等推理機(jī)實(shí)現(xiàn)。

2 HSBM模型概述

結(jié)合生食牡蠣業(yè)務(wù)流程與HACCP計(jì)劃特點(diǎn)，對HACCP計(jì)劃中的概念、關(guān)系、實(shí)例及規(guī)則等進(jìn)行提取設(shè)計(jì)本體模型，并借助本體建模工具實(shí)現(xiàn)該模型，形成生食牡蠣HACCP計(jì)劃的語義基礎(chǔ)模型(HSBM)，該模型的語義建模層次架構(gòu)如圖1所示。

按照不同的業(yè)務(wù)邏輯，該模型分為4層，自底向上分別是:領(lǐng)域知識層、知識表示層、知識建模層和知識推理層。

領(lǐng)域知識層是模型的基礎(chǔ)層，對內(nèi)容繁多、關(guān)系復(fù)雜的HACCP知識作梳理，該層為模型最底層，為上層系統(tǒng)和業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)提供領(lǐng)域知識支撐。知識表示層是模型的核心層，將領(lǐng)域知識用本體建模方法完成元素抽取。知識建模層是模型的實(shí)現(xiàn)層，對知識表示層抽象表達(dá)的知識作具體的本體描述。知識推理層是模型的補(bǔ)充層，按規(guī)則或約束條件實(shí)現(xiàn)知識的推理，得到新的知識，從而豐富HACCP計(jì)劃知識，形成概念化、形式化、結(jié)構(gòu)化的本體知識庫。

2.1 領(lǐng)域知識層

圍繞HACCP 計(jì)劃中的活牡蠣接收、干法冷藏、牡蠣肉儲存3個(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)，以及每個(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)覆蓋的顯著危害、關(guān)鍵限值、監(jiān)控內(nèi)容、糾偏行動(dòng)、驗(yàn)證和記錄來獲取相關(guān)知識。其中的典型知識分析如下：

(1)在活牡蠣接收、干法冷藏、牡蠣肉儲存各環(huán)節(jié)中，活牡蠣接收環(huán)節(jié)會(huì)有捕撈產(chǎn)生的捕撈標(biāo)識牌、捕撈許可證、捕撈時(shí)間牌等標(biāo)識，接收之后對牡蠣進(jìn)行簡單處理，進(jìn)入干法冷藏、儲存環(huán)節(jié)，要保證從捕撈到冷藏庫以及從冷藏庫到儲藏間運(yùn)輸過程中的食品安全性。

(2)活牡蠣接收包括致病菌污染、致病菌生長、環(huán)境化學(xué)污染、天然毒素4種顯著危害，針對各危害制定HACCP計(jì)劃；干法冷藏和牡蠣肉儲存環(huán)節(jié)確定致病菌生長為顯著危害，圍繞致病菌生長制定HACCP計(jì)劃。

(3)在實(shí)施 HACCP 計(jì)劃中，會(huì)有許可證、標(biāo)識牌類的監(jiān)測信息貫穿業(yè)務(wù)流程，它們是檢測該批水產(chǎn)品是否滿足關(guān)鍵限值的重要依據(jù)。

(4)還有一類監(jiān)控信息是溫度、時(shí)間。如果監(jiān)控值不符合關(guān)鍵限值的要求，則產(chǎn)生拒收的糾偏行動(dòng)。同時(shí)需要對監(jiān)控、糾偏等進(jìn)行驗(yàn)證。不管監(jiān)控的結(jié)果是否符合關(guān)鍵限值的要求，都要產(chǎn)生記錄，以作為該批水產(chǎn)品接收或拒收的依據(jù)。

2.2 知識表示層

上述HACCP 領(lǐng)域知識可抽象為一個(gè)知識表示模型(Knowledge representation model-HACCP, KRM-HACCP)，該模型由領(lǐng)域的抽象概念集C和與概念相關(guān)的關(guān)系集R組成。其中概念集是HACCP計(jì)劃中包含的所有概念形成的集合，概念集Cn={C1,C2,…,Ci}，每個(gè)概念可以具像化為多個(gè)實(shí)例I，由此又形成實(shí)例集In={I1,I2,…,Ii}，I?C。

(1)概念提取

建立完整的概念集是構(gòu)建一個(gè)本體的基礎(chǔ)，結(jié)合2.1節(jié)領(lǐng)域知識描述，概念集合C包括：對生食牡蠣業(yè)務(wù)流程的抽象形成生食牡蠣業(yè)務(wù)流程概念(STEP)；按照危害分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)HACCP原理抽象出的7個(gè)概念：CCP(關(guān)鍵控制點(diǎn))、HA、CL、CM、CA、VE、RE。

(2)概念實(shí)例化

將上述HACCP中的每個(gè)概念作為一個(gè)表格列，結(jié)合表 1的原始HACCP 計(jì)劃表，可以得到對應(yīng)每個(gè)概念下合理存在的實(shí)例如表2所示。表中每一行代表一個(gè)被選為關(guān)鍵控制點(diǎn)CCP的實(shí)例，除首行首列外的每個(gè)單元格代表一個(gè)列概念在當(dāng)前行對應(yīng)關(guān)鍵控制點(diǎn)上存在的所有實(shí)例。

(3)關(guān)系分析

關(guān)系是連接兩個(gè)概念的“橋梁”，兩個(gè)概念之間通過屬性建立相連的關(guān)系。與關(guān)系相連的兩個(gè)概念根據(jù)連接屬性的作用方式分別定義為:主體和客體。主體表示觸發(fā)該屬性作用的概念，客體表示該屬性作用的目標(biāo)對象概念。這些連接屬性構(gòu)成概念的關(guān)系集，反映領(lǐng)域知識中概念之間的交互作用。

首先，以活牡蠣接收這一關(guān)鍵控制點(diǎn)流程為例，說明其中包含的主要關(guān)系，如表3所示。

表3 活牡蠣接收中的關(guān)系分析Tab.3 Relationship analysis in live oyster reception

對比表3，針對干法冷藏關(guān)鍵控制點(diǎn)流程還需在此基礎(chǔ)上附加的關(guān)系如表4所示。

表4 干法冷藏的附加關(guān)系分析Tab.4 Additional relationship analysis of dry refrigeration

在3個(gè)控制點(diǎn)各自對應(yīng)的關(guān)系分析外，還有涉及到兩個(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)之間，為了更好地實(shí)現(xiàn)信息共享而有必要表達(dá)的關(guān)系如表5所示。

表5 兩個(gè)流程之間的關(guān)系分析Tab.5 Analysis of relationship between two processes

(4)屬性分析

概念不僅有相互之間的連接關(guān)系，還有屬于自己的一些數(shù)據(jù)屬性，比如在HACCP計(jì)劃表中與時(shí)間、溫度等有具體數(shù)據(jù)要求的概念。因此用數(shù)據(jù)屬性描述概念主體與一些數(shù)據(jù)特征之間的關(guān)系，表現(xiàn)為主體和數(shù)據(jù)類型的關(guān)系，本質(zhì)上也是一種關(guān)系。其中，主體表示該屬性作用的對象概念，數(shù)據(jù)類型表示該屬性值的取值約束。主要的數(shù)據(jù)屬性如表6所示。

2.3 知識建模層

知識建模是知識推理和知識應(yīng)用的基礎(chǔ)。此處的知識建模主要是通過兩方面建立本體知識模型：一是概念關(guān)系模型的構(gòu)建，以理清領(lǐng)域知識核心概念間的關(guān)系；二是基于本體的規(guī)則的提取與表述，實(shí)現(xiàn)通過本體共享概念模型的明確形式化規(guī)范說明[28]，通過本體建模工具，建立概念關(guān)系和規(guī)則，為知識推理提供前提條件。

表6 KRM-HACCP中的主要數(shù)據(jù)屬性Tab.6 Main data attributes in KRM-HACCP

2.3.1概念關(guān)系建模

對2.2節(jié)中通過知識表示提取出的、面向一個(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)的相關(guān)概念，梳理這些概念間的相互關(guān)系，建立生食牡蠣CCP概念-關(guān)系(E-R)模型，如圖2所示。圖中矩形框表示概念，菱形框是概念間存在的關(guān)系。連接線上的數(shù)字代表連接基數(shù)，0表示所連接的概念中可以沒有實(shí)例與對應(yīng)概念的實(shí)例建立關(guān)系，1表示所連接的概念中實(shí)例與對應(yīng)概念的實(shí)例之間建立一對一關(guān)系，n表示所連接的概念中最多有n個(gè)實(shí)例與對應(yīng)概念的實(shí)例之間建立關(guān)系。

2.3.2規(guī)則建模

規(guī)則建模采用SWRL構(gòu)造規(guī)則本體并通過本體之間的關(guān)聯(lián)來獲取更多的知識，即使用SWRL建立推理規(guī)則。推理規(guī)則是以目標(biāo)為導(dǎo)向的推理?xiàng)l件的有機(jī)組合[29]。

對HACCP計(jì)劃表達(dá)的知識作規(guī)則提取，可以更好地監(jiān)控HACCP計(jì)劃實(shí)施、保障產(chǎn)品質(zhì)量、提供水產(chǎn)品追溯證明?；谏鲜鯤ACCP計(jì)劃知識表示基礎(chǔ)，描述部分典型推理規(guī)則：

(1)流程記錄類規(guī)則

這類規(guī)則與各關(guān)鍵控制點(diǎn)中的信息密切相關(guān)。以活牡蠣接收CCP為例，其中涉及到捕撈標(biāo)識、捕撈許可證、捕撈時(shí)間等證明信息，為下一個(gè)CCP的實(shí)施提供前提條件，因此要將產(chǎn)生的證明信息進(jìn)行驗(yàn)證，并拒收不符合條件的原材料，形成記錄。為此，設(shè)計(jì)了如下規(guī)則。

Rule-1(記錄驗(yàn)證規(guī)則)：如果某CCP中實(shí)施了某項(xiàng)監(jiān)控措施CM，且監(jiān)控措施CM對關(guān)鍵限值CL進(jìn)行監(jiān)控，并由監(jiān)控對象信息載體Proof進(jìn)行記錄和證明，則在CCP中需要提交產(chǎn)生的Proof供后續(xù)驗(yàn)證有效性。該規(guī)則描述為

Has_CM(?CCP,?CM)，Monitor_CL(?CM,?CL)，CL_proved_by(?CL,?Proof)，Proof_from_CCP(?Proof,?CCP)→CCP_submit_proof(?CCP,?Proof)

Rule-2(監(jiān)控記錄規(guī)則)：如果某CCP有某顯著危害HA，實(shí)施了某項(xiàng)監(jiān)控措施CM，CM對CL進(jìn)行監(jiān)控，對監(jiān)控內(nèi)容進(jìn)行記錄，監(jiān)控信息可以用來檢驗(yàn)?zāi)酬P(guān)鍵限值 CL，則在實(shí)例CCP中會(huì)產(chǎn)生記錄RE，記錄實(shí)例CCP中的接收記錄。該規(guī)則描述為

Has_HA_risk(?CCP,?HA)，Has_CM(?HA,?CM)，Monitored_by(?CL,?CM)，Has_RE(?CM,?RE)，CL_proved_by(?CL,?CM)→CCP_generate_RE(?CCP,?RE)

Rule-3(有偏必糾規(guī)則)：如果某CCP有某種顯著危害HA，根據(jù)某顯著危害有相應(yīng)的預(yù)防措施的關(guān)鍵限值CL，由監(jiān)控措施CM對關(guān)鍵限值CL實(shí)施監(jiān)控，并由記錄RE檢驗(yàn)?zāi)臣m偏措施CA，當(dāng)顯著危害超出關(guān)鍵限值的要求時(shí)，則在實(shí)例CCP 中產(chǎn)生糾偏行動(dòng)的一個(gè)實(shí)例糾偏措施CA。該規(guī)則描述為

Has_HA_risk(?CCP,?HA)，Has_CL (?HA,?CL)，Monitored_by(?CL,?CM)， CA_proved_by(?CA,?RE)→CCP_generate_CA(?CCP,?CA)

(2)數(shù)據(jù)共享類規(guī)則

這類規(guī)則主要與計(jì)劃表中時(shí)間相關(guān)特征屬性密切相關(guān)。比如，針對表1中活牡蠣接收CCP下的關(guān)鍵限值:“捕撈至冷藏的最長時(shí)間小于24 h”，即是要求在CCP1中有關(guān)起始時(shí)間的監(jiān)控信息需共享給干法冷藏CCP2。為此，設(shè)計(jì)了如下規(guī)則。

Rule-4(數(shù)據(jù)共享規(guī)則)：如果有實(shí)例 CCP1、CCP2，且在生食牡蠣業(yè)務(wù)流程中，CCP2是CCP1之后的實(shí)例，監(jiān)控措施CM對實(shí)例CCP1的關(guān)鍵限值CL進(jìn)行監(jiān)控，且由監(jiān)控對象信息載體Proof進(jìn)行證明，那么在CCP1中需將關(guān)鍵限值CL向下一步傳遞。該規(guī)則描述為

Differentfrom(?CCP1,?CCP2)，Next_CCP(?CCP1,?CCP2)，Proof_from_CCP(?Proof,?CCP1)，Monitored_by(?CL,?CM)，CL_proved_by(?CL,?Proof)→CCP_deliver_CL(?CCP1,?CL)

其他，諸如“冷藏庫溫度不超過7.2℃的時(shí)間不大于2 h”，“產(chǎn)品從干法冷藏庫移到牡蠣肉儲藏間的時(shí)間不得超過3 h”等也可對應(yīng)此規(guī)則，在此不再贅述。

(3)糾偏類規(guī)則

這類規(guī)則與各CCP中與溫度相關(guān)的CL糾偏記錄密切相關(guān)。比如，針對表1中干法冷藏CCP下的關(guān)鍵限值:“冷藏庫溫度不超過7.2℃的時(shí)間不大于2 h”，牡蠣肉儲存 CCP下的關(guān)鍵限值:“冷藏庫溫度超過7.2℃的時(shí)間不大于2 h”，即需要嚴(yán)密監(jiān)控冷藏庫溫度以便及時(shí)糾偏，并作出記錄。為此，設(shè)計(jì)了如下規(guī)則。

Rule-5(糾偏記錄規(guī)則)：如果某CCP有某顯著危害HA，各顯著危害有某關(guān)鍵限值CL，監(jiān)控措施CM對CL進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控措施CM由記錄RE進(jìn)行證明，若有誤差則有糾偏措施CA，那么CA由記錄RE進(jìn)行證明，并記錄其中。該規(guī)則描述為

Has_HA_risk(?CCP,?HA)，Has_CL(?HA,?CL)，Monitor_CL(?CM,?CL)，CM_proved_by(?CM,?RE)，Has_CA(?CM,?CA)→CA_proved_by(?CA,?RE)

同時(shí)設(shè)計(jì)了在各CCP中與溫度相關(guān)的糾偏驗(yàn)證的規(guī)則。

Rule-6(糾偏驗(yàn)證規(guī)則)：如果某CCP有某關(guān)鍵限值CL，CL由監(jiān)控措施CM進(jìn)行監(jiān)控，并且CM由監(jiān)控記錄進(jìn)行證明，如果發(fā)現(xiàn)不符合關(guān)鍵限值的要求，產(chǎn)生糾偏CA，并審查糾偏措施，則該糾偏措施會(huì)產(chǎn)生相關(guān)的驗(yàn)證信息VE。該規(guī)則描述為

Has_CL(?CCP,?CL)，Monitor_CL (?CM,?CL)，CM_proved_by(?CM,?RE)，Has_CA(?CM,?CA)→CA_generate_VE(?CA,?VE)

2.4 知識推理層

知識推理層核心是實(shí)現(xiàn)HACCP規(guī)則的推理，繼續(xù)豐富HACCP知識庫的知識。推理系統(tǒng)的概念邏輯可抽象為圖3，它由HACCP的基礎(chǔ)知識庫再加一個(gè)HACCP知識推理機(jī)組成[30]。

HACCP的基礎(chǔ)知識庫包括事實(shí)集合和規(guī)則集合。HACCP知識推理機(jī)由模式匹配、規(guī)則選擇和規(guī)則執(zhí)行3個(gè)組件構(gòu)成。推理機(jī)的執(zhí)行流程為:首先對輸入的命題從語法層面作模式分析，匹配的模式進(jìn)入規(guī)則選擇環(huán)節(jié)，可以從HACCP基礎(chǔ)知識庫中去選擇匹配度最高的規(guī)則，接下來執(zhí)行該規(guī)則，執(zhí)行后得到的結(jié)論進(jìn)一步去豐富原始的事實(shí)集合。

結(jié)合實(shí)例，部分推理過程如圖4所示。圖中由6個(gè)圓角矩形分割出6個(gè)不同規(guī)則的條件實(shí)例關(guān)系和部分推理結(jié)果，其中 “Monitored_by-≡Monitor_CL”、“Proof_from_step-≡CCP_generate_proof”展現(xiàn)的是部分本體推理內(nèi)容。

在“活牡蠣接收”中執(zhí)行規(guī)則Rule-2，CCP1的一個(gè)顯著危害點(diǎn)在于“致病菌生長”，為預(yù)防該危害的發(fā)生，“活牡蠣捕撈至冷藏的時(shí)間關(guān)鍵限值”規(guī)定該時(shí)間差小于24 h，由“捕撈時(shí)間監(jiān)控”和“移到冷藏庫的時(shí)間監(jiān)控”兩個(gè)監(jiān)控內(nèi)容對該關(guān)鍵限值進(jìn)行監(jiān)控，記錄監(jiān)控內(nèi)容，若證明其差值未超出時(shí)間限制，該批牡蠣符合要求，則推出結(jié)論：“接收記錄”，并在“活牡蠣接收”中產(chǎn)生該記錄，形成CCP1中的一條實(shí)例。

規(guī)則Rule-3中推理?xiàng)l件與規(guī)則Rule-2類似，區(qū)別在于規(guī)則Rule-3推理?xiàng)l件中“活牡蠣捕撈至冷藏時(shí)間關(guān)鍵限值”不符合要求，則該規(guī)則推出的是在CCP1中產(chǎn)生“捕撈至冷藏時(shí)間糾偏措施”，拒收超出時(shí)間限制的牡蠣。圖中菱形框內(nèi)容并沒有在本體編輯工具中實(shí)現(xiàn)，還需輔以外部應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)。

其他規(guī)則相關(guān)的推理過程與上述推理流程類似。

3 實(shí)驗(yàn)

將2.2節(jié)中通過HACCP計(jì)劃表抽象出的概念、關(guān)系和實(shí)例，借助本體建模工具Protégé進(jìn)行本體構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)概念關(guān)系建模以及規(guī)則建模。

在Protégé中通過Ontograf得到的圖形化關(guān)系結(jié)構(gòu)如圖5所示。CCP概念和Step概念在具體實(shí)現(xiàn)中設(shè)置為兩個(gè)等價(jià)概念?！癘WL：Thing”代表定義的所有概念都是它的子概念。實(shí)線代表本體中的基本關(guān)系，虛線代表本體中的自定義關(guān)系，相同顏色的線條代表同一種關(guān)系。以 “CL”和“CM”為例，關(guān)鍵限值被監(jiān)控內(nèi)容監(jiān)控，同時(shí)監(jiān)控內(nèi)容也監(jiān)控關(guān)鍵限值，所以圖中兩個(gè)概念之間有兩條自定義關(guān)系。概念具象化出的實(shí)例之間根據(jù)語義設(shè)置它們之間的關(guān)系，所以實(shí)例既存在自定義的關(guān)系，又存在基本關(guān)系。概念與概念，概念與實(shí)例之間通過2.3節(jié)所述關(guān)系聯(lián)系在一起，這些聯(lián)系是規(guī)則推理的基礎(chǔ)。

在概念、關(guān)系建立的本體基礎(chǔ)上，結(jié)合SWRL表達(dá)的規(guī)則，借助HermiT推理機(jī)進(jìn)行本體推理和規(guī)則推理。以活牡蠣接收為例，部分推理結(jié)果及其分析如圖6所示，其中推理①、②、③、④為本體推理結(jié)果，對應(yīng)(1)、(2)、(3)、(4)推理過程，推理⑤、⑥、⑦為規(guī)則推理結(jié)果，對應(yīng)(5)、(6)、(7)推理過程。

推理⑤、⑥、⑦是由規(guī)則推理得到的知識，根據(jù)規(guī)則Rule-1，在“活牡蠣接收”中，由“捕撈標(biāo)識監(jiān)控”監(jiān)控“活牡蠣捕撈標(biāo)識”關(guān)鍵限值，在監(jiān)控過程中產(chǎn)生“捕撈標(biāo)識”證明關(guān)鍵限值符合要求，則推出在CCP1中要提交監(jiān)測信息以供后續(xù)CCP驗(yàn)證該批牡蠣符合要求。在規(guī)則推理過程中，包含部分由約束條件得到的本體推理結(jié)果。約束條件Proof_from_step-≡CCP_ generate_proof，得到推理②、③、④，即捕撈標(biāo)識、捕撈許可證、捕撈時(shí)間標(biāo)識等監(jiān)測信息在CCP1中產(chǎn)生。因?yàn)椤盎钅迪牻邮铡睘镃CP的一個(gè)實(shí)例，CCP中存在約束條件“Equivalent to”Step，則得到推理①，即活牡蠣接收也是業(yè)務(wù)流程中的一個(gè)實(shí)例。Step這一等價(jià)實(shí)例的存在是為HACCP計(jì)劃中關(guān)鍵控制點(diǎn)的動(dòng)態(tài)調(diào)整預(yù)留的。

4 結(jié)論

(1)結(jié)合生食牡蠣HACCP質(zhì)量體系，提取領(lǐng)域知識，保證了提取到影響質(zhì)量安全的關(guān)鍵監(jiān)控知識，以及HACCP原理知識，奠定了HACCP計(jì)劃自動(dòng)化應(yīng)用的知識基礎(chǔ)，也為可信溯源提供業(yè)務(wù)知識保證。

(2)結(jié)合生食牡蠣HACCP質(zhì)量體系標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)規(guī)則，在增強(qiáng)語義描述能力的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了知識共享，使時(shí)間等相關(guān)信息在不同業(yè)務(wù)流程之間有效傳遞，從語義層面保障了業(yè)務(wù)約束的可控性。

(3)應(yīng)用本體建模工具Protégé實(shí)現(xiàn)了本體構(gòu)建，完成了 HACCP 計(jì)劃的知識表達(dá)，借助HermiT推理機(jī)實(shí)現(xiàn)了知識推理，充實(shí)了HACCP基礎(chǔ)知識庫。

(4)生食牡蠣HACCP語義建模層次架構(gòu)以及KRM-HACCP模型已完全具備知識描述能力、知識共享能力、知識語義推理能力以及知識發(fā)現(xiàn)能力。同時(shí)，該模型可以更系統(tǒng)、更完整地理解和表達(dá)HACCP計(jì)劃語義。