OWL本体在纺织企业的应用

刘 闯，于 晓 强，陶 学 恒

（大连工业大学 信息科学与工程学院，辽宁 大连 116034）

0 引言

各种新技术的应用拓宽了纺织品的发展领域，计算机集成制造使整个生产成为一体化过程，使纺织工厂的自动化水平明显提高，实现了产品的高质量、低消耗、缩短了交货时间。产品数据库管理是工厂中制造信息系统的集成平台，作为企业的知识库和资源库，提高了企业的创新能力和竞争力［1］。在传统信息系统的模型中，存在不同术语来描述着相同的模型，造成了同一概念在不同的系统中表达方式不同，导致模型数据共享程度很低，不利于异构系统之间的数据信息交换。本文以某纺织企业信息系统的开发和实施为背景，深入研究了系统中关键技术及其实现，结果表明缺乏一种较强的逻辑语言对数据模型进行统一描述，寻找一种严格定义的标准化建模语言来描述数据模型势在必行。因此，本文采用OWL（Web Ontology Language）来描述纺织企业资源本体，建立了一套面向纺织品制造过程的本体系统模型，以实现面向本体的纺织企业系统管理。

1 支撑技术

1.1 OWL简介

OWL是W3C开发的一种网络本体语言，用于对本体进行语义描述［2］。由于OWL是针对各方面的需求在DAML+OIL 的基础上改进而开发的，所以一方面要保持对DAML+OIL/RDFS的兼容性，另一方面又要保证更加强大的语义表达能力，同时还要保证描述逻辑（DL，Description Logic）的可判定推理，因此，W3C 的设计人员针对各类特征的需求制定了3种相应的OWL 的子语言，即OWL Lite、OWL DL和OWL Full，而且各子语言的语义表达能力依次递增。

OWL适用于这样的应用，在这些应用中，不仅需要提供给用户可读的文档内容，而且希望处理文档内容信息。OWL 能够被用于清晰地表达词汇表中的词条（term）的含义以及这些词条之间的关系，而这种对词条和它们之间的关系的表达就称 作Ontology。OWL 相 对XML、RDF 和RDFSchema拥有更多的机制来表达语义，从而OWL超越了XML、RDF 和RDFSchema仅仅能够表达网上机器可读的文档内容的能力。

1.2 Web框架模型

为了满足语义查询、系统重用和信息共享等功能，引入Web框架模型［3］。此Web框架模型主要包含5个层次，分别是：本体资源库层、知识推理层、纺织企业系统数据访问逻辑接口层、纺织企业业务逻辑以及客户端层。整体Web框架模型如图1所示。

图1 Web框架模型Fig.1 Web framework model

2 基于OWL 的纺织企业本体模型的构建

采用OWL描述纺织企业资源的过程，也就是创建纺织企业资源本体模型的过程。构建纺织企业资源本体的目的是提高信息资源的利用率，实现对纺织企业产品相关数据和过程的统一管理，提供给纺织企业来描述产品设计、生产和销售的一种方法，为企业提供了产品数据定义、组织和控制框架。它为纺织企业实现产品全生命周期管理、规范和优化纺织企业业务流程、缩短产品开发时间、降低产品成本，提供了一种方法。

2.1 纺织企业UML模型图

纺织企业的资源本体构建的关键在于定义各种类和类间关系、属性和属性间关系以及属性约束等。类可以进行层次划分，也就是说一个类还可以有父类和子类。父类定义更加抽象的概念和语义，子类表达了更为明确、详细的概念。纺织企业本体构建首先要画出相应的类图，依据软件工程UML 的理论，纺织企业的资源本体部分类图如图2所示。

图2 本体资源库结构Fig.2 The structure of ontology resource

2.2 纺织企业的电子仓库和文档管理本体描述

在充分了解纺织企业的电子仓库和文档管理基础上，采用Juha-Pekka Tolvanen［4］提出的元建模方法来建立OWL的UML Profile元模型。对图2进行转化，利用Protégé 编辑器来建立本体的类和子类以及实现基本属性限制，从而建立纺织企业领域本体，并通过OWL 语言进行描述，并将其最终以OWL本体形式描述存入数据库。下面的OWL 代码是电子仓库管理和文档管理本体的部分描述。

用三元组可以表示为

纺织企业的电子仓库rdf：type rdfs：Class.

纺织企业仓库信息管理服务rdfs：subClassOf纺织企业的电子仓库.

纺织企业的文档管理rdf：type rdfs：Class.

纺织企业的设计文档管理服务rdfs：sub-ClassOf纺织企业的文档管理.

纺织企业的工艺文档管理服务rdfs：sub-ClassOf纺织企业的文档管理.

3 应用实例及分析

对某毛（绒）纺织品制造企业的PDM 信息系统，来源于不同部门的大量异构数据的语义提升和知识集成。Web服务器端的运行环境是windows 2000、JDK6.0、SSH2框架、OBPM 开源包、tomcat6以及MySQL。用户可以通过浏览器访问Web服务器，以实现对多源异构知识的透明访问，满足了纺织品企业内部的知识模型共享与重用。通过图形化的建模工具Protégé进行纺织企业本体过程模型的创建，使用Java语言调用业务逻辑引擎。本文以纺织企业的设计文档审批为例，OWL中主要涉及的是纺织企业设计文档审批比较重要的概念及其属性，活动间的关系及约束，系统的设计文档审批运行界面如图3所示。

图3 设计文档审批运行界面Fig.3 The running interface of design document examination and approval procedures

4 结论

通过对纺织企业数据资源的利用性、重用性、共享性的信息技术做重点研究，把本体引入到纺织企业系统建设中，实现资源的语义化标识、存储及搜索功能。在分析了纺织企业基本控制结构和系统中关键业务流程基础上，提出了纺织企业过程建模元素，并研究了纺织企业系统中的电子仓库和文档管理业务模型，将各模块建立在可交换与可重复使用的基础上，让数据信息以紧密的传递与分享而不受异构系统的限制。在开源框架基础上进行编程，实现了逻辑本体模型以及标准的信息查询。最终实现了Web本体语言OWL 的形式化建模，建立了面向纺织企业的本体应用系统。