（计算机软件与理论专业论文）基于本体的web服务查找及合成技术的研究和实现.pdf

东北大学硕士学位论文 摘要 基于本体的w e b 服务查找及合成技术的研究和实现 摘要 随着网络及信息技术的发展，许多商业实体在网络上协调j 二作，组成企业动态联盟。企 业动态联盟成为当今网络环境f 的主要商业模式，基于i n t e r n e t 的w e b 应用也从支持简单的信 息查淘发展为b 2 c 、b 2 b 乃至动态电子商务及电子服务模型结构。w e b 服务概念的提出，特 别是s o a p 、u d d l 等一系列协议和规范的发布，使得企业动态联盟的信息平台趋向丁采用 x m l + s o a p + u d d i + w e b s e r v i c e 的分布式结构。w e b 服务的出现满足了商家的需求，同时也 给服务提供者和使用者提出了新的挑战：如何查找服务，如何得到增值服务，如何解决服务 合成中的异构问题。 为支持w e b 服务合成。本文应用本体理论，提出了基于本体的异构解决策略，并且利删 本体知识来辅助w e b 服务动态查找和发现。 首先，利用本体知识为领域定义了一致性概念和统一抽象的知识表示模型，使得领域知 识概念之间的层次关系更加清晰、语义更加明确，从而使得计算机能够理解领域内的特定语 义信息，减少了由于概念理解的歧异所产生的错误利失误，方便了基于功能的服务查找、定 位和合成。同时还弥补了u d d i 基于关键字的查找技术的不足解决了服务合成中的操作异 构。因此系统构建了白己的本体库，并提出了该本体库的评测标准。 本文引用d a m l 规范中的语义标签定义本体知识，并结合了o i l 语言的推理机制，保 证本体库具有一定的智能推理能力。本文以r o s e t t a n e t p i p 为领域应用场景，按照w s d l 模式， 将p i p 中的业务处理规范定义为标准本体知识。服务提供者在发布服务时，基于标准本体，将 发布的w e b 服务操作信息映射为标准本体操作信息；在服务调用执行中，通过反异构转换实 现服务操作异构消解，有效地解决了w e b 服务合成中的操作异构问题。 在基于语义的服务查找中，应用了文本分词技术，并根据领域本体库对分词结果进行标 准化。之后，通过相似匹配算法对领域服务进行选择和过滤。 基于上述思想，设计实现了基于本体的异构转换子系统和基于本体的服务发现子系统。 通过实际应用验证，基于本体的异构解决策略和基于本体的服务发现策略是可行的，达到了 预期的目标。 关键字：本体w e b 服务w e b 服务合成操作异构语义d a m l e _ s c o p e 查找动态联盟 查! ! 垄兰堕主堂堡至圭 垒! 壁! ! 堕 s t u d y o i lo n t o l o g yb a s e dw e b s e r v i c ed i s c o v e r ya n d c o m p o s i t i o nt e c h n i q u e s a bs t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h ei n t e r n e ta n di n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , m a n yb u s i n e s s e sc o o p e r a t e o nw e ba n df o r mad y n a m i ca l l i a n c e ，w h i c hb e c o m e st h em a i nb u s i n e s sm o d e w e ba p p l i c a t i o n s b a s e do ni n t e m e tg r o wf r o ms u p p o r t i n gs o m es i m p l ei n f o r m a t i o nq u e r yt ob 2 ca n db 2 b ，e v e n d y n a m i ce - b u s i n e s s m o d ea n de - s e r v i c e sm o d e ，t h ea p p e a r a n c eo fw e bs e r v i c e c o n c e p t i o n ， s p e c i a l l yt h ei s s u a n c eo fs o m ep r o t o c o l sa n ds p e c i f i c a t i o n s ，s u c ha ss o a pa n du d d i ，m a k e s t h e d y n a m i c a l l i a n c e st o a d o p t t h ex m l + s o a p + u d d l + w e bs e r v i c ed i s t r i b u t e da r c h i t e c t u r e a p p e a r a n c eo fw e b s e r v i c es a t i s f i e st h er e q u i r e m e n to f e n t e r p r i s e s a n da l s oi tp r o m o t e sc h a l l e n g e t oi n t e r n e tt e c h n o l o g y ：h o wt op r o v i d ev a l u e a d d e ds e r v i c e sa n dh o wt os o l v et h eh e t e r o g e n e i t y d u r i n gt h ec o m p o s i t i o no f w e b s e r v i c e s t h i st h e s i sp r o v i d e sa no n t o l g o y b a s e dm e t h o dt os o l v et h eh e t e r o g e n e i t yo ft h eo p e r a t i o no f w e bs e r v i c e st os u p p o r tt h ew e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o n a l s oo n t o l o g yh e l p st or e a l i z et h ed y n a m i c s e r v i c es e a r c h i n ga n df i n d i n g f i r s t ，b yu s i n go f o n t o l o g yw e d e f i n et h ec o h e r e n tc o n c e p t sa n du n i f o r ma b s t r a c tm o d e lt h a ta r e r e s t r i c t e dt ot h es p e c i f i cd o m a i n s ot h eh i e r a c h i c a lr e l a t i o n s h i p sa m o n gt h ec o n c e p t sa r em a d ec l e a r a n dt h es e m a n t i c sa r em a d ee x p l i c i t t h e nc o m p u t e r sc a ng e tt h eu n i f o r mu n d e r s t a n d i n go ft h e k n o w l e d g eo f s p e c i f i cd o m a i n s oa st or e d u c et h ed i f f e r e n tu n d e r s t a n d i n gt ot h es a m ec o n c e p t ，w h i c h l e a d st oam o r ec o n v e n i e n tw a yt os e a r c h ，l o c a t ea n dc o m p o s es e r v i c e s s e r v i c e s e a r c h i n ga n d s e r v i c e l o c a t i n gb a s e d o nf u n c t i o nc a nn o wm a k e u p t h el i m i t a t i o no fu d d l s s e a r c h i n gp o l i c yb a s e d o nk e yw o r d s a l s oi tr e s o l v e st h eo p e r a t i o nh e t e r o g e n e i t yd u r i n gt h es e r v i c e sc o m p o s i t i o n s ow e b u i l du po u ro w no n t o l o g yd a t a b a s ea n d p u tf o r w a r dt h ee v a l u a t i o nc r i t e r i a w er e f e rt ot h es p e c i f i c a t i o no fd a m l ，s e l e c t i n gu s e f u ll a b e l st od e f i n et h eo n t o l o g yf i l e ， w h i c ha l s oa c c o r d sw i t hx m l s p e c i f i c a t i o n u n d e rt h eh e l po fo i l ，w eg u a r a n t e et h er e a s o n i n g a b i l i t yo f t h eo n t o l o g yd a t a b a s e w eu s e t h er o s e t t a n e tp i pa st h ea p p l y i n gs c e n es ow ed e f i n et h e s t a n d a r do n t o l o g yd a t a b a s eb a s e do nt h i ss p e c i f i c a t i o n w h e ns e r v i c ep r o v i d e rp u b l i s h e sh i ss e r v i c e s ， h ec a nm a ph i ss e r v i c e st ot h es t a n d a r ds e r v i c e s ，w h i c hh a v ea l r e a d yb e e ni no n t o l o g yd a t a b a s e d u r i n gt h ee x e c u t i o no f t h e s es e r v i c e s ，u s i n gt h er e v e r s em a p p i n gw ec a l lr e a l i z et h ee l i m i n a t i o no f h e t e r o g e n e i t y i tp r o v i d e sa ne f f i c i e n tw a y t oc o m p o s i t et h ew e bs e r v i c e s a l s ow eg e tu s eo ft h et e x ts e g m e n tt e c h n o l o g yd u r i n gs e a c h i n go fw e bs e r v i c e ，a n dt h e n s t a n d a r d i z et h e s es e g m e n tr e s u l t r e f e r r i n g t ot h eo n t o l o g yd a t a b a s e b yt h es i m i l a r m a p p i n g a r i t h m e t i ci tc a nf i l t r a t et h es e r v i c e s b a s e do nt h e s e i d e a s ，w ed e s i g n t h e h e t e r o g e n e i t y r e s l o v i n gs u b s y s t e m a n dt h e s e r v i c e - s e a r c h i n gs u b s y s t e m ，w h i c h a r eb o t hb a s e do n o n t o l o g y b yt h eu s eo f t h e s es u b s y s t e m s ，w e h a v ev a l i d a t e dt h ef e a s i b i l i t i e so ft h e h e t e r o g e n e i t y - r e s o l v i n gp o l i c y a n dt h e s e r v i c e - s e a r c h i n g 1 i i 。 东北大学硕士学位论文a b s t r a c i p oj i c y k e yw o r d s ：o n t o l o g y , w e bs e r v i c e ，w e bs e r v i c ec o m p o s i t i o n ，h e t e r o g e n e i t y , s e m a n t i c ，d a m l ， e _ s c o p e ，s e a r c h ，d y n a m i cn l i a n c e - i v - 声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研 究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果 也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作过的同志对本研究 所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 本人签名： 张 黎 日 期；加坤，。6 东北大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 引言 知识经济的发展，市场的多变使得产品的生命周期越来越短，产品的多样化和个性化要 求也越来越高，这就要求企业在确保新产品质量的前提下尽量缩短产品的开发周期，不断地 向市场推山符合各种需要的产品。然而，既保证产品的高质量又缩短开发周期，需要企业具 备强大的技术实力，而这又是一个传统的小型企业难以实现的。因此，解决这一矛盾的唯一 途径就是将具有技术、资金、市场、管理等资源的企业联合起来，这种联合不是实体的真正 结台，而是资源的结合，是针对现有资源的再一次配置。这种配置的范围是全球的，所有具 有实力的企业都有可能成为某一联合体的成员，这种联合体就被称作“虚拟企业”。 虚拟企业模式，为中小企业动态联盟，赢得市场机会创造了条件。计算机和网络技术在 现代企业中的作用越来越大，企业的各项功能也不必在同一地点完成，部门的地域分布也不 再成为障碍。在现代企业中建立基于w e b 的虚拟企业平台系统，适应了企业现代化发展需求， 可以帮助企业提高企业综合管理水平及市场反应能力，以适应对中国加入w t o 后以及日趋激 烈的市场竞争。因此，在网络经济模式下，企业尤其是中小企业，企业动态联盟将成为主要 商业运营模式。为推动中小企业发展和提高企业在市场中的竞争力，迫切需要为企业动态联 盟运营提供平台开放的、安全可靠的、方便扩充的和易维护的使能服务系统，以满足当今经 济模式发展。 随着w e b 服务的发展，使虚拟企业平台的构建趋向于采用x m l + s o a p + u d d i + w e b s e r v i c e 的分布式结构。w e bs e r v i c e s 将是基于i n t e r n e t 的下一代电子商务的框架结构。服务( 应 用) 合成为虚拟企业平台中过程工作流集成提供了新的解决方案。 1 2 虚拟企业面对的异构问题 虚拟企业是伴随着企业动态联盟、虚拟组织机构、虚拟公司而出现的新概念，它们具有 相同的目标和含义，即为了快速响应某一市场需求，通过信息高速公路，将产品制造涉及到 的不同公司临时组建成为一个没有围墙、超越空间约束、靠计算机网络联系、统一指挥的经 济合作实体。因为每个企业独立开发自己的系统，独立定义自己的数据，具有自己的数据库 模式和数据表达方式。因此参加虚拟企业的企业具有自治性和异构性的特点。那么企业与企 业之间的交互合作必然会导致信息理解的不一致问题。集成的虚拟企业需要访问不同企业的 可其享的信息，常规的异构信息处理不可避免： 第一：怎样在不同的模式间进行模式转换。 第二：怎样实现查询转换，即如何把对查询统一标准化。 第三：怎样对异类的或半结构化甚至非结构化数据进行存取、操纵、获取需要的信息。 w e b 服务的应用为商家提供了新的竞争手段，然而对丁二w e b 服务来说，其不仅具有以上 的异构问题，服务的开发环境、开发平台、服务的使用环境等都会造成人量的异构信息的存 在，给商家带来很大的不便。诸如服务查找、服务自动合成、以及遗产服务的使用等等。尽 管基于i n t e r n e t 的企业服务的集成为企业实现显性和隐性知识共享提供新的途径，而且通过知 识集成达到服务的真止透明性，但是为了真正实现这些服务的价值，异构问题的解决可谓意 东北大学硕士学位论文第一章绪论 义重大。目前所提出的语义w e b 为解决w e b 服务异构问题指出了一个有效办法。 所以企业要想在繁杂的信息社会中获得高的竞争力，虚拟企业耍想获得高的生命力就必 须解决基于w e b 的服务异构信息处理。但是在企业使用w e b 服务的过程中，如上所述，我们 耍解决的不仅是数据的结构不同，还要面临数据语意上的差别。当前存在多样的集成方法并 不能满足w e b 上商业集成的需求。w e b 上迅速增长的大量的可合成的企业，以及合成事务的 日益增长的复杂性，要求一个知识密集趔并且高度自动集成技术的开发和应片 。2 0 0 1 年5 月 w 3 c 提出语义w e b 的设想，并积极制定语义w e b 规范。本系统参考了r d f a s 9 9 ， r d f s b r g 0 3 ，d a m l + o i l d f l 0 1 】等一系列知识规范，为虚拟企业的实现提供了便利手段， 为服务查找定义了相似度算法，为异构问题的解决提供了新的方法。 1 3 本体论及相关研究综述 i n t e r n e t 应用的逐步成熟带来了w e b 服务技术、规范的发展从而使其逐步被人”j 接受和认 同。越来越多的商业和企业都将自己的服务在i n t e r n e t 上以w e b 服务的形式发布，以便为自 己带来更夫的商机。在一个w e b 服务环境中，当这些服务变得可获时，一个新的商机出现了， 这就是提供增值w e b 服务( 合成w e b 服务) 的可能性。w e b 服务合成就是通过合成基本的 w e b 服务( 这些w e b 服务可由不同的提供者提供) 来提供给用户增值服务的能力。w e b 服务 合成是目前工业界和学术界研究的热点，其中的关键问题是如何以最少的人l 参与米提供动 态、可靠的合成服务。服务提供者提供的服务数量之大、变化之快是当今w e b 服务的特点之 一。服务提供者可以随时发布新的服务、更改或是撤销已发布的服务；并且不同的服务提供 者可能提供功能相同或类似但是具有不同服务功能描述的服务，这时就需要考虑最佳服务选 择问题；另外当一个服务调用执行失败时，怎样不使整个台成服务火败而调用另一个来自不 同服务提供者的相同功能的服务作为替换服务，以确保合成服务的可靠性和健壮性。这里涉 及到不同服务领域知识概念的统一理解，这是推动“准确”，“高效”进而达到“臼动”的 一个关键步骤。我们在研究中利用了本体知识的观点一一建立知识的统一理解和表达形式， 来解决的服务台成、查找中遇到的一些问题。 对丁本体论的研究已经吸引了很多研究机构。o b s e r v e r m k l 9 8 使用已经存在的本体知 识来解决对异构数据源进行查询的问题，它使用d l ( d e s c r i p t i o nl o g i c ) 来表达和处理本体知 识。通过使用结构化的多方共享本体知识，经过直译的方式解决异构数据库之间的异构问题。 因此数据和本体概念之间是l 一1 的关系。那么在数据最很大的情况下，使用效率会受到影响， 所以它只适台在数据量少的情况下使用。s h o e h e l l 0 0 】( s i m p l eh t m lo n t o l o g ye x t e n s i o n ) 和o n t o b r o k e r r i f 9 8 】利用本体知识来提高在w e b 上的杏询能力。s h o e 是对h t m l 标签的扩展， 向h t m l 标签里添加一些必要的语义标签，这些标签的含义必须是大家都认可的，因此这部分 标签的定义是有困难的。o n t o b r o k e r 是利用本体知识来抽取信息，对信息进行推理，并且根据 已有知识对资源进行分析来产生它的元数据集。这两个系统都是在本体知识定义的基础上， 扩展h t m l 标签，进而实现推理的功能。k r a f t j o n 9 8 】( k n o w l e d g er e s u ea n d f u s i o n t r a n s f o r m a t i o n 只有一个本体库，没有领域细化的概念，因此本体库的构建和使用是很麻烦的。) 和c a m o t w c h 9 3 具有特定单一的本体库，维护起来非常困难和复杂。c o i n h b m 9 9 为解决 语义异构提供了一个很好的架构，该架构就相当我们的本体库。然而它的域模型更贴近我们 的概念模型。 b e r g a m s c h ie ta 1 b c c 9 8 介绍了一种基于字典的集成s c h e m a 的方法。他们从组件数据库 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 s c h e m a s 的定义中抽取相似关系，而不是直接从本体库中进行抽取。这种方法是基于s c h e m a 的，| 自动的关系抽取，而且需要专家监督。然后定义集成全局模式。利用本体库内部关系匹 配模块把用户查询转化为目标概念进行处理。 k i m 主要研究异构模式的分类，并为关系数据库和面向对象数据库异构解决提出了几类 方法。这个领域里的其他研究可以在 g s c 9 6 1 里可以看到。 c y cp r o j e c t l e n 9 0 是一个大型的基于上下文的推理引擎。它的主要目的是打破软件的脆弱 瓶颈达到词汇语义的共享，建立一个对知识的统一理解。c y c 已经被应用到很多的系统中： 数据挖掘、异构数据库集成、图象检索、文本获取、自然语言处理等。此时c y co n t o l o g y 解 决的是语义冲突问题，提供了统一语义知识理解。 多数项g t 的研究者认为本体设计的主要困难之一在于建立本体的内容，即建立大型的、 设计良好的、适用的本体集合；同时大多数的项目缺乏对所建立的本体进行评价。因此可知 人多数的基于本体的研究项目仍然是围绕基本的应用实例展开，其本体的表示方法、建立方 法缺乏一般性特征，对本体库的评测尚处于研究阶段。 1 4 本文解决的主要问题及组织结构 本文以东北大学申请的国家高技术研究发展计划( 8 6 3 计划) 课题基于a s p 模式的 支持企业动态联盟的使能服务系统的研究为背景，研究探讨了基于本体的w e b 服务的奇 找和w e b 服务台成过程中异构问题的解决。主要内容包括以下两个方面：为了共享和统一企 业的服务注册信息，将本体库作为资源集成和共享的基础，提出了一种本体的知识表示模型， 研究了本体知识查找和应用的策略和理论：针对企业发布的服务的定义不同，利用本体知识， 建立服务一致表达形式，提出服务异构问题解决方案。主要章节安排如r ： 第一章，介绍了本文的研究背景和研究意义。对本体论的研究发展作了简单的回顾。最 后介绍了本文的主要内容。 第二章，介绍了es c o p e 系统的总体架构，从而认识该模块的重要地位。同时介绍了虚拟 企业平台系统的研究及发展状况，分析了虚拟企业的基本特征，并与传统企业进行了对比， 简单介绍了目前较为成功的虚拟企业系统。 第三章，介绍了实现es c o p e 系统的相关技术，即应用的新技术和规范。同时概略介绍了 w e b 服务合成现状以及应用本体知识的必要性。 第四章，介绍了本体的概念和特点，提出本体库的建立方法，以及本体表示方法。最后 给出系统的本体库评测定义。 第五章，介绍了本体在w e b 服务合成系统中的应用。详细介绍服务合成系统中异构问题 的分类；加入异构解决模块的服务合成系统的框架和标准服务的定义方法。 第六章，介绍了本体在服务查找系统的应用。提出基于本体知识的服务查找算法。 第七章，总结了本系统的功能特点，提出其优缺点。 1 5 小结 本章提出了w e b 服务存在的意义；并且介绍了本体知识的相关概念，以及基丁：本体知识的 相关研究工作i 最后给出论文的章节安排。 东北大学硕士学位论文第二章e _ s c o p e 系统简介 第二章e _ s c o p e 系统简介 2 1 虚拟企业简介 虚拟企业( v i s u a le n t e r p r i s e ，简称v e ) 是企业间在达到权益共识并且不涉及权益纠纷的 前提下，为赢得某一市场竞争而结成的可以动态改变和组合的企业联盟。那么虚拟企业也可 以说是当市场出现新机遇时，具有不同资源与优势的企业为了共同开拓市场，共同对付其他 的竞争者而组织的、建立在信息网络基础之上的共享技术与信息，分担费用，联合开发的、 互利的企业联盟体。虚拟企业的出现常常是参与联盟的企业追求一种完全靠自身能力达不到 的超常目标，即这种目标要高于企业运用自身资源可以达到的限度。虚拟企业的实质是发挥 自身优势，对外部资源和力量进行有效整台，达到降低成本、提高竞争力的目的。 从本质上讲，虚拟企业是个复杂开放的系统。所谓的复杂开放的系统是指规模复杂， 功能目标多样，且维数高、空间大、影响因素众多，并且有极大的随机性，有的还受制约丁 主观因素影响的开放系统。从定义上看，虚拟企业首先是一个功能目标众多的系统。组建虚 拟企业的目标大致有：弥补自身的资源不足：缩短产品上市的时间，及时开发出符合顾客需 求的产品：降低研发成本；降低风险，即通过强强联台来降低研发风险：能在极短的时间达 到经济规模壮大的目标；快速地获取市场的机遇等。虚拟企业也是一个开放的系统。在虚拟 企业组建与运作过程中，盟主可以根据实际需要来调整成员企业的项目，不断有新的成员加 入，同时也有不合格的成员企业淘汰出局：而且为了更好地满足顾客的需求，虚拟企业要不 断地从外界获取各种信息，调整虚拟企业研发方向。虚拟企业也是一个复杂系统。从构成要 素来看，组建虚拟企业的成员企业众多，除核心企业之外，还有主要成员企业和临时性成员 企业；从要素之间的关系来讲，虚拟企业是种网络组织，要素之间不仅有信息的集成、知 识的集成、资源的集成、资金的集成，而且彼此之间还有复杂的委托一代理关系、信任管理 关系、利益分配的关系等。虚拟企业组建与运作同时也受主观冈素的影响。盟主在_ i f _ 别市场 机遇与选择虚拟企业这种资源外购的合作模式就是一个主观过程。在选择合作伙伴时虽然要 进行定量分析与评价，但在评价时不可避免地要受盟主的主观因素的影响。在虚拟企业运作 管理中信息的沟通、冲突管理、信任管理及跨文化的管理也是一个受主观因素影响的过程。 在利益分配的过程中也不可能完全不受主观因素的影响。可以这么讲，虚拟企业在整个生命 周期都要或多或少地受主观因素的影响。虚拟企业还是一个多层次的系统。在“面向虚拟企 业信息集成的扩展联邦模式” 杨0 1 卜一文中从信息管理的角度将虚拟企业分为联盟协作层、 联盟管理层及资源管理层：联盟协作层是对参加虚拟企业的所有企业联盟进行管理，联盟管 理层对于联盟进行管理，资源管理层管理企业信息源、多媒体信息及部分遗产应用等。虚拟 企业是一个受众多因素影响的系统。虚拟企业之所以会产生也是外界环境不断变化的产物， 是信息技术高速发展的产物，是市场不断变动的产物，是满足消费者个性化需求的产物；而 且虚拟企业能否成功运作还受政府政策、自然环境变化的影响，如政策的变动使得识刈的市 场机遇迅速消失，即虚拟企业所存在理由不再存在，虚拟企业只能中途解体。虚拟企业形成 的空间大。虚拟企业可以由来白不同地区与国家，由不同地区的成员企业组成一个跨空间结 构的临时性的网络组织。 综上所述，很明显，虚拟企业是一个复杂开放的系统。所以在研究虚拟企业的问题时府 4 东北大学硕士学位论文第二章e s c o p e 系统简介 充分利用系统科学原理对虚拟企业的复杂性进行全面分析，以便更深刻地认识虚拟企业，从 而能更好地组建和管理虚拟企业这个新生事物。 组建虚拟企业，对所有联合企业的产品( 中间产品或终极产品) 和服务，要从市场需求 出发，在核心企业( 产品) 总体计划下组织生产、服务，通过统一的网络渠道并以卓有商誉 的晶牌销售，最后按各自产品( 服务) 的价值构成或份额分享利润。这些联合的成员可以是 一个小企业，也可以是大企业的一个车间，可在不同的地方和国家。它们分别擅长于某项技 术和某种产品，其产品设计、生产工艺、质量保证等在同行业中处于领先地位。它与核心厂 不是传统的母子公司关系，而是以最终产品为纽带的合同和信誉关系，体现为企业间的种 契约关系、利益关系，各成员的隶属关系、法人地位，原有债权、债务不变。各成员之间都 有精心规划的协调机制和功能齐全的信息网络，通过快捷运输系统实现最佳配置。虚拟企 业适应了多品种、少批量、多变性和不确定的市场需求，具有很强的市场应变能力。一经出 现就显示了强劲的生命力。 可以得出虚拟企业至少具有如下三个基本特征：具有高效的信息管理系统；建立r 稳定、 可靠的关系网，相互信赖，协同工作成为企业的精神支柱；产品展示能转化为数字形式。 由于虚拟企业是由具有不同核心能力的企业组成的联盟体。在虚拟企业运作之前有必要 对成员企业的资源进行优化重组，使其产生系统功能。但虚拟企业自身的特性使得虚拟企业 的资源重组与传统企业的资源重组具有很大的不同： 1 ) 虚拟企业资源重组对象是成员企业，因此在资源重组过程中会遇到许多冲突，而这种 冲突只能依靠盟主进行协调：而传统企业在资源重组过程中所遇到的阻碍相对来讲要小多了， 而且非常容易进行协调。 2 ) 虚拟企业是以机遇为驱动的，是面向产品的i 临时性组织。为了缩短开发时间，在产晶 开发的过程中经常采用并行工程技术。而实际上并行工程的实施本身就是一个非常复杂的过 程。 3 ) 为了更好地适应市场环境，在资源重组与集成时要考虑如何保持虚拟企业柔性，这也 是虚拟企业资源重组与集成的难点之一。 4 ) 虚拟企业的资源重组与集成不仅包括实体资源的重组，而且包括成员企业的核心能力 与知识的集成。但由于成员能力与知识评价及识别的模糊性，给资源集成带来一定的困难。 5 ) 在资源重组优化过程中盟主一般应采用相应的决策支持仿真的软件，而目前虚拟企业 资源重组优化软件还不成熟，这也为虚拟企业资源重组带来困难。 在虚拟企业运作组织模式选择方面，一般认为虚拟企业有五种基本运作模式：供应链式、 即插兼容式、虚拟合作式、资源外包式和合资经营式，而实际运作过程中往往会综合地利片；| 多种基本模式；但决定选择怎样的组织模式也是一个复杂的过程，盟主不仅要考虑市场机遇 的特性、自身的能力、成员企业的能力而且要分析外部市场的复杂性，在运作过程中往往会 由于外部市场的变化而需对组织模式做相应的改动。 基于虚拟企业的本质可以看出虚拟企业在利益分配时应遵守的原则： 1 ) 互惠互利原则。即分配方案可使每个成员企业的基本利益得到充分保证，不会影响 成员企业的积极性，否则容易导致合作的失败或破裂。 2 ) 结构利益晟优化原则。即从实际情况出发，全盘考虑各种影响因素，合理确定利益 分配的最优结构，促使各成员企业实现最佳合作、协同发展。 3 ) 风险与利益相对称原则。在制定分配方案时，应充分考虑各成员企业所承担的风险 东北大学硕士学位论文第二章e _ s c o p e 系统简介 大小，对承担风险大的成员企业应给予适当的风险补偿，以增强合作的积极性。 4 ) 个体合理原则。即各成员企业参与虚拟企业所锝到的利益应火于单独行动所获得利 益，否则会出现中途背叛现象。 学术界和工业界对虚拟企业的研究非常重视，在企业建模、企业对象调度等问题上取得 了很大的进展，一些致力于推动中小型企业发展，提高企业整体竞争力的基于中小企业( s m e ) 联盟方面的研究项目。目前运营的典型虚拟企业有：( i ) 现代虚拟企业的领路者p u m a 。( 2 ) 戴尔计算机公司。( 3 ) f o r d 公司。在国内，也有许多面向虚拟企业的项目出台。如( 1 ) 国 家组织的“分散网络化制造”( d n m ) 系统。( 2 ) 上海交通大学设计的一个基丁i n t e m e t 、面 向生产的虚拟企业原型系统。( 3 ) 东北大学设计并开发的v i a s c o p e 系统。 但是人多数以建立企业模型为核心，只注重鹾盟企业工作流的管理，而忽略了企业数据 的收集和集成过程，不具有开放的对象插入接口，限制了系统的柔软性、互联性和可扩充性； 系统集成模型和语言无统一标准，导致系统集成复杂，不支持动态信息集成，制约了获取信 息的实时性，不能有效地解决企业间的动态信息集成利有效合作。然而在网络环境f 的联盟 企业中必须解决联盟企业资源的静态集成、动态集成、事务工作流集成、共享知识管理与分 类、b 2 b 支持、数据安全等问题，以适应当今新经济模式的需求。 随着w e bs e r v i c e s 成为企业的主要运作模式，基于i n t e r n e t 的b 2 b 和b 2 c 的网上经营和 管理模式将成为商业主流。与此同时，为满足中小企业的需求，种新的服务产业正伴随着 互联网的发展而迅速崛起，即应用服务供应商a s p 。a s p ( a p p l i c a t i o ns e r v i c ep r o v i d e r ) 是指 通过在互联网络上配置、租赁和管理商业应用的服务解决方案，为商业和个人顾客提供应用 系统服务的公司，为企业用户提供所需的w e b 网上服务及托管企业数据信息等所有可能的一 切服务。es c o p e 系统即是基于a s p 模式，为中小企业联盟，进而实现电子商务，提供了切实 可行的服务平台构架。 虚拟企业理论是对2 0 世纪末期企业实践的理论概括，是企业理论的最新发展。在网络经 济条件下，随着适于虚拟企业生存的经济技术条件的日趋成熟，虚拟企业也步入了快速发展 时期。越米越多的企业开始采用虚拟企业的形式进行经营，并取得了骄人的业绩。可以预见， 虚拟企业将成为2 1 世纪的主流企业组织形态。 2 2e s c o p e 系统框架介绍 e s c o p e 系统f 申0 3 是受市场驱动而提出的，以w e b 方式为中小企业提供动态联盟需要和 应用服务支持，其代表着本世纪中小型企业主要经济模型。面向服务的w e bs e r v i c e s 是自包含 的、基于服务的框架结构，通过服务功能描述、服务发布、定位服务、绑定服务和调用服务 实现。通过按需组合发布的服务，满足特定企业用户的需求。该系统解决了联盟企业资源的 静态集成、动态集成、事务工作流集成、共享知识管理、在线b 2 b 支持及数据安全等问题， 系统具有柔软性、互操作性、可扩充性和开放性，完全适应当今网络经济模式的需求，将成 为良好的支持企业动态联盟的服务系统。es c o p e 系统为中小企业经济发展提供了一流的先进 技术和为组建完善经济模式提供了可行的环境支持，对推动中小型企业信息化发展乃至企业 经济发展起到积极的作用。 一6 一 东北大学硕士学位论文第二章es c o p e 系统简介 系统以e _ u d d i 为中心，所有共享资源元数据均存于e _ u d d i 注册仓中。系统内共享资 源分为服务资源和信息资源。所有服务均包装为w e bs e r v i c e s ，注册到u d d i 注册仓中，服务 图2 1e _ s c o p e 系统总体结构 f i g 2 1s t r u c t u r eo f e _ s c o p es y s t e m 分为第三方服务系统附加服务、遗产服务和系统基本服务。根据联盟要求，基于a s p 模式按 需构建联盟平台。系统总体结构见图2 1 。目前已实现了其系统所有功能，具体功能如r ： 联盟管理联盟管理负责虚拟企业整个生命周期管理，包括联盟构筑、联盟管理与联盟解 体。联盟管理是es c o p e 系统为企业间合作构建虚拟企业而提供的最基本服务。系统中涉及 的角色分为盟主、盟友、一般用户、管理员、评估专家等，不同角色具有不同职能。盟主在 联盟管理中处丁二主动地位，管理员用于系统级管理，其他角色处于从属地位。联盟构筑流彩 大致为：( 1 ) 盟主根据自己的核心能力情况，邀请专家参与建立虚拟企业模式，评估，确定 最佳企业模式；( 2 ) 盟主依据企业模式构筑联盟，发布项目任务、目的、费用、完t 时间等 虚拟企业相关信息和合作伙伴要求信息等；( 3 ) 企业集市成员根据自身能力申请加盟，按盟 主要求，发布自己企业核心能力信息：( 4 ) 盟主邀请专家评估，选择最佳合作伙伴：( 5 ) 签 定合约，任务分配，准备进入合作运营阶段一联盟管理。联盟管理以联盟为单位针对虚拟企 业项目运营实旌管理，包括企业发布共享信息、设置信息协议与安全级别、设置过程上作流 程、定期召开联盟会议、信息公告及企业间信息协商等功能。虚拟企业使命结束，盟主撤消 联盟。 信息集成信息集成是虚拟企业运营的基础，本系统将企业内信息分为结构化信息帚l 非结 构化信息。结构化信息指企业数据库数据信息及多媒体文件等静态信息，非结构化信息指企 业事件信息及协调信息。结构化信息通过企业信息发布、设置访问权限提供给联盟组织肉成 员共享，盟主通过定义输出模式、输出规则以及授权策略机制，由信息代理器按需进行信息 集成，非结构化信息是联盟运行过程中产生的公告信息和实时协调控制交流信息，系统以虚 拟企业业务逻辑为单位为联盟盟主按需提供静态或实时动态集成信息。在信息集成过程中加 东北大学硕士学位论文 第二章es c o p e 系统简介 入异构解决，建立统一的视图模式，为知识共享提供一个有力的办法。 过程工作流集成系统以联盟团体内业务逻辑为单位定义过程1 ：作流程和触发规则，企业 间合作运营严格按照定义流程实施，并提供协调、监控过程工作流程、出错恢复及进行必要 的人为干预等功能。 数据安全策略系统内涉及的所有信息传输，均提供选择数据保密级别功能。系统建立一 套不同安全级别的安全机制，为虚拟企业内提供按需选择信息保密及信息隐藏策略，保证不 同级别成员间数据的安全通信。同时提供电子签名及认证系统，增强联盟成员间的可信赖性， 并提供入侵检测系统，保障虚拟企业的整体安全性。目前已实现了身份认证系统和i 数据加密 安全。 w e b 服务合成系统具有合成w e b 服务的功能。系统为w e b 服务提供服务包装器接口、 服务查询和服务代理功能。服务提供者按接口标准发布服务，注册到本系统的服务注册仓中。 由服务代理器根据用户服务请求和服务范围，实现合成服务功能。同时在服务发布、查找、 合成的过程中加入了本体语义解析办法，使得w e b 服务的发布更严格，查找更精确，合成更 可靠。 企业集市管理系统的建设是为企业实现动态联盟提供使能环境，在系统中，企业是主角， 企业集市管理为各企业提供了宣传自我、抓住商机的窗口，其按领域类别为企业提供企业能 力信息注册注销及联盟项目信息查询等服务。 2 3 本文工作重点 虚拟企业内知识共享是企业合作的基础通过企业间知识共享，提高企业总体效益。尤 其是中小企业，通过资源优化配置达到企业共同受益。合作知识主要包括共享的数据资源与 过程集成的事务资源( 遗产服务) 及其第三方服务资源等。合成和查找系统是建立在w e b 服务的 基础之上，采用统一管理共享知识、定义标准领域服务知识、协调控制，集成企业发布的共 享资源，共同实现虚拟企业的使命。对于各个企业发布的共享信息采用身份认证制度，保证 资源的可靠性和保密性，服务信息化时代的要求。数据库集成按照三层模式进行工作，自上 而下地进行模式集成，自f 而上地进行数据抽取。数据库集成语言的定义结合图形界面的使 用是本系统的一个特点，使得数据库集成简单方便。服务的自动合成功能是本系统不同于以 往工作的一个重要方面。在企业进行服务注册之前进行服务的统一化。服务元数据仓库的定 义，领域服务的定义，以及本体信息的定义，服务基本信息的定义，领域信息的维护都是信 息集成模块的任务。由于这些服务元数据的定义，改进u d d i b c v 0 3 模块原有的服务查找机 制在关键字查找方面的限定，实现资源的自动定位，准确查找，使得服务动态合成真正成为 可能。本文的重点放在本体库的构建，维护，标准服务的定义，基于本体w e b 服务合成异构 解决的实现和服务查找算法的定义。 2 4 小结 为了满足市场竞争的需求，我们可以构建虚拟企业。w e b 服务为虚拟企业实现提供了有力 的支持。在此基础之上介绍了e _ s c o p e 系统，最后给出了论文的工作重点。 一8 一 查i ! 垄堂堡主堂堡笙查 整三主塑墨坠堕! 上 第三章相关技术简介 3 1 新技术的应用 3 1 1w e b 服务 w e b 服务就是通过w e b 接1 5 1 提供的某个功能程序段。通过标准的i n t e r n e t 协议可以很容易 地访问该功能。这就意