基于语义网的面向服务土木工程管理模型研究.doc

基于语义网的面向服务土木工程管理模型研究摘要：对于任何一个项目，土木工程管理在节约成本和有效地利用时间中扮演着非常重要的角色。随着土木工程管理的方法和工具的逐渐增加，人们对于一个有助于项目策划、实施和根据不同的项目阶段进行控制的综合环境的需求日益强烈。项目的不同阶段管理的变化是土木工程管理的另一个难题。为了整合不同的土木工程管理相关的网络服务以及提供灵活的项目管理，本文建立了一个中央决定模块，进而提出了一个基于语义网的面向服务的土木工程管理模型。所提模型基于web服务模型本体论框架及其实现环境(WSMX)，而且使用PROMONT作为参考框架来代表工程管理范围。关键词：土木工程管理；语义网；面向服务1 引言近年来，随着因特网的不断发展，越来越多的公司以因特网为杠杆来获得竞争优势1。由于我们可以将web服务看作是分散的计算实体是，所以许多的土木工程项目可以通过地理分散的方法进行运作和管理，即：工程管理人员和团队成员位于不同的城市、州和国家。同时，可以不同的项目阶段运用许多相关的CM服务（如采购管理，风险管理，质量管理，等等）。寻找有用的相应的CMweb服务以及将其整合成一个可行的web服务将有助于土木工程管理，从而节省开支，有效地利用时间和加快工程进程。通过使用语义网服务，我们可以整合这些web服务以及提供机器可以理解的环境，进而可以运用计算机进行项目计划和评价以提高管理质量。本文提出了一个基于语义网的面向服务的土木工程管理模型。其通过中央控制模块，旨在整合不同的相关CMweb服务，进而提供灵活项目管理。下文的组织如下：第二部分，描述土木工程管理及其重要性和面临的难题。第三部分，概述了Web服务，语义网，语义网服务及其两个重要协议。第四部分，提出了一个基于语义网服务的土木工程管理模型。该体系包含四层：基础结构，商业逻辑，Web服务以及应用。每一节讲述一层含义。2 土木工程管理土木工程管理是：为满足特定的工程需求，将各种知识，技能，工具和技术运用与土木工程活动的过程2。土木工程管理是通过应用和整合土木工程管理的启动、策划、执行、监管、控制和结束等任务来实现的。土木工程的目标必须以成本，时间和质量为向导3。近年来，土木工程管理学的应用已经发生了急剧的变化以适应新兴的管理流程和满足实现组织发展和战略转变相关的基本原则4。理论学家认为新兴的CM形式比传统的CM有更广泛的应用空间5。越来越多的公司正在寻求更有效的产品开发和市场拓展方法。土木工程管理，通过采购正确的产品，抓住时机，应用特定的创新、知识和技能管理进行采购，进而提供了一个严格的获得竞争优势的方法4。如图1所示，一个典型的土木工程不仅包括调度信息还包括成本，资源，组织和其他信息1。在竞争激烈、日新月异、最求卓越的当今世界，土木工程管理面临很多挑战。土木工程管理范围的改变是管理项目的组织所面临的最重要的挑战。范围管理常常要求综合成本，时间，质量，风险和其他项目成品。换句话说，项目之间常常竞争资源（人员，资金，时间，等等）。在这种动态环境下，改变管理是项目管理的重要职责。还有，许多相关的应用软件可以在项目的不同阶段，不同位置应用与不同目的1。根据不同的项目条件，我们需要使用不同是应用来实现项目目标。整合这些工具可有助于拓宽单个应用软件的使用范围。3 语义网服务web服务是应用软件的松散组合，其通过web进行发布，定位和引用，并可通过标准web协议与之连接6。他们从具体实现的特质中抽象出了一个互操作模型7。web服务基于一下工业标准：简单对象访问协议（SOAP），web服务描述语言（WSDL），统一描述、发现和集成（UDDI）。SOAP是一中可扩展标记语言，其基于轻量级通信协议，用于分散和分布式环境下的应用间结构信息的交换。WSDL是网际网络联盟推荐的服务接口语言描述。当服务可用时，他们可以通过一个UDDI注册表进行注，该注册表是一组协议，随后可以被其他用户，服务和应用浏览和查询8。现在的web主要人类的解释和使用。语义网是现今web的扩展，其可以给信息一个确切的含义，更好的是人与计算机协同工作9。语义网的主要元素是本体论。本体论可以定义为“一个共同概念的正式和明确规范”10。换句话说，本体论是一个应用领域以人类可理解和机器可读的形式的概念化，通常包括实体的分类和应用于该领域实体的公理与实体之间的关系8。添加语义网注释到web服务可实现各种任务的自动化，包括在一个开放的，不受管制，且常常混乱的环境（即，网络）中，进行web服务的发现，组成，和执行6。有很多种方法来定义语义网服务，其中最主要的协议是OWL-S和WSMO。OWL-S明确规定了一系列描述web服务的本体。基于OWL-S的web服务本体由服务概述、服务模型和服务基础组成。服务概述说明了“服务是做什么的”，其告诉寻求服务者（或者代表寻求服务者的媒介人）该服务是否满足其需求。服务模型高数客户怎么使用服务，其通过详述请求的语义内容，特定输出的发生条件以及如何得到输出结果的一步一步的过程。服务基础（简称“基础”）指出代理商如何访问服务。通常，基础将指定一个通信协议，消息格式和其他服务的特定细节，如连接服务时使用的端口号。web服务模型本体（WSMO）定义了模拟元素以描述基于网络服务建模框架（WSMF）中设定的概念基础的语义网服务12，其定义了四个主要模块：本体，web服务，目标和中介器。4 所提模型本文提出的模型如图2所示，其有4层组成：基础结构（该层包括使用的参考本体），商业逻辑，项目管理web服务和应用层。A.基础结构该体系中，本文使用了PROMONT14作为参考本体。它有助于建立一个项目相关术语和方法的理解，因此给计算机辅助项目策划和评价以提高项目管理的控制单元的管理质量提供支持14。在开放式和分布式的环境下，处理经常出现的非均匀性的相关问题是一个重要问题。该层中，使用WSMO数据中介器进行多相性数据资源间的调节。OO（本体-本体）中介器解决了本体间的不兼容，给目标模块提供调节过的领域知识规范。数据水平的中央调节技术是语义信息集成技术，如本体映射、本体对齐和本体合并15。应用OO中介器，PROMONT和SUMO，以实现存于商业逻辑层的非均匀性本体间的数据调节。B.商业逻辑该层负责整合项目管理的不同因素，如时间管理，成本管理，风险管理等等，以及根据项目状态进行管理调整。为了实现商业逻辑层，我们使用了web服务执行环境（WSMX），它是对WSMO是参考实现，旨在提供动态地发现，调用和组成web服务。WSMX完整地支持与语义网服务的交互作用。而且，WSMX支持与非WSMO是互动，以及经典web服务的互动，以确保与现有web服务的无缝互动7。1）数据和程序调节GG（目标-目标）中介器与WSMO目标相连接；WW（Web服务-Web服务）中介器与web服务相连接，其与先验可以互动，但不相互兼容；当web服务不能解决目标先验时，WG（web服务-目标）中介器与web服务和目标相连接。15。在与web服务交互时，产生的非均匀性相关问题是过程非均匀性。在有web服务参与的交互作用中，可能会发生程序水平的不匹配。程序调节的角色就是调节需求者与提供者的编排。服务的编排定义了其通信模式，即需求者与之互动的方式。服务的需求者有其自己的通信模式，只有两种编排精确匹配时，服务的需求者和提供者才能进行通信。通过分析两个给定的编排实例，弥补可能发生的不匹配就可以解决这些非均匀性。如：将多个消息集合成一个；改变消息的顺序，或者甚至去除一些消息以便更好的实现双方的通信1517。2）组合和编排现今的网络中，web服务每天都在飞速的创造和更新。因此人类无法手动生成组合计划，处于传输过程中的服务组合应该根据能够满足需求者目标的服务自行生成。随着web服务的组合，商家可以通过基本web服务的组合提供增值服务。工作流程和人工智能计划是web服务组合的两个重要方法1617。WSMX上的服务组合是通过编排引擎解决的。3）调用服务调用是根据服务组合（编排）和服务提供者与请求者的编排执行所选web服务的工程。在调用服务期间，如果数据语言或服务编排不匹配，就会进行数据和程序调节6。C. web服务这一层包括项目管理web服务，其扮演着商业逻辑层入口的角色。CM web服务将商业逻辑层抽象成为单个的web服务。CM web服务与商业逻辑间的交互作用有通信管理器解决。通信管理器处理来自CM web服务的各种调用请求，并收回从商业逻辑得到的调用结果（在同步请求或者以防同步请求的商业逻辑的单独调用时，可能发生）7。所提CM web服务的capacity可以分为以下4个CM过程：项目结构：设计工作分解结构（WBS），PERT，CPM，柱状图等等。项目计划：设计一揽子在计划，详细描述不同条件和情景下进行怎样的操作。项目组织：给团队成员分配任务，加班，雇佣/解雇员工，加速等等。管理团队成员：设计会议，奖励/纪律，监管作业等等。D. 应用多种类型的需求者可以使用我们的CM Web服务：web应用为项目成员提供CM相关的服务，还可以服务于因特定目的需求自动CM服务的客户代理，以及ERP系统中需要CM服务的组织。而且，可以进行“随时，随地”的访问，以及PM-web服务的独立平台提供的协作能力远远超过传统的CM相关的软件应用。其给手机用户和定义无限工程管理带来了