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中山大学硕士论文语义驱动的动态物流服务组合模型 论文题目 专业 硕士生 指导教师 语义驱动的动态物流服务组合模型 计算机应用技术 黎冠兴 余阳副教授 摘要 近年来经济活动的越趋全球化，使企业对货物调度的时效性和可靠性提出了 更高的要求。在电子商务极大的加速了商业活动运作的环境中，滞后缓慢的物流 服务已经成为了制约经济发展的瓶颈。为了提高物流服务的时效性和可靠性，本 文通过构建物流服务的语义环境，以及设计出基于语义的动态物流服务组合算 法，提出了语义驱动的动态物流服务组合模型，以此降低设计物流服务路径的非 功能性时间消耗和因人的误操作而导致的错误率。具体的讲，本文的主要内容包 括以下几个方面： 1 ) 给出实际物流环境中存在的各种服务以及物流货物调度问题的形式化定 义，并以此为基础，讨论了物流服务组合问题的时间复杂度，提出一种优化的“三 段式 解决方案。 2 ) 设计出物流服务语义信息的表现形式，以及语义匹配和语义推理的实现 方法。通过引入语义，让计算机能够“理解 各种物流服务的功能、用法和特点， 为后续设计动态物流服务组合算法提供支持。这种为物流服务组合问题而设计的 语义技术的主要特点是轻量级和针对性强，能够在资源消耗少的前提下提供算法 所需要的语义支持。 3 ) 提出一种基于语义的动态物流服务组合算法。该算法以组合各种不同功 能的物流服务，形成可行的物流服务路径为目的，主要思想是：在物流调度起点 派出若干侦查子，通过分析不同的客户偏好，以不同的策略和条件指导并约束侦 查子搜索出当前可用的物流服务，并从中选择出一个最优的加入到物流服务路径 中；经过若干轮的搜索和选择，侦查子最终到达物流调度的终点。该算法的特点 包括时间复杂度较低、具有良好的可操作性和可修改性，针对性强，并能很好的 5 中山大学硕士论文语义驱动的动态物流服务组合模型 适应不同业务案例的变化。 4 ) 通过一系列对比实验，验证了物流语义环境能够有效的提高通过语义搜 索得到的候选服务的可用性，证明了动态物流服务组合算法具有优秀的时间性能 和不错的找最优解能力，并总结出算法中可调节参数的取值方式。 本文的研究成果丰富了计算机语义技术和服务组合领域的研究；同时把理论 研究应用到物流领域，具有极大的应用价值。 关键词：物流，动态服务组合，语义，动态物流服务组合算法，对比实验 6 中山大学硕士论文语义驱动的动态物流服务组合模型 t i t l e ： m a j o r ： n a m e ： s u p e r v i s o r ： s e m a n t i c - d r i v e nm o d e lo fd y n a m i cl o g i s t i c ss e r v i c e sc o m p o s i t i o n c o m p u t e ra p p l i c a t i o nt e c h n o l o g y l ig u a n x i n g y uy a n g ( a s s o c i a t ep r o f e s s o r ) a b s tr a c t g r o w i n gg l o b a l i z a t i o no fe c o n o m i ca c t i v i t i e s i nr e c e n ty e a r sm a k e sh i g h e r r e q u i r e m e n t sf o rt i m e l i n e s sa n dr e l i a b i l i t yo ft h ed i s p a t c ho fg o o d s a se - b u s i n e s sh a s a l r e a d ya c c e l e r a t e dc o m m e r c i a la c t i v i t i e sg r e a t l y , h y s t e r e t i cl o g i s t i c ss e r v i c e sb e c o m e t h eb o t t l e n e c ko fe c o n o m i cd e v e l o p m e n t as e m a n t i c - d r i v e nm o d e lo fd y n a m i c l o g i s t i c ss e r v i c e sc o m p o s i t i o ni sp r e s e n t e df o rt h es a k eo fi m p r o v i n gt i m e l i n e s sa n d r e l i a b i l i t yo fl o g i s t i c ss e r v i c e s s e m a n t i ct e c h n o l o g ya n dw e bs e r v i c ea lei n t r o d u c e d t od e s i g na na l g o r i t h mt oc o m p o s i t el o g i s t i c ss e r v i c e sd y n a m i c a l l yi nt h em o d e li n o r d e rt or e d u c et h en o n f u n c t i o n a lt i m ec o n s u m p t i o na n dt h ee l l o rr a t ed u et oh u m a n s i n c o r r e c to p e r a t i o n s p e c i f i c a l l ys p e a k i n g , t h em a i nc o n t e n t so ft h i sp a p e ri n c l u d et h e 1 ) t h ed e f i n i t i o no fa l lk i n d so fs e r v i c e sa n dt h ep r o b l e mo f d i s p a t c ho fg o o d si n t h er e a ll o g i s t i c se n v i r o n m e n ta r ep r e s e n t e d b a s e do nt h e m ，t h et i m ec o m p l e x i t yo f l o g i s t i c ss e r v i c ec o m p o s i t i o np r o b l e mi sd i s c u s s e da n da l lo p t i m i z e d ”t h r e e - s t a g e ” s o l u t i o ni sp r o p o s e d 2 ) o r g a n i z a t i o n a lf o r mo ft h ei n f o r m a t i o no fl o g i s t i c ss e r v i c e si sd e s i g n e da sw e l l a st h er e a l i z a t i o no fs e m a n t i cr e a s o n i n g s e m a n t i ct e c h n o l o g yl e tc o m p u t e r s u n d e r s t a n dt h ef u n c t i o n , u s a g ea n df e a t u r e so fv a r i o u sl o g i s t i c ss e r v i c e s ，w h i c h s u p p o r t st h ed e s i g na n dr e a l i z a t i o no ft h ef o l l o w i n gd y n a m i cc o m p o s i t i o na l g o r i t h m t h i ss e m a n t i ct e c h n o l o g yd e s i g n e df o rl o g i s t i c ss e r v i c ec o m p o s i t i o np r o b l e mi s l i g h t w e i g h ta n do fg r e a tp e r t i n e n c e i tc a np r o v i d et h es e m a n t i ci n f o r m a t i o ni nn e e d f o ra l g o r i t h mu n d e rt h ep r e c o n d i t i o no fl o wr e s o u r c ec o n s u m p t i o n 3 ) a na l g o r i t h mo fd y n a m i cc o m p o s i t i o no fl o g i s t i c ss e r v i c e sb a s e do ns e m a n t i c s 7 中山大学硕士论文 语义驱动的动态物流服务组合模型 i sd e s i g n e d w i t hav i e wt oc o m b i n eav a r i e t yo fl o g i s t i c sw i t hd i f f e r e n tf u n c t i o n s s e r v i c e st oc o n s t r u c tl o g i s t i c ss e r v i c ep a t h , t h em a i ni d e ao ft h ea l g o r i t h mi s ：an u m b e r o fi n v e s t i g a t i o n sa r es e n ta tt h es t a r tp o i n to ft h ed i s p a t c h d i f f e r e n tc u s t o m e r s p r e f e r e n c e ，s t r a t e g i e sa n dp r e c o n d i t i o n sw i l ll e a dt h ei n v e s t i g a t i o n st os e a r c ha n d s e l e c tl o g i s t i c ss e r v i c et oa d di n t ot h el o g i s t i c ss e r v i c ep a t h a f t e raf e wr o u n d s ，t h e i n v e s t i g a t i o n sw i l lr e a c ht h ee n dp o i n to ft h ed i s p a t c ha n dt h ec o n s t r u c t i o no fl o g i s t i c s s e r v i c ep a t hw i l lb ef i n i s h e d t h ef e a t u r e so ft h i sa l g o r i t h ma r el o wc o m p l e x i t y , g o o d o p e r a b i l i t ya n dp e r t i n e n c e ，a sw e l la sw e l la d a p t i n gt od i f f e r e n tr e a ll o g i s t i c sb u s i n e s s 4 ) as e r i e so fc o m p a r a t i v ee x p e r i m e n t sw i l lb ed o n e , t h er e s u l t so fw h i c hw i l l v 耐矽t h a tt h el o g i s t i c ss e m a n t i ce n v i r o n m e n tw i l li m p r o v et h ea v a i l a b i l i t yo f c a n d i d a t es e r v i c e sa n dt h ea l g o r i t h mo fd y n a m i cc o m p o s i t i o no fl o g i s t i c ss e r v i c e si s p r o s s e s s e do fg o o dt i m ep e r f o r m a n c ea n dc a p a b i l i t yt of i n do p t i m a ls o l u t i o n a f t e r t h a t , h o wt os e ta p p r o p r i a t ev a l u e st ot h ea d j u s t a b l ep a r a m e t e r so fa l g o r i t h mw i l lb e s u m m a r i z e d t h i sp a p e re n r i c h e st h er e s e a r c ho fs e r v i c ec o m p o s i t i o nb a s e do ns e m a n t i c s a t t h es a m et i m e ，i ti n t r o d u c e ss e r v i c ec o m p o s i t i o nf o r mt h e o r yt ol o g i s t i c sf i e l dw i t h g r e a ta p p l i c a t i o nv a l u e k e yw o r d s ：l o g i s t i c s ，d y n a m i cs e r v i c ec o m p o s i t i o n ，s e m a n t i c s ，i n t e l l i g e n t a l g o r i t h mo fd y n a m i cl o g i s t i c sc o m p o s i t i o n ，c o n t r a s te x p e r i m e n t 8 中山大学硕士论文语义驱动的动态物流服务组合模型 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期：如石年乡 使用授权声明 粲膨 月 1 日 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版，有权将学 位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆、院系资料室被查 阅，有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其 他方法保存学位论文。 学位论文作者签名：姒导师签名：会1 日期：加侈年月f 日 日期：加知年多月f 日 3 中山大学硕士论文语义驱动的动态物流服务组合模型 1 1 课题来源与背景 第一章引言 本课题来源于面向生产物流一体化的可扩展物流运营平台( 2 0 0 7 年粤港关键 领域重点突破项目编号：2 0 0 7 2 1 d 6 1 11 ) 。 我国制造型企业物流成本长期居高不下，给企业的运作带来沉重的压力，同 时，粗放型的物流管理已成为我国乃至世界经济发展的瓶颈【1 h 2 1 。在当今电子商 务极大加速经济活动运作周期的环境中，滞后的物流运输俨然是拖缓资金流动的 绊脚石【3 1 。在实际物流环境中，往往需要通过组合几个不同物流供应商的若干个 不同类型的物流服务来完成一次货物的调度 4 1 - 5 1 。例如某企业要把货物从上海运 至香港，整个物流服务路径可能包括：一个上海的包装服务一一个从上海到深圳 的铁路运输服务一一个深圳的仓储服务一一个从深圳到香港的公路运输服务一 一个香港当地的配送服务。这种把货物调度任务外包给多个第三方物流公司，由 它们的物流服务共同完成的解决方案，不但可以大大降低企业的物流运输成本， 同时可以促进第三方物流公司的竞争，是未来的发展方向和趋判4 j - 【5 。 这种方案的最大缺点是设计物流服务路径耗费大量人力资源，效率低下且差 错率高。由于每个货物调度的要求、内容和预算都不相同，即使起点跟终点相同 的调度任务也会因为其他因素，如货物类型、成本限制等等的不同而需要不同的 物流服务路径来完成。于是，设计好的物流路径往往是跟某一个货物调度任务绑 定的，可复用性低，换而言之，每天都有大量的货物调度任务等待人工制定物流 服务路径。因为物流服务的数量极其庞大，而服务之间的关系极其复杂，同时还 要兼顾时效性、成本控制等等因素，所以能够设计物流服务路径的人员必须有相 应的物流知识和经验。日益增长的货物调度需求和每况愈下的物流路径设计人员 数量是导致物流运输效率低下的主要原因【。另外，通过人工设计物流服务路径 会出现不可避免的错误，导致路径的可靠性降低。 中山大学硕士论文 语义驱动的动态物流服务组合模型 虽然通过现代计算机技术，如物流信息系统等等，能大大的减少物流服务中 的非功能性时间消耗，但如果要代替人工实现设计物流服务路径的任务，仅仅依 靠信息系统是远远不够的。为此，本文提出要结合语义网技术和服务组合技术的 研究，设计出一个语义驱动的动态物流服务组合模型，以达到利用计算机代替人 工设计物流服务路径的目的。 1 2 研究现状分析 自从g a r t n e r 在1 9 9 6 年提出s o a ( s e r v i c eo r i e n t e da r c h i t e c t u r e ) 思想后嘲， 19 9 9 年w e b 服务技术在h p 诞生【7 】，其标准的成熟和应用的普及为s o a 的广泛 实现打下了基础。自此之后，越来越多的学者投入到服务领域并展开广泛的研究。 其中，在服务组合方面，目前的研究状况如下： 1 ) 关于服务组合语言的研究。自从服务组合技术提出以来【8 】。【9 】，就产生了 多种描述服务组合的语言。2 0 0 1 年l e y m a n n 等人提出了w s f l ( w e bs e r v i c e sf l o w l a n g u a g e ) v 1 0 【1 0 1 ，高娟等人在其基础上进行分析，提出了使用w s f l 在多个服 务提供商之间进行商业过程的模型。而另一方面，m m 等企业提出了业界工业 标准b p e l ( b u s i n e s sp r o c e s se x e c u t i o nl a n g u a g e ) 后 1 2 】，l o u r i d a s 等人对其特点进 行了详细的介绍，指出b p e l 是基于x m l 的服务组合语言，并列举了许多支持 图形化编写b p e l 服务组合流程的工具【l 引。随后，c u r b e r a 等人设计了一个运行 时系统的b p e l 4 j 体系结构并把它实现，真正把b p e l 4 w s 带进业界应用领域【1 4 1 。 史少峰等人详细介绍了如何使用b p e l 4 w s 来设计业务流程【l5 1 。 2 ) 关于服务组合建模的研究。学者们通过研究，并从不同的科学理论基础 出发，提出了很多不同的服务组合模型。其中，辜希武等人通过定义基于p - 演 算与b p e l 4 w s 的映射关系，提出一种基于p i - 演算的服务组合模型，并验证其 正确性【1 6 】【1 7 1 。而陈丁剑、闫春钢等人则从p e t r i 网相关理论出发，建立了基于p e t r i 网的服务组合模型，并分别通过分析w e b 服务网的可达性和活性以及由w s f l 所描述的商业流程的可达图，验证了其服务组合模型的正确性【1 8 】_ 【1 9 1 。 3 ) 关于服务自动组合的研究。服务的自动组合一直是服务组合方向的研究 热点，但就目前研究成果看来，还无法实现在广义范围内实现完全动态的服务自 2 中山大学硕士论文语义驱动的动态物流服务组合模型 动组合。早在g a r t n e r 预测“2 0 0 7 年伊始，业务流程管理( b p m ) 将成为s o a 实施 的驱动者 2 0 1 前，已有不少基于b p m t 2 1 1 、u m l 2 2 1 、b p e l 1 5 1 2 3 1 1 2 5 禾 - - - 作流【2 5 】【2 刀 等完全固定流程的服务组合方法。但这些方法最大的缺陷是必须事先由人把服务 组合的流程设计好，再利用计算机进行流程建模和执行。后来，z e n g 、b e n a t a l l a h 等人结合人工智能的方法，在流程和服务之间构建出一层中间件，提出利用中间 件来选择服务的服务组合方法【2 8 】。【2 9 】；m a a m a r 等人则结合a g e n t 技术，在服务流 程的节点处虚拟出有智能的代理，让代理根据不同的要求选择服务3 0 】【3 1 1 ；还有 一些研究是纯粹在固定了流程的基础上，通过人工智能技术实现服务的选择和组 合3 2 h 3 4 1 。上述的研究通过应用计算机智能技术，实现了在固定了服务流程情况 下的服务自动组合，但这种方法仍然无法摆脱必须预先设计服务流程的限制，准 确的说，这种服务组合的方法仅仅是在获得服务流程后的服务自动选择。 在察觉到单纯通过算法的研究无法真正实现大范围内无流程的自动服务组 合后，m c l l r a i t h 等人提出应用语义网技术，并提出语义w e b 服务( s e m a n t i cw e b s e 州c e s ) 的概念【3 5 】【3 6 1 。下面简单分析一下目前语义w 曲服务以及基于语义的服 务组合两方面的研究现状。 1 ) 语义w e b 服务的相关研究。d a r p aa g e n tm a r k u pl a n g u a g ef o rs e r v i c e s ( d a m l s ) 是早期主要的语义w e b 服务本体( o n t o l o g y ) 信息描述语言，为w s d l 补充语义信息【3 5 】【3 7 】【3 8 】的描述机制。后来，o w l s ( o w lf o rs e i c e s ) 的出现【3 9 】 逐渐替代了d a m l s 。o w l - s 是利用语义网的本体描述语言o w l ( o n t o l o g yw e b l a n g u a g e ) 来描述w e b 服务的本体信息，主要是利用x m l 的树形结构来描述服 务的语义信息，然后根据服务的输入输出来进行语义匹配，比d a m l s 更为完 掣删。最近，i b m 提出了一种新的服务语义标准及其描述语言w s d l s 。作为 业界提出的标准，w s d l s 更能与现有的服务描述语言w s d l 相兼容，实际上， 它更像是w s d l 的一个语义扩展，并支持在服务的w s d l 文件中，维护服务的 语义信息【4 1 】【4 2 】。 2 ) 语义匹配和语义推理的相关研究。语义匹配和语义推理是基于语义的服 务组合研究的基础，如何提高语义匹配的准确度以及如何提高语义推理的广度和 深度，是学者们最为关注的地方。p a o l u c c i 等人利用d a m l s 服务描述中的轮廓 说明0 r 0 丘l e ) 来获得服务的兼容性，并介绍了服务广告( a d v e r t i s e m e n t ) 和服务需求 中山大学硕士论文 语义驱动的动态物流服务组合模型 ( r e q u e s t ) 之间是怎么进行匹配的【4 3 1 。b u r s t e i n 、m a r t i n 等人也提出了基于o w l - s 的语义匹配和语义推理方法，主要是根据服务的输入和输出的类型以及关键字进 行匹配和推理 3 9 1 。 4 0 i 。史忠植等人则利用描述逻辑，进行服务的语义匹配和语义 推理】【4 6 j 。因为描述逻辑本身就是一套知识的描述和推理的理论，其中的“包 含 关系又与o w l - s 中描述服务语义信息的树形结构相似，所以只要建立了本 体的逻辑描述，就能很好的实现服务的语义匹配和语义推理。 3 ) 基于语义的服务组合的相关研究。近年来基于语义的服务组合是服务组 合领域的研究热点，很多学者都提出自己的方法。由于d a m l - s 并没有很好的 给出服务的语义描述格式，所以m e d j a h e d 等人给出这方面的补充，同时提出可 以预先定义组合性规, 贝l j ( c o m p o s a b i l i t yr u l e ) ，根据这些规则可以比较两个服务的 句法或者语义上的特征，从而决定它们能否链接起来【4 7 1 。这种方法虽然在理论 上可以实现服务的自动组合，但如果投入到应用中，它同样需要预先设定好组合 性规则，而这些规则的数量和该框架的应用领域范围的广度是成指数级增长的； 另外，这种方法找到满意的服务组合流程的成功率不高。王杰生等人提出利用描 述逻辑来刻画服务的i o p r ( i n p u t 、o u t p u t 、p r e c o n d i t i o na n dr e s u l o ，把服务组合 问题转化为描述逻辑推理问题【4 8 】。但此方法理论性偏强，由于缺乏应用平台的 支撑，难以被业界所用，文中也没有给出应用方面的例子。d i b e m a r d o 等人提出 在特定领域内应用语义w e b 服务来进行服务组合，并借助b i o m o d y 系统【4 9 】的 语义w e b 服务框架，给出一个在生命科学领域的应用例子【5 0 1 。李曼等人也提出 了一种基于领域本体的服务组合方法，首先构建由某个领域的知识形成的领域本 体，然后借助其语义匹配和推理能力，生成一个基于后继服务关联度的优化服务 组合图，最后再通过算法找出最优的服务组合路型5 1 】。a k k i r a j u 等人总结了上述 方法，并提出可以同时维护广域本体( d o m a i n - i n d e p e n d e n to n t o l o g y ) 和领域本体 ( d o m a i n s p e c i f i co n t o l o g y ) ，并结合结合语义匹配和人工智能算法，进行服务组合 【5 2 】。上述研究都有一个共同点，就是它们把服务组合的范围限制在某个特定的 领域，这样不但可以更易于描述服务的语义信息，而且还大大的提高组合出来的 服务流程的可用率。 4 中山大学硕士论文语义驱动的动态物流服务组合模型 1 3 研究的目标与意义 本文的主要目的是设计出一个智能化和自动化的物流服务路径推荐模型，让 计算机能够根据各种货物调度需求和不同的物流服务环境，构造出若干符合要求 且比较优秀的物流服务路径。 其学术研究意义在于： 1 ) 丰富了语义网技术的相关研究。目前的语义网技术研究已经走向成熟， 但在广义范围内的不完整语义本体描述和复杂的推理机制，使其难以投入到实际 应用。本文通过对d a m l - s 和o w l - s 等多种语义w e b 服务标准的研究后，针 对物流服务领域的应用需要，提出了一种轻量级的语义描述方法及在其上的推理 机制，并通过结合服务组合算法，成功的把语义网技术推向实际应用。 2 ) 促进了服务组合领域的相关研究。现有的服务组合方法，无论是静态的 还是动态的，都无法实现真正的运行时无预先定义流程的动态服务组合。本文通 过结合语义网技术，在物流这个特定领域中，设计出一个能够在无预先定义流程 的情况下，真正在运行时动态组合服务的算法。另外，参考本文的研究方法，同 样可以把语义网技术推广到其他领域，然后根据该领域的特点，设计出服务组合 算法，这样就可以把动态服务组合推广并应用至其他领域。 其应用价值在于： 1 ) 提高物流服务的效率和性能。目前第三方物流服务效率低下的主要原因 是设计物流服务路径必须由人工完成。本文提出了一种通过计算机推荐物流服务 路径的解决方案，可以很好的解决由于这方面原因导致的效率问题。另外，由于 计算机强大的运算能力，往往能够构造出优于人工设计的物流服务路径，降低货 物调度的时间消耗和成本。 2 ) 提高物流服务路径的可靠性。目前人工设计物流服务路径的方法，往往 会因为人的疏忽、注意力不集中、疲劳等等的原因，造成物流服务路径出现各种 各样的错误，不能满足货物调度的要求。而应用本文提出的以计算机代替人工设 计物流服务路径的解决方案可以很好的解决这个问题，极大的提高物流服务路径 的可靠性。 本文提出的服务组合模型，丰富了语义网和服务组合等领域的研究，并把理 5 中山大学硕士论文 语义驱动的动态物流服务组合模型 论研究成果应用到物流领域；同时，它又给第三方物流服务带来了新的经济效益。 1 4 本文章节安排 本文首先介绍了课题的来源和研究背景，阐述了目前物流服务领域面临的问 题并分析了相关技术的研究现状；其次给出各种物流服务的定义以及货物调度问 题的形式化定义，为模型的建立和下文的研究打下基础；接着介绍物流服务和物 流环境信息的语义描述方法以及语义匹配和语义推理的原理与实现；接着详细描 述了动态物流服务组合算法；然后通过一系列实验检验本文提出的模型的可行性 和特点；最后对全文进行总结，提出了一些待改进的方面。全文共分七章，其中 各章内容安排如下： 第一章，主要介绍了本课题的研究背景，对本文的研究内容和范围做出界定， 指出研究意义并进一步分析了研究现状。 第二章，分别介绍了本文所涉及到的技术理论知识和相关技术。 第三章，对本文研究所涉及的基本概念和核心问题进行形式化的定义后，在 分析问题的复杂度后，提出物流平台的“三段式 解决方案。 第四章，针对本文的研究领域，提出了一种轻量级的语义方法，包括语义表 现形式和语义推理的实现方法。然后通过一个简单的例子，说明这种语义方法的 可行性。最后简单讨论了这种语义方法的可拓展性。 第五章，提出了一种基于语义的动态物流服务组合算法。其中主要详细的描 述了算法的基本思想和流程，以及选择各种物流服务时的策略。 第六章，通过一系列对比实验，验证了语义环境和算法的可行性、可应用性 和性能，以及总结出算法中可调节参数的取值方法。 第七章，对本文的研究进行总结，并指出下一步需要进行的工作。 1 5 本章小结 本章主要介绍了本文所研究课题的背景、现状、及研究意义，其中重点描述 了当前该课题的研究现状。最后简要的介绍本文的组织结构，为下文做铺垫。 6 中山大学葡士论文语义驱动的动态物流服务组台模型 第二章相关技术简介 2 1w e b 服务技术概况 2 1 1s o a 与w e b 服务 s o a ( s e r v i c e _ o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ) 是一套用于系统开发和集成阶段的 灵活的设计方法f 5 3 】。在当今的i t 环境中，不同种类的操作系统、应用软件、系 统软件和应用基础结构( a p p l i c a t i o ni n f r a s t r u c t u r e ) 相互交织。原有的旧应 用程序和原本的业务流程，仍有其使用价值，却与新的系统不兼容，这是很多企 业进行i t 化过程中遇到的问题。通过基于s o a 的系统框架，如图2 - i 所示，可 以把各种应用程序以服务的形式提供给用户或者其他的服务( c o m p o s i t e s e r v i c e s ，组合服务) ，提供一个松散耦台的解决方案i 轫。 脞e c 万b a n n o b 2 bo | 麈 i 一； 甄麓麓嚣鬻w 产毽委油 i i： ，一s e r 一一s 一宁 ) 砌寺中 ； 雾 云i “詈 , f , e n c e m p o n n b 学卿日：一 。，。一；，。 昭恐。：基：。0 0 。 亘 图2 - is o a 概念架构图 w e b 服务( w e bs e r v i c e s ) 是一种通过把应用程序包装成w e b 应用程序，从而 实现基于不同平台和( 或) 不用框架的应用程序之间的交互、合作的技术啷l 。 中山大学硕士论文 语义驱动的动态物流服务组合模型 它所基于的都是i n t e r n e t 开放、统一的标准，如h t t p 、x m l 、s o a p ( 简单对象 访问协议) 、w s d l ( w e b 服务描述语言) 等。w e b 服务的出现是为了使应用程序之 间的交互更加容易，同时，它又是目前一种主流的服务表现形式。在s o a 环境里， w e b 服务扮演着“积木 的角色，不同业务所需求的各种功能和服务就是依靠w e b 服务这种基本组成单元组合而成的。 2 1 2w e b 服务架构 文献【5 5 】和文献 5 6 从面向应用的角度，描述了w e b 服务的基本架构，如图 2 2 所示。该架构由3 个参与者和3 个基本操作构成。3 个参与者分别是服务提 供者、服务请求者和服务代理，而3 个基本操作分别是发布( p u b l i s h ) 、查找( f i n d ) 和绑定c o i n d ) 。服务提供者将其服务发布到服务代理的一个目录上；当服务请求 者需要调用该服务时，他首先利用服务代理提供的目录去搜索该服务，得到如何 调用该服务的信息；然后根据这些信息去调用服务提供者发布的服务。当服务请 求者从服务代理处得到调用所需服务的信息之后，通信是在服务请求者和提供者 之间直接进行，而无须经过服务代理的。w e b 服务体系使用一系列标准和协议 实现相关的功能，例如：使用w s d l 来描述服务，使用u d d i ( u n i v e r s md e s c r i p t i o n ， d i s e o v e r y , i n t e g r a t i o n ) 来发布、查找服务，而s o a p ( s i m p l eo b j e aa c c e s sp r o t o c 0 1 ) 被用于执行服务调用5 7 5 9 1 。 图2 - 2w e b 服务架构 在w e b 服务架构的各模块间以及模块内部，消息以x m l 格式传递。其原 因在于，以x m l 格式表示的消息易于阅读和理解，并且x m l 文档具有跨平台 8 中山大学硕士论文 语义驱动的动态物流服务组合模型 性和松散耦合的结构特点；从商务应用的角度看，从工作流到查询数据库，直到 同贸易伙伴交换信息，x m l 格式表示的消息封装了词汇表，可以同时在行业组 织内部和外部使用；它还有较好的弹性和可扩展性，允许使用附加的信息，并且 x m l 标签提供了可访问的进程入口，从而可强化商业规则，并且增强了互操作 性 s s l ，为信息的自动处理提供了可锹5 9 1 。 2 1 3w s d l 、s o a p 、u d d i 和e s b 简介 w e b 服务架构主要基于x m l 、w s d l 、s o a p 、u d d i 和e s b 等几种基本的 描述语言、协议或技术。其中，w s d l 、u d d i 是随w e b 服务而诞生的概念，s o a p 也因w e b 服务的使用而被人们所认知，而e s b 一开始也是因为s o a 和w e b 服 务的兴起而设计出来的技术。下面分别对它们作简单的介绍。 1 ) w s d l w s d l ( w e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ，w e b 服务描述语言) 【删定义了如 何用x m l 语法描述w e bs e r v i c e s 。可以说w s d l 就是w e bs e r v i c e s 的接口描述。 w s d l 描述了四种关键的数据： ( 1 ) 描述所有公共函数的接口信息； ( 2 ) 所有消息请求和消息响应的数据类型信息； ( 3 ) 所使用的传输协议的绑定信息； ( 4 ) 用来定位制定服务的地址信息。 w s d l 在服务请求者和服务提供者之间提供了一个协议。这和j a v a 接口在 客户代码和真正的j a v a 对象之间提供的协议非常相似。关键的区别是w s d l 独 立于平台和语言，主要用于描述w e b 服务。服务提供者通过w s d l 描述服务的 用途和使用方式；同时，服务请求者也可以通过w s d l 的描述，查看该服务的 功能和调用方法。w s d l 提供了一种描述服务的共同语言，为服务的连接提供基 础【6 2 1 。 2 ) s o a p s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 ) 简单对象访问协议是在分散或分布式 的环境中交换信息的简单的协议，是一个基于x m l 的协议，它包括四个部分： s o a p 封装( e n v e l o p ) ，定义了一个描述消息中的内容是什么，是谁发送的，谁应 9 中山大学硕士论文 语义驱动的动态物流服务组合模型 当接受并处理它，以及如何处理它们的框架；s o a p 编码规贝i j ( e n c o d i n gr u l e s ) ， 定义了应用程序需要使用的数据类型的实例；s o a pr p cr e p r e s e n t a t i o n ，定义 了远程过程调用和应答的协定；s o a p 绑定( b i n d i n g ) ，定义了一个使用底层传输 协议来完成在结点间交换s o a p 信封的约定。w e b 服务之间就是通过s o a p 来 交互的，它最大的优点在于它是基于x m l 和h t r p 的。基于x m l 而非二进制 使s o a p 与平台无关，而基于h r r p 的传输使s o a p 的应用更简单和广泛【6 1 】【6 2 1 。 3 ) u d d i 统一描述、发现和集成( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n , d i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n ) 规 范提供了一组公用的s o a pa p i ，使服务代理功能得以实现【6 2 1 。u d d i 为服务的 发布和发现定义了一个标准接口( 基于s o a p 消息) ，从而，u d d i 实现了将发 布和发现服务的s o a p 请求解释为用于基本数据存储的数据管理功能调用。 为了发布和发现其他s o a 服务，u d d i 通过定义标准的s o a p 消息来实现 服务注册( s e r v i c er e g i s t r y ) 。因此u d d i 也是一种服务代理，它是需要发现服务 的请求者和发布服务的提供者之间的中介【6 2 1 。 s o a 不需要使用u d d i ，但u d d i 是服务发现的一个好的解决方案，而且它 是建立在s o a 上来完成自身工作的。 4 ) e s b e s b ( e n t e r p r i s es e r v i c eb u s ，即企业服务总线) 是传统中间件技术与x m l 、 w e b 服务等技术结合的产物【6 3 1 。e s b 提供了基本的连接中枢，是构筑企业信息 系统的必要元素。它支持s o a 中的服务交互并对其进行管理，使服务交互在服 务提供者和服务请求者之间进行，并通过各种中间件技术，使服务交互双方不直 接交互而是通过总线进行交互。它为s o a 提供了与企业需要保持一致的基础架 构，提供虚拟化和管理功能来实现和扩展s o a 的核心定义。e s b 作为s o a 的切 入点，可以使企业以最小投入将已有系统纳入到s o a 架构中来。 另外，e s b 提供了一种开放的、基于标准的消息机制，通过简单的标准适配 器和接1 2 1 ，来完成粗粒度应用( 服务) 和其他组件之问的互操作，能够满足大型异 构企业环境的集成需求。它可以在不改变现有基础结构的情况下让几代不同的技 术实现互操作。通过使用e s b ，可以在几乎不更改代码的情况下，以一种无缝的 非侵入方式使企业已有的系统具有全新的服务接口，并能够在部署环境中支持任 1 0 中山大学硕士论文语义驱动的动态物流服务组合模型 何标准。更重要的是，充当“缓冲器的e s b ( 负责在诸多服务之间转换业务逻 辑和数据格式) 与服务逻辑相分离，从而使得不同的应用程序可以同时使用同一 服务，用不着在应用程序或者数据发生变化时改动服务代码。它的架构模型如图 2 3 所示： 2 2 语义技术的研究 2 2 1 语义网的概念 图2 3e s b 架构模型 语义网( s e m a n t i cw e b ) 是一个由t i mb e r n e r s l e e 在1 9 9 8 年提出的概念，它 的核心是给万维网中的文档添加能够让计算机理解的语义信息，从而使整个互联 网成为一个通用的信息交互媒介。 语义网是一种使用可以被计算机理解的方式描述事物的网络，主要通过 x m l 、r d f ( 资源描述框架，r e c o u r s ed e s c r i p t i o nf r a m e w o r k ) 和o n t o l o g y ( 本体) 实现资源的描述 6 4 1 。但语义网只是数据的网络，跟网页之间的链接没有关系， 与互联网更是两个不同的概念。2 0 0 1 年s e m a n t i cw e ba c t i v i t y 成立时指出：“语 义w e b 是当前w e b 的一个