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面向農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的敏捷知識管理系統(tǒng)研究
一、引言
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，知識資源已經(jīng)成為保持供應鏈競爭優(yōu)勢的重要支柱。尤其近年來，學術(shù)界對供應鏈知識管理的研究逐漸深入。其中，國外學者主要偏重具體實踐方面的研究，并與豐田、戴爾等知名企業(yè)展開合作，取得了豐富的實踐成果。而國內(nèi)學者則主要關(guān)注理論方法方面的創(chuàng)新，在知識管理架構(gòu)、策略等方面取得了一定的理論成果。然而，隨著市場競爭日趨激烈，稍縱即逝的商機要求供應鏈向敏捷化方向發(fā)展。以農(nóng)產(chǎn)品供應鏈為例，近年來人民生活水平日益提高，農(nóng)產(chǎn)品供應數(shù)量和質(zhì)量都有了很大變化，人們的口味也越來越挑剔。如何針對顧客日常需求的變化進行敏捷供應鏈快速組建并在短時間內(nèi)提供相應產(chǎn)品成為農(nóng)產(chǎn)品供應鏈發(fā)展中的難題。傳統(tǒng)的供應鏈知識管理已經(jīng)無法適應新的商業(yè)環(huán)境。目前已經(jīng)有學者開始關(guān)注敏捷供應鏈中的知識共享及知識重用，但對敏捷環(huán)境下知識管理系統(tǒng)的相關(guān)研究還很少。因此，本文以北京市農(nóng)產(chǎn)品供應鏈為研究背景，以敏捷化為目標構(gòu)建一個敏捷知識管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)引入面向服務的思想以增強分布處理能力和可擴展性。在此基礎(chǔ)上采用本體、工作流管理等方法對其中的知識服務檢索、組合等關(guān)鍵技術(shù)進行研究，以期進一步提升北京市農(nóng)產(chǎn)品供應鏈的敏捷性和知識管理水平，為都市型農(nóng)業(yè)發(fā)展做出貢獻。
二、研究背景
北京市是農(nóng)產(chǎn)品消費的大都市，據(jù)相關(guān)資料推算，全市每年消費蔬菜約40億公斤，果品約29億公斤，生豬約400萬頭。隨著北京市國際化程度日益增強以及2008年奧運會的臨近，中高檔蔬菜瓜果、肉食的需求與日俱增。因此，構(gòu)建與之相適應的現(xiàn)代化農(nóng)產(chǎn)品物流體系是北京市當前社會經(jīng)濟發(fā)展中亟待解決的重要問題。北京市各級農(nóng)業(yè)管理部門也認識到這一點，在近年來實施的改革過程中，農(nóng)產(chǎn)品物流體系得到了長足發(fā)展，取得了一定成績。但是與一些發(fā)達國家相比，存在的問題依舊比較明顯：(1)基礎(chǔ)設施投入不足。在農(nóng)業(yè)增產(chǎn)上投入較大，但產(chǎn)品儲運技術(shù)和物流設施等方面卻明顯投入不足，加工水平低、運送方式落后、冷鏈運送比例小，致使產(chǎn)品質(zhì)量難以保證，難以滿足奧運期間巨大的物流需求。(2)市場結(jié)構(gòu)不完善。主要表現(xiàn)在物流主體不清晰，眾多小農(nóng)戶、農(nóng)民合作組織加上農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)、批發(fā)商、零售商，一起構(gòu)成了農(nóng)產(chǎn)品流通主體多元化的格局。(3)物流信息不暢。北京市農(nóng)戶生產(chǎn)規(guī)模較小，市場主體分散，信息傳遞手段落后，導致產(chǎn)品流通時間拉長，農(nóng)戶在供應鏈全過程中處于被動地位，無法及時獲得有效的供求信息，進而導致農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售處于無序狀態(tài)，難以快速滿足消費者的需求。
三、面向服務的敏捷知識管理系統(tǒng)
本文針對上述農(nóng)產(chǎn)品流通體系中知識管理存在的不足，從供應鏈管理和信息管理的角度提出了面向服務的敏捷知識管理系統(tǒng)(Services-Oriented Agile Knowledge Management System)。該系統(tǒng)基于Web服務技術(shù)，支持異構(gòu)計算環(huán)境下的分布式瀏覽器/服務器模式，對系統(tǒng)中的所有用戶提供分布透明性、跨平臺透明性以及異構(gòu)數(shù)據(jù)透明性。其總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)敏捷供應鏈中知識資源的分布式動態(tài)集成，包括提供知識資源的動態(tài)發(fā)現(xiàn)、集成和綁定等服務，從而解決了敏捷環(huán)境下知識資源集成的關(guān)鍵問題。
(一)相關(guān)概念
面向服務的架構(gòu)自提出以來一直沒有標準的形式化定義，許多學者對此方面進行了研究。侯麗珊等提出了基于環(huán)境本體的服務描述框架并用基于?仔演算的進程表達式表示服務的行為語義。饒元等在對時序邏輯語言XYZ/E進行擴展的基礎(chǔ)上對面向服務的體系結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)的核心概念進行了形式化定義。然而，上述研究都只針對傳統(tǒng)服務展開，沒有考慮到知識服務的推理性、創(chuàng)新性和語境相關(guān)性等特點。因此，本文根據(jù)知識的特性，對敏捷知識管理系統(tǒng)中相關(guān)概念進行如下定義：
定義1敏捷知識管理系統(tǒng)：由多個服務角色通過基于標準協(xié)議的基本連接件按照特定的業(yè)務模式組合而成的一個分布式敏捷知識管理系統(tǒng)，能夠根據(jù)角色的請求及環(huán)境的變化迅速做出反應，提供相應的知識服務。
定義2知識服務(Knowledge Service)：由一個或多個知識模塊組合而成的具有獨立功能的、自治的軟件體，通過WSDL對外部接口進行描述，利用SOAP消息來完成消息通信。詳細定義為：KS=，其中ID代表服務名稱。DIS代表服務描述，主要包括服務功能描述和服務契約描述兩部分。IF代表服務接口，是服務功能特征的集合。ATTR是服務屬性的描述，包括屬性、屬性值以及之間的映射關(guān)系。
定義3知識服務組合(Compositional Knowledge Service):由多個基本知識服務根據(jù)特定需求組合而成的具有復雜功能的軟件體。其內(nèi)部的消息通訊與服務調(diào)度以及與外部服務間的通訊使服務組合具有更為復雜的動態(tài)行為，且服務的重用粒度也更大。詳細定義為：CKS=，其中KS為基本服務集合，其他定義與上述知識服務類似。
定義4知識服務描述(Knowledge Service Distribution)是對服務功能以及調(diào)用契約的描述，定義為SD=。其中SF為功能描述，包括接口功能、參數(shù)格式等。SC為調(diào)用契約，包含調(diào)用協(xié)議、調(diào)用權(quán)限等，其中知識服務接口(Service Interface)是服務訪問的語法規(guī)范，僅提供服務名及特征，并不描述服務的實現(xiàn)方式。定義為：SI=，其中SIP是接口參數(shù)的集合，SLM是服務方法的集合。
定義5知識服務屬性(Service Attribute)：對服務特征的描述�？杉毞譃殪o態(tài)屬性和動態(tài)屬性。靜態(tài)屬性值不隨時間變化而變化，只是與其他服務區(qū)分的基本依據(jù)。動態(tài)屬性則會隨著時間等外部條件的不同而取不同的值，刻畫了資源的變化特征，例如服務狀態(tài)、服務負載等。定義為：SA=，其中ATTR={a1,…，an}是服務屬性的集合;RAN={v1,…，vm}是服務屬性值的集合;f：ATTR->f(RAN)是資源屬性到其值域上的一個映射。
(二)體系結(jié)構(gòu)
敏捷知識管理系統(tǒng)主要分為三層，包括交互層、應用層和數(shù)據(jù)層。其中交互層是系統(tǒng)面向用戶的接口，對外提供系統(tǒng)的公共服務，主要負責接收服務請求，并進行服務請求的解析，將相關(guān)信息提交給系統(tǒng)其它模塊進行下一步處理。而應用層是系統(tǒng)的核心，主要包括以下幾個模塊：
服務注冊模塊在傳統(tǒng)VDDI的基礎(chǔ)上實現(xiàn)并進行語義擴充，除了保持UDDI基于關(guān)鍵字的服務查詢和發(fā)現(xiàn)功能外，還擴展了基于語義的服務發(fā)現(xiàn)功能，實現(xiàn)系統(tǒng)服務的注冊、查詢和語義映射工作。經(jīng)過接口封裝的各應用系統(tǒng)服務，除了在UDDI進行正常注冊之外，還使用領(lǐng)域本體對其進行語義描述，以支持兩種不同類型的服務發(fā)現(xiàn)機制。
服務匹配模塊根據(jù)服務請求內(nèi)容，對服務注冊中心的服務進行關(guān)鍵字及語義匹配，并返回最優(yōu)服務。在服務運行的同時，由監(jiān)控模塊根據(jù)服務匹配和運行的情況對服務進行評估，評估結(jié)果追加到服務注冊信息中，作為今后服務匹配和選擇的參考因素。
服務組合模塊只有當一個服務請求需要一個復雜業(yè)務過程才能夠完成時發(fā)揮作用。首先該服務請求會分解為基本服務請求，每個基本服務請求都要經(jīng)過服務的匹配過程，最后所有匹配的服務按照業(yè)務定義中的邏輯順序進行服務組合，形成可執(zhí)行流程，最后解釋執(zhí)行。
數(shù)據(jù)層主要對成員的基本信息和服務信息進行存貯和分析，以建立聯(lián)盟知識庫。
(三)組建過程
以農(nóng)產(chǎn)品供應鏈為例，敏捷知識管理系統(tǒng)組建過程描述如下：(1)首先以行業(yè)協(xié)會的形式建立農(nóng)產(chǎn)品供應聯(lián)盟，并對聯(lián)盟中的企業(yè)進行分類，包括生產(chǎn)、物流、銷售企業(yè)等，其中每個企業(yè)均需要進行資格認證并進行評級，通過認證后各成員連入聯(lián)盟內(nèi)部Intrenet并在UDDI注冊;(2)當有合適的市場機遇出現(xiàn)時，聯(lián)盟統(tǒng)一發(fā)布市場信息并進行分析，確定所需供應商類型。有合作意向的成員向聯(lián)盟提出申請，聯(lián)盟根據(jù)市場情況并結(jié)合成員的各項評級及所提供服務的質(zhì)量評級進行供應商選擇并組建供應鏈;(3)供應鏈組建完畢后，入選的注冊完畢后，敏捷知識管理系統(tǒng)初步形成。當有成員需要知識服務時首先到聯(lián)盟知識門戶提交進行知識服務請求，若此服務存在則進行共享權(quán)限確認，然后由協(xié)會作為第三方與服務提供者綁定并進行交互。(5)當市場機遇消失后，敏捷供應鏈解散，各企業(yè)知識服務注銷，重新回到步驟(2)。組建過程如圖3所示。
(四)應用實例
這里，以農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)為例，對敏捷知識服務進行簡要說明。在對農(nóng)產(chǎn)品進行清洗加工的過程中，加工企業(yè)通常需要了解農(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)藥使用量及所包含的化學成分，而作為需進一步對農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)進行知識查詢。在敏捷知識管理系統(tǒng)的支持下，農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)只需要向聯(lián)盟提交知識查詢即可，由系統(tǒng)進行知識服務的組合調(diào)用并迅速發(fā)現(xiàn)結(jié)果，實現(xiàn)知識的敏捷重用，使原有查詢過程得到簡化。
四、關(guān)鍵技術(shù)
(一)服務檢索與組合技術(shù)
知識服務作為一種語義密集型的高層應用，用戶通常需要具備全面知識才能正確使用，傳統(tǒng)UDDI基于關(guān)鍵詞和簡單分類的服務發(fā)現(xiàn)機制已經(jīng)不能很好滿足需要。因此，本文在敏捷知識管理系統(tǒng)中提出一種基于領(lǐng)域本體和語義相似度的知識服務發(fā)現(xiàn)方法。首先將用戶查詢需求進行語義擴展，細分為功能需求、質(zhì)量需求等，然后判斷功能需求是基本服務還是組合服務，若為基本服務則直接對UDDI中已有服務進行語義查詢。若為組合服務，則對該查詢進行基本分解后進行相似度計算，得出結(jié)果后再使用工作流技術(shù)實施服務組合，如圖4。其中，服務組合是近年來出現(xiàn)的一種新的服務形式。目前研究方向主要有基于流程的方法和基于人工智能的方法。前者以工作流技術(shù)為基礎(chǔ)，具有代表性的成果有WSFL、BPEL4WS等;后者以語義描述模型為基礎(chǔ)，具有代表性的成果是OWL-S。而本文提出的方法則將服務檢索與組合相結(jié)合、人工智能與工作流相結(jié)合，充分考慮了知識服務自身的特點。
(二)服務質(zhì)量描述及評價方法
傳統(tǒng)UDDI沒有考慮服務質(zhì)量的問題，當請求者從UDDI上同時檢索到若干相關(guān)服務時將面臨著選擇問題，因此Web服務中的質(zhì)量(QoS)管理，特別是服務組合的QoS管理，成了迫切需要解決的問題。當前，已經(jīng)有一些研究領(lǐng)域提出了基于QoS的服務評價及組合方法，但是這些方法大多數(shù)都沒有考慮Web環(huán)境的動態(tài)性，而且只支持特定的服務類型。針對這些問題，本文提出一種支持QoS的服務描述及評價方法應用于敏捷知識管理系統(tǒng)。該方法根據(jù)農(nóng)業(yè)及農(nóng)產(chǎn)品流通的特點定義了一組描述服務的QoS屬性集，采用QoS協(xié)商和反饋評價機制，支持攜帶QoS描述信息的服務發(fā)布以及基于QoS約束的服務發(fā)現(xiàn)。該模型不需要改變UDDI的內(nèi)部實現(xiàn)，而是基于WSDL直接對現(xiàn)有的UDDI服務進行擴展。具體實現(xiàn)方法將另文詳述。
五、結(jié)束語
人民生活水平的快速提升給農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來了新的機遇，同時也給涉農(nóng)企業(yè)及供應鏈提出了更高要求。本文首先簡要分析了當前農(nóng)產(chǎn)品市場需求以及北京市農(nóng)產(chǎn)品流通體系的概況，在此基礎(chǔ)上基于Web服務技術(shù)構(gòu)建了一個敏捷知識管理系統(tǒng)，將供應鏈中各企業(yè)成員的知識模塊打包為知識服務進行松耦合管理，并對知識服務檢索、服務組合以及質(zhì)量評價等系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)進行了研究。通過該系統(tǒng)的實施，能夠為涉農(nóng)企業(yè)及供應鏈提供完善的運作模式和可行的支持環(huán)境，對推動農(nóng)產(chǎn)品物流信息化的發(fā)展，乃至整個農(nóng)產(chǎn)品物流的發(fā)展將起到積極作用。然而設計一個實用的敏捷知識管理系統(tǒng)是一項復雜的系統(tǒng)工程。在敏捷知識管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本文將進一步關(guān)注訪問控制、事務處理等技術(shù)的研究并實現(xiàn)一個原型系統(tǒng)。
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