基于本体的装备保障知识管理模型

苏正炼， 严 骏， 曾拥华， 张永强

（1.解放军理工大学 野战工程学院，江苏 南京 210007； 2.武汉军械士官学校 地炮系，湖北 武汉 430075）

知识管理（Knowledge Management）是组织对所拥有的知识资源进行系统的有效管理，以期实现知识的共享、创新和增值，提高组织应变能力和创新能力［1］。军事知识管理是指在恰当的时间，将恰当的军事知识，传给恰当的人员，使其能做出最佳的决策，从而在平时实现部队建设效益最佳，在战时达成作战目的代价最小。自军事知识管理的概念被提出，各国都对此进行了深入研究和实践，特别是美军在军事知识管理方面已取得明显的成效［2－3］。

实施装备保障知识管理是我军信息化建设，特别是装备保障信息化建设发展到一定阶段的必然趋势，是多种因素共同推动的必然结果。一是信息化作战条件下，大量高技术、智能化武器装备投入作战，使得战场的知识含量不断增加，对装备保障知识的需求和依赖不断增强，产生了进行装备保障知识管理的内在动力。二是在装备保障信息化建设过程中，虽然开发了大量的信息系统，但彼此之间数据格式不一致、数据标准不统一，难以进行信息共享，不能满足一体化联合保障的要求，产生了进行装备保障知识管理的迫切需求。三是随着知识军事和信息技术的不断发展，特别是智能处理技术的不断成熟，提供了研究知识管理的技术基础，产生了进行装备保障知识管理的现实可能。因此，本文将本体技术引入装备保障知识管理领域，研究装备保障知识管理的管理模型、总体框架和关键环节，探索基于本体的装备保障知识管理方式，为装备保障知识管理的实施提供理论基础和方法指导。

1 装备保障知识体系的构建

装备保障知识是装备保障知识管理的研究对象，要构建装备保障知识管理体系，必须首先对装备保障知识进行研究，明确其定义和内涵。

1.1 装备保障知识定义

装备保障数据和信息是装备保障知识的基础，三者既相互联系又相互区别。装备保障数据是指与装备保障活动相关的一切客观事实，主要以数字、文字等符号作为载体进行记录，是装备保障信息的一种表现形式。装备保障信息是在装备保障过程中所产生和涉及的消息、情报、资料等的统称，包括由装备保障活动自身所产生的内源信息和与装备保障活动开展相关联的外源信息，其本身就包含了装备保障数据。

装备保障知识是人员对装备保障信息的联系、思考和认识，是对装备保障实践活动中所涉及的所有保障业务、保障规律和保障经验的综合。从装备保障的自身特点来看，装备保障知识的丰富程度决定了装备保障指挥、决策和实施人员在复杂环境中为实现保障目标而进行科学决策和有效行动的能力。从人工智能领域的视角来看，装备保障知识是各种与装备保障活动相关的信息综合处理的结果，在各种信息综合的过程中，信息通过相互比较、结合，形成有意义的链接，从而转化为知识。

1.2 装备保障知识内容体系

装备保障是一项实践活动，其知识的产生和运用离不开装备保障实践的具体业务过程，知识的积累和丰富也离不开业务实践的发展。装备保障业务过程包括明确保障需求、做出保障决策、进行保障实施和做出保障总结等环节，为了便于知识的组织、管理和运用，本文提出如图1所示的基于业务过程的装备保障知识内容体系。

图1 基于业务过程的装备保障知识内容体系

1.2.1 保障需求阶段

描述装备保障的具体需求，包括保障任务、保障要求等内容，涉及需求分析、任务分解等知识，这些知识构成装备保障活动的起点。

1.2.2 保障决策阶段

根据保障要求、保障规则、保障资源等约束条件，对装备保障行动进行决策，明确针对不同保障对象需要运用哪些保障资源、采取何种保障方式、进行哪些保障活动，涉及实例分析、经验运用、规则推理、风险评估和任务决策等知识。

1.2.3 保障实施阶段

依据保障决策方案，充分利用各种保障资源，采用合理的保障方式完成各项具体保障活动，涉及过程控制、目标管理、质量管理等知识。

1.2.4 保障总结阶段

总结整个保障行动，形成完整的保障实例和保障经验，以便为下一次保障行动提供指导，涉及信息采集、过程评估、经验分析等知识。

2 基于本体的装备保障知识管理框架

知识管理是一项复杂的系统工程，涉及业务活动的各个方面，为了克服传统知识管理中知识重用和知识共享困难的弊端［4］，需要引入新的技术，构建完善的装备保障知识管理框架，指导知识管理的实施以及知识的运用。

2.1 本体理论

本体（Ontology）起源于西方哲学，20世纪90年代被引入人工智能领域，用来表达人们对问题领域知识的共同理解，并以显式的方式描述问题中概念及其之间的关系。Neches［5］、Gruber［6］、Borst［7］、Studer［8］等人都在不同时期给出了本体的定义，其中Studer的定义最精确并被广泛接受：“本体是共享概念模型的明确的形式化规范说明”。这个定义包含4层含义：概念模型（Conceptualization）、明 确 （Explicit）、形 式 化（Formal）和共享（Share）。其中，概念模型表示对客观现实世界中一些现象的相关概念进行抽象而得到的具有独立含义的模型；明确表示概念和使用这些概念的约束都具有明确的、无歧义的定义；形式化表示通过本体语言编码对本体进行结构化表示，从而能够被计算机读取和处理；共享表示本体体现的是大家一致认可的、非个体理解的领域知识和概念集合［9］。

本体定义的核心内容是概念模型，其目标是研究确定该领域内大家一致认可的术语和概念，并以显式的方式描述这些概念及其之间的关系，表达人们对该领域知识的共同理解，从而为在计算机与计算机、计算机与人、人与人之间建立起对事物的一致理解提供概念基础［10］。

将本体理论引入到装备保障领域，用知识本体来对装备保障知识进行组织，一方面使得计算机能够对保障知识进行合理编码，便于知识的收集和存储，另一方面使得装备保障指挥、决策、实施等人员之间以及人与计算机之间能够建立对装备保障知识的统一理解和认识，从而消除语义差距，促进知识的运用和共享。

2.2 基于本体的装备保障知识管理内涵

装备保障知识管理是以管理理论为基础，以信息技术为手段，以装备保障知识的获取、组织、运用和共享等活动为主要内容，以提升平时和战时装备保障能力、实现装备保障最大效益为目标的管理活动和协调过程。

装备保障知识内容体系是基于业务过程进行组织的，装备保障知识管理活动与业务过程紧密相联，互相依存。因此，基于本体的装备保障知识管理主要是在保障行动过程中，利用本体技术，持续地获取、组织、运用和共享保障知识，并以可机器处理的、一致理解的、自动感知的、主动服务的、协作共享的方式为不同保障人员提供帮助，从而改善保障活动处理过程，让知识最大程度发挥作用。基于装备保障的业务过程，提出了装备保障知识管理三维模型，如图2所示。

图2 装备保障知识管理模型

该模型包括了知识管理过程、保障行动过程和基础支撑体系3个方面，三者之间通过知识流实现交互。装备保障知识管理三维模型以知识管理过程为核心，以保障业务过程为主线，以装备保障工作具体内容为基础支撑，3个方面协同一致，共同实现装备保障知识的获取、组织、运用和共享等管理过程。

2.3 基于本体的装备保障知识管理框架

基于本体的装备保障知识管理是一个系统工程，通过信息技术、知识管理系统和学习型军队等方面的协同运作，最终实现装备保障知识的持续累积和高效运用。本文尝试将本体技术引入到装备保障知识管理中，装备保障领域本体为各种知识提供了进行统一理解的基础。在装备保障实践过程中，通过装备保障知识管理系统可以更加准确、快速、全面地获取、组织、运用和共享需要的知识，从而提高保障活动效率，促进保障能力的生成。因此，本文提出基于本体的装备保障知识管理总体框架，主要包括4个层次和2个对象，如图3所示。

图3 基于本体的装备保障知识管理总体框架

4个层次从下到上依次为数据层、接口层、管理层和应用层，其中，数据层主要提供包含装备保障知识管理对象的各种知识库，接口层提供对知识库进行访问的各种输入输出接口，管理层包含装备保障知识管理过程的各项活动，应用层则是对装备保障知识的各种实践运用。2个对象中，一个是装备保障领域本体，它是实现基于本体对装备保障知识进行管理的基础，另一个是装备保障知识管理系统，它是实施装备保障知识管理的有力工具。

3 基于本体的装备保障知识管理活动

装备保障实践过程由不同的保障活动组成，不同的保障活动由保障人员具体实施，各种装备保障知识管理活动贯穿其中。在不同的装备保障实践中，各种装备保障知识不断发展和完善，知识体系也不断升级，呈现出螺旋上升的过程，如图4所示。

图4 装备保障知识管理活动模型

从图中可以看出，发现装备保障知识缺口是装备保障知识进一步发展和完善的动力和开端，当知识库中的知识无法解决人员遇到的实际问题时，开始新一轮的知识管理活动。

3.1 装备保障知识获取

装备保障知识获取是对已有知识的收集、整理、加工，完成装备保障信息向装备保障知识的转换［11］，包括对知识源的辨识、抽取、转化和新知识的评价等过程。装备保障知识获取是装备保障知识管理活动的基础，只有获得了大量高质量的知识，才能够解决保障过程中遇到的各种问题。基于业务过程的各类装备保障知识具有不同的来源和特点，需要首先研究不同类型知识的结构，然后采用不同的方法进行获取。面对海量的信息源和知识源，仅仅依靠传统的人工获取方法已不能满足需要，必须结合各种智能技术来提高装备保障知识获取的效率和效益。

3.2 装备保障知识组织

获取大量装备保障知识后，如何对这些知识进行有效组织，是知识管理活动的基础性环节和重要工作［12］。装备保障知识的组织，首先要建立计算机和人共同约定的、共同认可的装备保障知识本体的形式化结构，然后建立其表示模型，最后采用本体表示语言进行实例化，从而清晰地表达装备保障知识的语义内涵和语义关系，一方面便于计算机编码、存储和处理，另一方面便于各类保障人员对知识建立统一的理解和认识，从而实现以可机器处理的、一致理解的方式为保障人员提供帮助。

3.3 装备保障知识运用

知识运用主要表现在对知识的检索、推送、重用和保护等方面［13］。装备保障知识的价值取决于是否得到运用，知识的有效运用是知识管理活动最重要、最根本的目标。装备保障知识运用主要包括知识的检索和推送2个方面。装备保障知识检索是被动的知识运用方法，利用知识本体的语义内涵和语义关系，通过知识需求的语义约束扩展实现知识的语义扩展检索，提高查全率和查准率，从而实现准确、快速、全面地为保障人员提供帮助。装备保障知识推送是主动的知识运用方法，通过建立本体用户模型，以不同保障人员的不同知识需求为基础，确定知识的推送内容和推送对象，通过实现在恰当的时间将恰当的装备保障知识主动传递给最需要的保障人员，从而实现以自动感知、主动服务的方式为装备保障人员提供帮助。

3.4 装备保障知识共享

知识共享是为了便捷、高效运用网络环境中大量存在的动态的、分布式的、异构的知识资源。采用本体技术把明确定义的、计算机可理解和处理的语义信息嵌入到知识服务中，将装备保障知识封装成语义Web服务（即装备保障知识服务），丰富其定位信息和内容含义描述，能够实现装备保障知识服务的自动发现、匹配和组合。将装备保障知识封装成语义Web服务，首先要研究知识服务的语义描述模型，在此基础上，研究装备保障知识服务自动发现、匹配和组合的方法，最终建立分布式的装备保障知识运用和知识共享模式，从而实现以协作共享的方式为装备保障人员提供帮助。

4 结束语

信息化条件下的装备保障对战争胜负的影响越来越大，面临的信息和知识越来越多，对装备保障活动的要求也越来越高，迫切需要对装备保障知识进行有效管理和高效运用。

本文对本体技术和知识管理在装备保障领域的应用进行了研究，构建了基于业务过程的装备保障知识内容体系，提出了基于本体的装备保障知识管理总体框架，研究了管理活动中的4个关键环节。下一步需要构建完善的基于业务流程的装备保障知识库，并对管理活动中关键环节的具体实现方法进行重点研究，解决装备保障知识管理的实践和应用问题，最终提升装备保障业务的水平和效率，促进装备保障能力生成。

（References）

［1］乌家培.信息与知识的关系述评［J］.情报资料工作，1999（1）：2－4.

［2］ALEX B，DAN P.The force of knowledge：a case study of KM implementation in the department of the navy［M］／／HOLSAPPLE C W.Handbook on Knowledge Management.Springer，2004：468－472.

［3］胡金强，王雷，权乐.知识管理在作战实验中的应用研究［J］.军事运筹与系统工程，2011，25（36）：20－23.

［4］曹存根.大规模知识获取和分析［M］.北京：清华大学出版社，2003：271－274.

［5］NECHES R，FIKES R，FININ T，et al.Enabling technology for knowledge sharing［J］.AI Magazine，1991，12（3）：36－56.

［6］GRUBER T R.A translation approach to portable ontology specifications［J］.Knowledge Acquisition，1993，5（2）：199－220.

［7］BORST W N.Construction of engineering ontologies for knowledge sharing and reuse［D］.Twente：University of Twente，1997：23－25.

［8］STUDER R，BENJAMINS V R，FENSEL D.Knowledge engineering：principles and methods［J］.Data and Knowledge Engineering，1998，25（1／2）：161－197.

［9］ZAIHISMA C C，RUSH A.Ontology－based semantic web services framework for knowledge management system［J］.Information Technology，2008（2）：1－8.

［10］SNOWDEN D.A framework for creating a sustainable knowledge management programme［M］／／CORTADA J W，WOODS J A.The Knowledge Management Yearbook 1999—2000.Butterworth－Heinemann，2000：121－134.

［11］胡金强，孟妍.装备保障知识管理系统中的知识处理方法研究［J］.军事运筹与系统工程，2013，27（1）：43－46.

［12］顾新.知识链管理——基于生命周期的组织之间知识链管理框架模型研究［M］.成都：四川大学出版社，2008：49－52.

［13］毋涛.面向军工企业大批量定制生产的知识管理体系研究［D］.西安：西北工业大学，2007：103－109.