面向服装企业的文档知识主动共享方法
胡康, 陈亮     
西安工程大学 计算机科学学院, 陕西 西安 710048
摘要: 针对领域知识空间中存在的大量非结构化文档知识,提出一种细粒度文档知识建模方法.通过知识单元建立文档知识中包含的知识条目与工作流过程中包含的活动之间的关联,并从知识单元的依赖性和约束性两方面建立形式化规则,检测过程文档知识模型的有效性.最后以某服装企业需求为背景设计开发一套面向服装企业协同设计的知识管理原型系统.结果表明,基于工作流技术的知识文档细粒度建模可实现服装企业协同设计和加工过程中的知识管理需求.
关键词: 知识管理系统     知识主动共享     文档知识建模     工作流    
Active documentation knowledge sharing method in garment enterprise
HU Kang, CHEN Liang     
School of Computer Science, Xi'an Polytechnic University, Xi'an 710048, China
Abstract: A new method is proposed to gain a fine-grained document knowledge management, in which knowledge unit is used to establish the association between knowledge items contained in document knowledge and the activities in the process. Based on this method, dependence and restriction formal checking rules are set up for knowledge units. Finally, a knowledge management prototype system based on the requirement of a garment enterprise is developed. The result shows that the fine-grained document knowledge based on workflow technology can meet the requirement of active knowledge management in collaborative design and manufacturing process.
Key words: knowledge management system    active knowledge sharing    document knowledge modeling    workflow    
0 引言

我国服装企业大多属于劳动密集型企业, 从业人员技术水平低, 流动性大, 产品设计、工艺、生产等知识不能正确、完整地积累和传递, 产品质量和创新能力难以提高.因此, 在服装企业内实施知识管理对于提升我国纺织服装行业的市场竞争力与产品创新能力具有重要作用[1-2].在传统的知识共享过程中, 知识的使用者往往需要自行判断需要什么知识, 并通过检索的方式寻找所需知识, 即“知识被动共享”.这个过程要求知识的使用者对自身的知识需求表达清楚, 并且对知识管理系统应用熟练.然而在纺织服装等劳动密集型行业中, 这种要求显然过高.因此, 在正确的时间将正确的知识以正确的表达方式主动传递给正确的人是服装企业知识管理的重要特征.

随着工作流技术应用的深入, 文献[3-5]提出将业务过程和知识管理相结合, 利用业务过程的自动化促进知识的建模、传递和利用.张德海等[6]研究并实现了一个基于本体和工作流技术的知识服务平台, 将业务过程控制与知识管理过程相集成, 并结合工作流技术对工作项进行解析, 实现知识推送功能.石美红等[7]结合服装企业的应用特点, 提出一种以业务过程为导向,以知识需求为驱动的知识主动推送服务系统构建方法, 并给出了一种结构化元知识的表示方法和知识地图模型的构建技术, 为服装企业的知识传递和主动共享提供支持.可以看出, 工作流技术与知识管理技术的结合是解决知识传递和主动共享的有效途径.

在服装设计加工过程中使用的大量文档类知识(如设计工艺规范、加工工艺规范、工时核算标准等)结构复杂且庞大, 传统的方法中将该类知识采用一个知识节点组织, 并在知识共享过程中作为整体进行传递.这种方法知识划分粒度粗, 使用者难以及时了解工作中所需知识, 并且该方法缺乏对人员角色的知识使用过程的有效验证手段[8-9].本文在建立基于工作流的服装企业知识主动共享系统的基础上, 研究细粒度的文档知识建模方法, 并建立知识共享的有效性验证方法, 实现服装企业知识的有效共享.

1 系统模型与文档知识建模 1.1 服装企业知识主动共享系统模型

工作流技术是一种面向过程的系统中间技术, 它支持合适的人(或软件)在恰当的时间按照定义的逻辑执行正确的工作, 使业务处理流程自动化.工作流技术的出现和发展为主动式知识共享的实现提供有力支持[10].

服装企业知识主动共享的基本思想是以工作流管理系统为基础, 首先在工作流定义阶段, 针对工作流模型中的具体活动, 定义该活动在执行时可预测的知识需求; 在工作流实例化阶段, 通过工作流执行机构解析工作流模型和所定义的知识需求, 并据此检索相关知识条目; 最后在工作流执行阶段, 工作流执行机构将活动指令和执行该活动所需的知识同步传递给活动执行者, 从而实现活动关联知识随着过程的执行主动传递.服装企业知识主动共享系统模型如图 1所示.

图 1 服装企业知识主动共享系统模型 Figure 1 Active knowledge sharing model in a garment enterprise

图 1中工作流执行引擎是工作流过程执行和知识主动共享的推动机构, 在运行过程中, 一方面根据工作流模型判断各个工作流活动的触发条件, 根据活动的逻辑关系不断推动企业业务活动的指派和执行; 另一方面将工作流模型所定义的知识需求传递给知识信息检索引擎, 并等待知识信息检索引擎返回检索结果, 并将检索结果与工作流执行过程绑定, 从而推动系统中过程活动所需知识的主动传递.

知识信息检索引擎主要负责接收由工作流执行引擎发送过来的信息需求, 在企业知识空间中进行知识检索, 并接收返回的检索结果, 将其回传给工作流执行引擎; 知识空间在系统中扮演文档知识提供者的角色, 是企业现有各种文档知识实体的索引, 可供过程活动或人员通过检索引擎进行检索和浏览.

1.2 文档知识建模方法

知识主动共享系统中推送的知识来源于知识管理系统形成的领域知识空间.为减少匹配知识的数量, 提高匹配的效率, 领域知识空间中的知识必须有效地进行组织和管理.

服装的设计和加工过程中使用到大量文档类知识, 这类知识结构复杂且包含大量的知识信息, 作为一个单独的知识节点组织将影响用户知识使用效果.

工作流过程是一组有序执行的活动集合, 活动的执行者在完成任务时需要查阅的对象是知识文档中存储的若干知识条目.因此, 可以在活动和知识文档中的知识条目之间建立一个关联对象——知识单元, 将文档知识条目与工作流程中的活动关联组成一个整体, 知识-活动关联模型如图 2所示.

图 2 知识-活动关联模型 Figure 2 Knowledge-activity association model

知识文件夹(Folder):用来储存一个工作流过程的全部文档知识, 它是一个逻辑存储空间, 且与工作流过程一一对应, 即一个工作流过程的定义会伴随一个文件夹的产生, 用于存储与该过程活动中关联的全部文档知识.知识文档(Knowledge Document, KD):是过程中用到的业务知识的载体, 知识文档是由一组知识单元构成.知识单元(Knowledge Unit, KU):是一个与活动关联的知识片段, 是知识传递和共享的基本单元.活动(Activity):是组成工作流过程的要素, 是工作流过程中的基本建模单位.根据以上模型, 工作流过程定义中知识文档的建模过程如下:

1.2.1 根据知识单元对知识文档细分

一个知识文档用dk(1, …, K)表示, 该文档可以划分为一组知识单元构成, 而每个知识单元用wm表示, 知识单元包括一组知识条目, 每个知识条目用fl表示, 是文档处理中最小的原子单元.

$\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}} {{d_k} = \{ {w_m}|m = 1, \cdots ,M\} ,}\\ {{w_m} = {f_l}|l = 1, \cdots ,L\} .} \end{array}} \right.$

为了保证知识单元是一个独立的整体, 细分后得到的各知识单元不能有交集, 即

${w_m} \cap {w_n} = \emptyset ,m \in M,n \in M,m \ne n.$
1.2.2 建立文档处理活动流程

采用工作流对知识文档处理过程进行描述.工作流采用有向活动图描述, 工作流用活动及活动之间的顺序二元组描述, 即P=(A, L),

A={ai|i=1, …, N},

A表示一组活动.

L⊆{(ai, aj|ai, ajA)},

L表示活动之间的优先级关系, 如(ai, aj)表示第i个活动的执行时间在第j个活动执行时间之前.

在对知识文档进行细分基础上, 把元素之间的从属关系用点分符进行表示.p.am表示工作流程p中的编号为m的活动;dk.wm表示编号为k的知识文档的第m个知识单元, wt.fn表示第t个知识单元的第n个知识条目.为了表示某个元素下从属的所有对象, 用(*)代表, 如p.*表示工作过程p中的所有活动, dk·*表示编号为k的文档的所有知识单元, 用wt.*表示第t个知识单元的所有知识条目.

1.2.3 建立文档与流程间的映射关系

在本文提出的知识主动共享系统模型中,以文件夹建模工作流程中用到的所有文档, 工作流实例映射文件夹下的文档, 细分后得到的知识单元与工作流的活动进行关联, 从而实现知识文档与工作流的映射.

知识文档与流程的关联性采用向上和向下的箭头表示, 可以分为$ \uparrow _A^W, \downarrow _A^W, \uparrow _P^D, \downarrow _P^D$4种类型, 其中$ \uparrow _A^W$表示绑定在活动上的所有知识单元.$ \downarrow _A^W,$表示与知识单元相关联的所有活动.$ \uparrow _P^D$表示与流程相对应的所有知识文档.$ \downarrow _P^D$表示与知识文档相关联的所有流程.

知识文档活动关联模型实例如图 3所示.从图 3可以得出:${p_1} \downarrow _P^D* = \left\{ {{d_1},{d_2}} \right\}$, 表示流程p1用到的所有知识文档是d1d2.${d_1} \downarrow _P^D* = \left\{ {{p_1},{\rm{ }}{p_2}} \right\}$表示用到知识文档d1的所有流程包括p1p2.p1.a2$ \uparrow _A^W$*.*={d1·w2, d2·w6}表示流程p1的活动a2绑定的所有知识单元包括知识文档d1的知识单元w2以及d2的知识单元w6.

图 3 知识文档活动关联模型实例 Figure 3 Instance of document-activities association model
1.3 文档知识模型检验

工作流建模技术帮助业务人员和软件开发人员建立详细的业务过程模型, 实现业务过程分析和设计的可视化[11].为保证本文所建模型的正确性, 除了传统工作流过程结构有效性验证外, 还需要建立过程中知识单元有效性验证方法.工作流文档知识模型的有效性分析包括知识单元的依赖性分析和约束性分析.

1.3.1 知识单元依赖性

aiaj的一组活动, 若它们之间存在如下关系:

{(ai, ak), (ak, ak+1), (ak+1, ak+2)…(ak+n, aj)}⊂L

aiaj之间有依赖性, 记aiAaj, 表示ai的优先级高于aj.如果活动ai与活动aj之间无法比较优先级, 则记ai||Aaj, 表示活动ai与活动aj在优先级上是相同的(平级).

文档中知识单元与过程中的活动关联, 因此知识单元也需要进行依赖性分析.设一个知识文档d中有两个知识单元w1w2, 与之相关联的活动的a1a2, 如果aiAaj, 则w1的优先级应高于w2, 记w1Ww2; 如果ai||Aaj, 则w1w2是平级关系, 记w1||Ww2.

1.3.2 知识单元约束性

知识单元约束规则定义了过程中文档知识的建模约束, 违反了相关规则将无法保证工作流程的正常运行.知识单元的约束性分析包括:

(1) 唯一性约束:在一个工作流实例中, 一个知识单元不能同时绑定到两个或两个以上的活动, 即

任意p.ai$ \uparrow _A^W$ d.wm, p. ai$ \uparrow _A^W$ d.wn, 满足

(i=j)→(mn).

(2) 完整性约束:在一个知识文档中的所有知识单元, 至少有一个知识单元与流程中的活动绑定.即:对于所有的i, 满足

d.wi$ \downarrow _A^W$ p.*≠φ.

(3) 一致性约束:如果两个属于平级关系的活动, 则与之绑定的知识单元的约束条件不能有重复的地方.即若ij, 满足

(p.aiAp.aj)→(p.aj$ \uparrow _A^W$ *.*)∩(p.aj$ \uparrow _A^W$*.*)=φ.

(4) 兼容性约束:如果两个知识单元之间存在优先级关系, 则与之相关联的两个活动之间也存在同样的优先级关系.即若mn, 满足

(d.wmWd.wn)→aiAaj,

ai=aj(aid.wm$ \downarrow _A^W$ p.*, ajd.wn$ \downarrow _A^W$ p.*).

以上约束规则, 违反了唯一性规则, 则知识单元的划分不合理; 违反了完整性规则, 说明该知识单元未与任何活动相关联, 知识单元将不能起到作用; 违反了一致性规则, 会使活动处理任务的结果产生不一致的情况, 系统无法知道该接受哪种处理结果从而使系统发生紊乱; 违反了兼容性规则, 则意味着否认知识单元与活动之间的关联性, 与文档知识建模的基本要求不符.

2 应用

以某服装企业中知识管理需求为背景, 设计开发面向服装协同设计的知识管理系统, 系统结构采用本文提出的知识主动共享系统模型.以ASP.NET框架开发, 实现了服装企业相关知识资源的分类组织和知识库构建; 将知识资源与服装设计加工过程的活动相结合, 方便不同部门、不同员工之间知识的获取和传递, 实现知识主动共享.

服装企业的生产管理过程复杂, 涉及合同管理、物料采购、生产组织、仓储管理等多个业务环节.为了实现这些业务环节内和业务环节间的协同工作必须引入相应的协同机制, 使这些业务环节内和环节间的关系进行合理的控制.利用工作流技术可以设计和建立一个工作流环境, 用来支持协同生产管理系统的业务分析、业务功能的设计、业务系统的构建和业务系统执行.在业务分析阶段, 利用工作流建模与分析工具详细分析协同生产管理系统的业务流程和相关组织/人员情况, 生成完整的生产管理业务协同过程模型, 并根据业务协同过程模型, 整理协同生产管理系统的原子活动.在业务功能设计阶段, 可依据业务分析阶段的业务协同过程模型, 设计和实现生产管理系统中的业务功能.在业务系统的构建阶段, 可以根据企业业务需求组合这些原子活动和业务功能, 建立一个实际可以运行的协同生产管理系统.在业务系统执行阶段, 利用工作流引擎执行这个协同生产管理系统.

在该服装企业的生产流程中, 涉及到大量的知识.目前该服装企业并没有一套完善的系统来管理和利用这部分知识, 因此为其构建知识库是很有必要的, 同时知识库的构建也为基于业务流程的服装企业生产知识推送的设计与实现做好充分的准备.该公司生产的流程是根据生产订单合同制定, 首先服装企业与客户签订合同和订单, 随后企业相关部门进行生产评审和技术评审, 待评审通过后就进入款式设计子流程, 款式设计子流程设计与具体服装类型相关.完成款式设计阶段, 就进入车间生产子流程.生产子流程的过程包括:裁剪、缝纫、整烫、中检、成检等.

上述生产过程中每个活动或子流程都利用到相关知识.根据构建的面向服装企业生产的文档知识建模, 并结合某服装企业的服装生产业务流程图, 得到图 4所示的面向服装企业生产的知识活动模型.

图 4 某服装企业的服装生产业务知识流程 Figure 4 A flowchart of garment production knowledge in a garment enterprise

基于工作流的协同生产管理系统开发与实施方法的本质是把业务过程逻辑从具体的业务实现中分离出来, 以业务过程为核心来设计和构建协同生产管理系统并控制其运行.该方法通过对企业业务流程的分析, 抽取原子级的企业业务活动, 以业务流程模型驱动原子活动的运行, 从而实现企业业务和软件的全面集成.这种集成不单是业务过程和软件之间, 更是与这些业务过程相关联的人员、数据的集成.因此采用工作流建模技术建立以流程为核心的企业业务模型, 将流程以及流程相关的信息、人员和业务实现统一集成, 并通过工作流执行服务按照所建立的业务模型进行业务的执行.面向服装协同设计的知识管理系统生产业务流程建模效果如图 5所示.

图 5 某服装企业的服装生产业务流程工作流建模图 Figure 5 A modeling diagram of garment production workflow in a garment enterprise

为保证所建模型的正确性, 将按照模型检验方法对生产的模型进行知识单元的依赖性分析和约束性分析, 知识模型检验如图 6所示.只有检验通过知识-活动模型才可以在企业实际生产中应用, 服装企业协同设计知识管理系统如图 7所示.

图 6 知识模型检验 Figure 6 Knowledge model verification
图 7 服装企业协同设计知识管理系统 Figure 7 Knowledge management system for collaborative design in garment enterprises
3 结论

(1) 结合信息化管理进程建立基于工作流的服装企业知识主动共享系统模型.

(2) 采用工作流主动推送任务节点上用户所需知识, 设计文档知识的细粒度建模和有效性验证方法, 提高了服装企业中知识的使用效率.

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西安工程大学主办。
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胡康, 陈亮
HU Kang, CHEN Liang
面向服装企业的文档知识主动共享方法
Active documentation knowledge sharing method in garment enterprise
西安工程大学学报, 2017, 31(4): 544-550
Journal of Xi′an Polytechnic University, 2017, 31(4): 544-550

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收稿日期: 2016-07-15

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