基于本體和工作流的網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)研究

為了提高工作效率，國(guó)內(nèi)高校已經(jīng)推行網(wǎng)絡(luò)化辦公，根據(jù)工作的需要，很多高校都相繼建立了教務(wù)管理系統(tǒng)、科研管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)、學(xué)生學(xué)籍管理系統(tǒng)等一系列網(wǎng)上辦公系統(tǒng)。因?yàn)檫@些系統(tǒng)是由不同的部門建立，來(lái)滿足各部門各自的工作需要，因此每個(gè)系統(tǒng)在建立時(shí)都很少考慮與其他系統(tǒng)之問(wèn)的聯(lián)系，比如，教務(wù)管理系統(tǒng)由教務(wù)處建立，科研管理系統(tǒng)由科研處建立，這兩個(gè)系統(tǒng)都是針對(duì)學(xué)校的師生，系統(tǒng)的用戶是一樣的，系統(tǒng)常用的功能和操作也是相似的。如果沒(méi)有考慮到這些，每個(gè)部門都各自建立自己的系統(tǒng)，這樣必然造成系統(tǒng)的重復(fù)規(guī)劃，造成很大的人力和財(cái)力浪費(fèi)。在進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，充分考慮各個(gè)系統(tǒng)之間的聯(lián)系和減少重復(fù)規(guī)劃所帶來(lái)的浪費(fèi)則是需要研究的重點(diǎn)和方向。本文根據(jù)網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用需要，采用改進(jìn)的本體和工作流的建模方法進(jìn)行建模，開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)的開發(fā)對(duì)解決管理系統(tǒng)建立過(guò)程中存在的重復(fù)規(guī)劃問(wèn)題具有參考意義。

1 技術(shù)背景

工作流技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)使業(yè)務(wù)流程全部或者部分自動(dòng)化。在此過(guò)程中，將文檔、信息或任務(wù)按照預(yù)定的規(guī)則傳遞，企業(yè)人員、已有軟件之間互相協(xié)調(diào)工作，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)的整體目標(biāo)。工作流技術(shù)提高了知識(shí)應(yīng)用的效率，降低了運(yùn)行成本，但是在實(shí)際應(yīng)用中，每個(gè)領(lǐng)域?qū)ν瑯邮聞?wù)的認(rèn)知水平和知識(shí)表示方法存在不同：關(guān)注點(diǎn)不同，導(dǎo)致對(duì)同一事務(wù)的認(rèn)知重點(diǎn)不同；知識(shí)水平不同，導(dǎo)致對(duì)同一事務(wù)的認(rèn)知程度不同；實(shí)際需要不同，導(dǎo)致對(duì)事務(wù)的知識(shí)表示方法和文件存儲(chǔ)格式不同，這也導(dǎo)致了在知識(shí)共享方面存在很大困難。正是因?yàn)橐陨蠁?wèn)題的存在，工作流在實(shí)際應(yīng)用時(shí)優(yōu)勢(shì)不能得到很好的發(fā)揮。本體的出現(xiàn)，很好地解決了知識(shí)共享的問(wèn)題。

本體最初是哲學(xué)上的一個(gè)概念，后來(lái)被應(yīng)用到計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，它是共享概念模型中明確的形式化規(guī)范說(shuō)明，其目標(biāo)是捕獲相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)，提供對(duì)該領(lǐng)域知識(shí)的共同理解，確定該領(lǐng)域內(nèi)共同認(rèn)可的詞匯，并從不同層次的形式化模式上給出這些詞匯(術(shù)語(yǔ))和詞匯間相互關(guān)系的明確定義。利用本體可以避免對(duì)同一事物描述的差異性，提高知識(shí)表示的準(zhǔn)確性，有效地解決了知識(shí)管理中文件數(shù)據(jù)格式不一致以及缺乏結(jié)構(gòu)性、跨部門之間對(duì)同一事物的分類及特性認(rèn)知的差異以及關(guān)系定義的不明確等問(wèn)題。

2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)框架

網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)的整體框架如圖1所示。

數(shù)據(jù)庫(kù)為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)格式定義，存儲(chǔ)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、成績(jī)和用戶實(shí)例等信息。

數(shù)據(jù)庫(kù)引擎負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存取的異常處理以及底層數(shù)據(jù)庫(kù)接口調(diào)用功能的封裝。

工作流引擎通過(guò)過(guò)程定義解析、工作流過(guò)程控制、工作流活動(dòng)控制和資源管理，完成對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程的控制和業(yè)務(wù)活動(dòng)的調(diào)度；完成對(duì)用戶角色和相關(guān)應(yīng)用程序等資源的管理；完成數(shù)據(jù)庫(kù)與XML文檔之間的數(shù)據(jù)交換，接收工作流啟動(dòng)者選定的各個(gè)相關(guān)處理步驟中所涉及的用戶列表來(lái)生成工作流實(shí)例，并控制過(guò)程實(shí)例的創(chuàng)建、激活、掛起、終止等。應(yīng)用服務(wù)組件負(fù)責(zé)具體應(yīng)用與工作流之間的匹配。它與具體的應(yīng)用有關(guān)，與具體的實(shí)現(xiàn)技術(shù)以及編程語(yǔ)言無(wú)關(guān)。本體庫(kù)是本體數(shù)據(jù)庫(kù)的簡(jiǎn)稱。本體庫(kù)負(fù)責(zé)本體的存儲(chǔ)、標(biāo)識(shí)、版本化、分類，同時(shí)在新的本體被添加進(jìn)來(lái)時(shí)負(fù)責(zé)新舊本體的兼容。

本體知識(shí)定義是以本體論為基礎(chǔ)建立的，它負(fù)責(zé)驗(yàn)證用戶輸入信息的正確性，同時(shí)根據(jù)具體應(yīng)用調(diào)用相應(yīng)的本體，能夠改善不同應(yīng)用中對(duì)本體詞匯的差異性。

2.2 本體建模

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)實(shí)際使用的需要，從系統(tǒng)用戶角度出發(fā)，采用改進(jìn)的IDEF-5本體建模方法，建立了管理人員、教師和學(xué)生3個(gè)本體，如圖2所示。3個(gè)本體之間的相互關(guān)系如圖3所示。對(duì)每一個(gè)本體，可以建立如圖4所示的本體描述概要表。圖3中每2個(gè)本體之間的操作關(guān)系可以在本體描述概要表中進(jìn)行查找。由圖3可以看到，管理人員本體可以對(duì)其他2個(gè)本體進(jìn)行相應(yīng)的操作，教師本體可以對(duì)學(xué)生本體進(jìn)行相應(yīng)的操作，學(xué)生本體只能對(duì)自身進(jìn)行相應(yīng)的操作。由于篇幅所限，其他的本體信息這里不再列出。

這里對(duì)IDEF-5本體建模方法進(jìn)行了改進(jìn)，主要改進(jìn)為：在本體描述概要表中增加了操作權(quán)限列表，以方便對(duì)每個(gè)用戶本體的操作權(quán)限進(jìn)行定義；在本體關(guān)系中增加了自操作，以滿足實(shí)際的需要。

該系統(tǒng)本體以O(shè)WL DL描述邏輯為基礎(chǔ)，利用Protege3.1.1應(yīng)用程序作為本體的設(shè)計(jì)和開發(fā)工具，建立系統(tǒng)用戶本體。管理人員本體的描述如下(其他略)：

2.3 工作流建模

工作流技術(shù)中的核心工作是工作流模型的建立。由于Petri網(wǎng)具有直觀的圖形表示、形式化的語(yǔ)義、狀態(tài)和事件的顯示表示以及豐富的數(shù)學(xué)分析技術(shù)等特點(diǎn)，尤其適合工作流程管理領(lǐng)域的建模需求，因此這里采用基于Petri網(wǎng)的建模方法?；赑etri網(wǎng)的工作流建模方法中事務(wù)的參與者只有一個(gè)，根據(jù)實(shí)際需要，對(duì)模型進(jìn)行了修改，完全依照實(shí)際事務(wù)的執(zhí)行過(guò)程，同時(shí)將事務(wù)的參與者增加到兩至三個(gè)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)使用的需要，可以建立學(xué)生實(shí)驗(yàn)工作流模型、成績(jī)修改工作流模型、實(shí)驗(yàn)添加工作流模型等若干個(gè)工作流模型。由于篇幅所限，僅列出學(xué)生實(shí)驗(yàn)工作流模型示意圖如圖5所示。

圖5所示的學(xué)生實(shí)驗(yàn)工作流模型基本反映了學(xué)生參加實(shí)驗(yàn)并獲得實(shí)驗(yàn)成績(jī)的整個(gè)過(guò)程。這里需要注意的是學(xué)生提交完實(shí)驗(yàn)結(jié)果后可以選擇做其他實(shí)驗(yàn)，教師若沒(méi)有完成實(shí)驗(yàn)成績(jī)的提交則要反復(fù)提交實(shí)驗(yàn)成績(jī)才能完成整個(gè)工作流。

3 本體庫(kù)的共享

網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)所建立的本體庫(kù)中詳細(xì)定義了系統(tǒng)各種類型的用戶以及他們之間的關(guān)系，定義了各種用戶的權(quán)限和他們相應(yīng)的操作，這些內(nèi)容都對(duì)應(yīng)相應(yīng)的程序代碼。如果后續(xù)要建立教務(wù)管理系統(tǒng)、學(xué)生學(xué)籍管理系統(tǒng)等系統(tǒng)時(shí)，這里所建立的本體可以拿來(lái)直接使用或者稍加修改后再使用，這樣即可減少重復(fù)規(guī)劃所帶來(lái)的浪費(fèi)。

4 結(jié) 語(yǔ)

將工作流技術(shù)與本體結(jié)合起來(lái)，有效地解決了工作流技術(shù)使用過(guò)程中認(rèn)識(shí)的差異性和知識(shí)共享的問(wèn)題。設(shè)計(jì)開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)運(yùn)行良好，所建立的本體庫(kù)在將來(lái)教務(wù)管理系統(tǒng)、學(xué)生學(xué)籍管理系統(tǒng)中具有實(shí)用價(jià)值。該系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程對(duì)解決管理系統(tǒng)建立過(guò)程中存在的重復(fù)規(guī)劃問(wèn)題有參考意義。