CN1955991A - 在业务模型中集成模型语义和领域语义的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种在业务模型中集成模型语义和领域语义的方法，包括：业务模型输入步骤，输入要实现的业务模型；领域语义定位步骤，将业务模型的建模元素的领域语义定位到领域本体，并输出相应的领域模型语义；模型语义转换步骤，将业务模型的建模元素转换成模型本体表示的业务模型语义；统一语义模型形成步骤，将上述业务模型语义和领域模型语义组合，输出统一语义模型。通过本发明克服了现有技术的问题，便于集成和利用嵌入在业务模型中的语义。
Description
技术领域
本发明涉及一种在业务模型中集成模型语义和领域语义的方法和装置，以便于集成和利用嵌入在业务模型中的语义。
背景技术
随着在现今的企业中模型驱动方式的广泛采用，业务被建模为驻留在多个层(比如战略、运转、执行、实施等)中的大量模型。但是这些模型中的语义内容(含义)仍然没有很好地集成，因此使得这些模型很难理解、交流、再利用和利用。
业务模型中的语义大致地可以划分为两类：
1.模型语义：这种语义通常嵌入在模型的元结构中。以业务处理模型为例，每个建模元素(例如，行动、数据对象、控制等)以及多个建模元素之间的关系(例如，一个行动会发送/接收一个数据对象)代表一个具体而确切的含义。
2.领域语义：这种语义通常表现为领域知识，并且被引用在业务模型所使用的字/短语中。在用于建模元素/关系的名称、标题、或注释中使用的每个字代表该领域语义中的某个具体而确切的含义。
目前，在利用和处理语义方面还存在以下的困难。
首先，不同的业务建模方法具有不同的元模型作为模型语义的规范。并且只有共享相同元模型的这些模型才能共享一个共同的模型语义库。
其次，没有已经建立的标准来规定和解释在业务模型内的字和短语的含义。
更重要的是，模型语义和领域语义虽然对于业务是重要的，但是通常在解决业务问题时是隔离的。或者说，现今的业务语义实际上被划分为两个隔离的部分。
不同的公司或组织已经隐含地或明确地提出和应用了一些现有的方法和方式，以解决上述的问题。
统一建模语言(UML(Unified Modeling Language))是由对象管理组织(OMG(Object Management Group))设计的以规定、视觉化和注解(specify，visualize和document)用于软件系统的模型。对于成为用于不同种类的软件元素的共同的建模语言的目标，UML可以被认为是努力统一模型语义。元对象架构(MOF(Meta ObjectFramework))是UML中的规范以支持元模型规范。符合相同元模型的所有模型将共享共同的模型语义库，这样能够互操作。但是UML的问题在于1)很难强求所有的建模方法使用共同的语言(比如MOF)作为其元模型描述语言；2)遵从不同元模型的两个模型(甚至两者都是基于MOF)仍然不能完全共享模型语义，仍然很难建立这些模型之间的关系。
本体(Ontology)被许多人认为是解决与领域语义有关的问题的最好的方式。RDF(S)以及DAML/OWL是由标准组织定义的，用以正式地表示具体领域(比如银行和电信)内的概念以及概念间的关系。但是，主要的问题在于很难具有所有相关方都能接受的共同的本体。
以上描述的两种方式实际上都没有充分考虑业务语义隔离问题的处理。也就是说，以现今的方式，模型要么被看作一组没有领域内容(需要由人类理解)的元结构，要么只是被看作和被应用的环境无关的概念/关系体系。然而当需要通过计算机辅助装置进一步理解和应用模型时，两种语义不仅都是重要的，而且都是必不可少的。这个问题已经成为在很好地解决业务问题时进一步应用模型驱动方式的主要障碍。
概括地讲，现今利用业务语义的问题可以概括为：
1.模型语义和领域语义通常在实际的业务实践中是隔离的，这使得它们的集成计算是不可能的；
2.业务模型中的领域语义是模糊的，并且缺乏在遵从不同元模型的业务模型之间共享领域语义的机制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种业务模型中集成模型语义和领域语义的方法和装置，以克服现有技术的上述问题。
为此，本发明提供了一种业务模型中集成模型语义和领域语义的方法，包括：业务模型输入步骤，输入要实现的业务模型；领域语义定位步骤，将业务模型的建模元素的领域语义定位到领域本体，并输出相应的领域模型语义；模型语义转换步骤，将业务模型的建模元素转换成模型本体表示的业务模型语义；统一语义模型形成步骤，将上述业务模型语义和领域模型语义组合，输出统一语义模型。
本发明还提供了一种业务模型中集成逻辑语义和领域语义的装置，包括：
领域语义定位器，将输入的业务模型的建模元素的领域语义定位到领域本体，并输出相应的领域模型语义；模型语义转换器，将输入的业务模型的建模元素转换成模型本体表示的业务模型语义；统一语义模型形成器，将上述业务模型语义和领域模型语义组合，输出统一语义模型。
本发明的主要关键点在于如何将嵌入在业务模型中的两种语义，即领域语义和模型语义，相互关联和结合，假定这些模型是由不同的人遵从不同的元模型和领域符号进行的。
本发明的一个关键点在于使用统一语义模型USM作为嵌入在模型中的模型语义和领域语义的共同的基础。与通常使用本体来表示具体模型中的概念相比，本发明创造性地使用本体来表示具体建模方法的模型语义。统一语义模型使用概念和关系作为基本建模元素，并且组织成本体的形式。在集成模型语义和领域语义期间，业务模型以USM的方式表示。然后通过注解建模元素的注释的标题中使用的字/短语，业务模型中的领域语义被指定和定位到领域本体中的相应的概念或关系。
之后，业务模型中的语义，不论是模型语义或领域语义，被转换为统一语义模型，然后被用于支持进一步的工作，比如分析、推理等。
为了保证产生的统一语义模型的质量，也可选择使用推理引擎根据嵌入在领域和模型本体中的一些约束，以及用户提供的规则或政策，来验证统一语义模型。
本发明的方法可以由软件中的算法自动进行或者由图形用户界面辅助进行。
本发明具有以下的优点，
领域语义和模型语义都被收集和利用，对现有模型的充分利用将产生更有意义的业务结果和价值。
已知建模方法和格式的模型都被支持，而不需要对建模者有任何先决条件的要求。
将业务模型语义集成为统一语义模型能够有很多的进一步应用，业务价值是巨大的。
通过以下的结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面了解，本发明的其他目的和效果将变得更加清楚和易于理解。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明的优选实施方式，其中：
图1表示根据本发明将业务模型中的模型语义和领域语义指定和定位到模型本体和领域本体。
图2表示根据本发明在业务模型中集成模型语义和领域语义装置的系统结构图。
图3表示根据本发明在业务模型中集成模型语义和领域语义的方法的流程图。
图4表示以UML表达的业务处理元模型。
图5表示用于银行业的领域本体的示例。
图6表示信贷业务处理的一个示例。
图7表示规范图6中的信贷业务处理。
图8表示对业务模型的模型语义转换和领域语义定位的详细流程。
具体实施方式
图1示意地表示在根据本发明的在业务模型中集成模型语义和领域语义的方法中，将业务模型中的模型语义和领域语义指定和定位到模型本体和领域本体。模型本体收集模型语义，领域本体收集领域语义。然后通过以下方式，能够明确地指定业务模型的语义，即将业务模型的建模元素与模型本体链接，并且将建模元素中的字和短语，比如标题或注释，注解为领域语义中的概念或关系。共同的本体表述保证了模型语义和领域语义都能转换成统一语义模型。
图2表示根据本发明在业务模型中集成模型语义和领域语义的装置20的系统结构图。该装置20有以下三个主要的输入：业务模型，即业务战略/运营和解决方案组成/实施模型；用于业务模型的元模型，通常是UML模型；用户定义的规则以描述对统一语义模型的约束。
该装置的输出是统一语义模型，由嵌入在领域/模型本体中的一些约束，以及用户提供的规则/策略来验证统一语义模型。
图2所示的装置20包括以下部件：领域语义定位器21，用于定位模型描述内的领域概念或关系。模型语义转换器22，用于将业务模型转换成本体表示。统一语义模型形成器23，用于将领域语义定位器21和模型语义转换器22处理的业务模型形成为统一业务模型并输出。装置20还可以选择包括推理引擎24。推理引擎24可以是一般用途规则引擎或增强的描述逻辑引擎，能够根据现有的知识推理新的事实，并根据这些事实导出一些结论。装置20还可以选择包括语义模型验证器25，根据用户定义的规则以及嵌入在领域/模型本体中的约束来验证统一语义模型。装置20还包括本体库26，本体库26具有领域本体261和模型本体262，分别用于存储领域语义和模型语义。
该装置20还可以选择包括模型规范器27和模型本体生成器28，以支持装置20的处理过程。模型规范器27根据领域本体261中的词汇来检验和规范业务模型元素中的标题和注释中使用的词汇。规范后的业务模型被输入到领域语义定位器21和模型语义转换器22，以进行相应处理。模型本体生成器28根据UML或XSD元模型产生模型本体表示。
图3表示根据本发明在业务模型中集成模型语义和领域语义方法的流程图。
以下描述了利用本发明的装置20实现本发明的方法的简单完整的示例。
本发明的装置20可以选择在图3步骤S31之前，由模型本体生成器28根据元模型生成模型本体262。以业务处理建模为例，图4是用于业务处理的UML元模型，其中表示了对业务处理建模时主要的建模元素，比如Activity、IA以及DataLane等。
然后，模型本体生成器28根据用于业务处理的元模型生成模型本体262。下面是根据图4的UML元模型生成的模型本体262的具体示例。
...
//定义模型本体中的类
<owl:Ontology rdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/process"/>
<owl:Classrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/process#Activity"/>//对应于图4中的<Activity>
<owl:Classrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/process#ActivityLane"/>//对应于图4中的<ActivityLane>
<owl:Classrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/process#BusinessProcess"/>//对应于图4中的<BusinessProcess>
<owl:Classrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/process#Choice"/>//对应于图4中的<Choice>
<owl:Classrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/process#ControlFlow"/>//对应于图4中的<ControlFlow>
<owl:Class rdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/process#IA"/>//对应于图4中的<IA>
<owl:Classrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/process#InformationFlow"/>//对应于图4中的<InformationFlow>
....//这里未显示出模型本体中所有的类
//定义关系hasActivity
<owl:ObjectPropertyrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/process#hasActivity">//关系的名字是hasActivity
<rdfs:domainrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/process#ActivityLane"/>//关系的头是ActivityLane
<rdfs:rangerdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/process#Activity"/>//关系的尾是Activity
</owl:ObjectProperty>
//定义关系hasActivityLane
<owl:ObjectPropertyrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/process#hasActivityLane">//关系的名字是hasActivityLane
<rdfs:domainrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/process#BusinessProcess">//关系的头是BusinessProcess
<rdfs:rangerdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/process#ActivityLane"/>//关系的尾是ActivityLane
</owl:ObjectProperty>
...
生成的模型本体262将被存储在本体库26中。
本发明的装置20在步骤S31之前，还准备领域本体261。领域本体261收集业务模型中使用的领域语义。领域语义可以来自工业标准或领域专家，并且能够被再使用。图5表示用于银行业的领域本体的示例。
以下具体示例，表示了用于银行业的领域本体。
...
//定义领域本体banking
<owl:Ontology rdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking"/>
//定义类Operation，对应于图5中的<Operation>
<owl:Classrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Operation"/>
//定义类Transaction，对应于图5中的<Transaction>
<owl:Classrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Transaction">
<rdfs:subClassOfrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Operation"/>//表明是<Operation>的子类
</owl:Class>
//定义类NonTransaction，对应于图5中的<NonTransaction>
<owl:Classrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#NonTransaction">
<rdfs:subClassOfrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Operation"/>//表明是Operation的子类
<owl:disjointWithrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Transaction"/>//表明与Transaction是不连接的
</owl:Class>
//定义实例Inward，对应于图5中的<Inward>
<owl:Classrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Inward">
<rdfs:typerdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Transaction"/>//表明属于类Transaction
<owl:sameAsrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Loan"/>//表明与Loan相同
</owl:Class>
//定义实例Outward，对应于图5中的<Outward>
<owl:Classrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Outward">
<rdfs:typerdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Transaction"/>//表明属于类Transaction
<owl:differentFromrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Inward"/>//表明与Inward不同
<owl:sameAsrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Debit"/>//表明与Debit相同
</owl:Class>
//定义实例Inquiry，对应于图5中的<Inquiry>
<owl:Classrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Inquiry">
<rdfs:typerdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#NonTransaction"/>//表明属于类NonTransaction
</owl:Class>
//定义实例Settlement，对应于图5中的<Settlement>
<owl:Classrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Settlement">
<rdfs:typerdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#NonTransaction"/>//表明属于类NonTransaction
</owl:Class>
...
本发明的装置20可以选择在步骤S31之前，还对要处理的业务模型进行规范。图6表示信贷业务处理的一个示例，其中首先进行“query(询问)”动作，然后平行地进行“loan(贷款)”、“debit(计入借方)”以及“clearance(清算)”动作。该处理中的语义虽然对于人是非常清楚的，但是对于机器不是这样，因为流程结构中的语义与用于具体应用领域(这里是银行业)的语义没有很好地集成。
根据文本分析技术，业务处理中所使用的词汇，将根据领域本体中的词汇被分析和规范。模型规范器27将根据图5中的领域本体按照现有的规范技术产生一个规范业务过程，如图7所示，其中“query”被规范为“inquiry(查询)”，“clearance”被规范为“settlement(结算)”
下面回到图3，在步骤S31，输入要处理的业务模型(可能经过规范处理)。
在步骤S32，规范化后的业务模型将被模型语义转换器22转换成模型本体表示的业务模型语义。领域语义定位器21将遍历生成的业务模型语义，并在领域本体261中查找并定位业务模型语义中出现的领域概念或关系。领域语义定位器21和模型语义转换器22以领域本体、模型本体以及规范了的业务模型作为输入。领域语义定位器21使业务模型的建模元素中的标题/注释中的字/短语定位到领域本体261中的相应概念/关系。模型语义转换器22将业务模型转换为业务模型语义。步骤S32的详细流程如图8所示。
在图8中，在步骤S80，模型语义转换器22从规范了的业务模型提取业务模型建模元素。在步骤S81，模型语义转换器22在模型本体262中查找建模元素。在步骤S82，如果不存在该建模元素，则在步骤S83提出异常。在步骤S82，如果存在该建模元素，则在步骤S84对于该建模元素创建模型本体的实例，并输出业务模型的本体表达，即业务模型语义。在步骤S85，提取模型的具体项目(例如，标题、注释)。在步骤S86，分析建模元素的字/短语。在步骤S87，由领域语义定位器21在领域本体261中查找字/短语。在步骤S88，如果不存在该字/短语，则在步骤S83提出异常。在步骤S88，如果存在该字/短语，则在步骤S89对于该具体项目创建领域本体的实例，并对于领域概念输出本体表达，即领域模型语义。
在图3的步骤S33，经过上述处理而生成的业务模型语义和领域模型语义由统一语义模型形成器23组合，输出统一语义模型。
以下是对于图7的业务处理所产生的统一语义模型的示例。
//定义流程CreditLoan
<process:BusinessProcessrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/SinoPac#CreditLoan"/>
//定义活动A001
<process:Activityrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/SinoPac#A001">
<process:activityLabelrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Inquiry"/>//表明活动A001是Inquiry
<process:precederdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/SinoPac#A002"/>//表明A001在A002之前
</process:Activity>
//定义活动A002
<process:Activityrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/SinoPac#A002">
<process:activityLabelrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Loan"/>//表明活动A002是Loan
<process:parallelrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/SinoPac#A003"/>//表明A002与A003平行
<process:parallelrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/SinoPac#A004"/>//表明A002与A003平行
</process:Activity>
//定义活动A003
<process:Activityrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/SinoPac#A003">
<process:activityLabelrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Debit"/>//表明活动A003是Debit
</process:Activity>
//定义活动A004
<process:Activityrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/SinoPac#A004">
<process:activityLabelrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Settlement"/>//表明活动A004是Settlement
</process:Activity>
在图3步骤S33之后，本发明的方法还可以选择包括对统一语义模型进行验证。在形成统一语义模型之后，一些约束规则可以被定义为本体的一部分来验证形成的统一语义模型。例如可以指定以下规则：
-业务处理模型中的每个“Activity”元素应当表示银行业领域本体中的“Operation”概念。
-业务处理模型中的每个“Object”元素应当表示银行业领域本体中的“Document”概念。
这些约束也可以转换为如下的语义模型：
//定义约束activityLabel，表明“Activity”元素应该表示银行业领域本体中的“Operation”概念
<owl:ObjectPropertyrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/constraints#activityLabel">
<rdfs:domainrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/process#Activity"/>
<rdfs:rangerdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Operation"/>
</owl:ObjectProperty>
//定义约束objectLabel，表明“Object”元素应当表示银行业领域本体中的“Document”概念
<owl:ObjectPropertyrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/constraints#objectLabel">
<rdfs:domainrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/process#Object"/>
<rdfs:rangerdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Document"/>
</owl:ObjectProperty>
然后输入统一语义模型-包含模型本体、领域本体、模型本体的实例(从规范业务处理生成)、以及约束本体-到推理引擎，并且检验语义模型的一致性。
以下是用户提出的两个更复杂的规则。
规则1：应当在任何“transaction”之前进行“inquiry”。
//定义活动A001
<process:Activityrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/SinoPac#A001">
<process:activityLabelrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Inquiry"/>
//定义关系precede
<process:precederdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/process#Operation"/>
</process:Activity>
规则2：应当在任何“transaction”之后进行“settlement”。
//定义活动A004
<process:Activityrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/SinoPac#A004">
<process:activityLabelrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/banking#Inquiry"/>
<process:afterrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/process#Operation"/>
</process:Activity>
//定义关系after
<owl:ObjectPropertyrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/process#after">
<owl:inverseOfrdf:about="http://semantics.crl.ibm.com/process#precede"/>
</owl:ObjectProperty>
可以看出，规则2使为图7产生的统一语义模型与规则2不一致，因为按照图5的用于银行业的领域本体的示例，图7中的Loan属于“transaction”。也就是说，在图7中，“transaction”与“settlement”是平行的，而不是在“transaction”之后进行“settlement”的，因此这与规则2是不一致的。其他应用程序可以接收不一致检测的结果并采取必要的措施向用户提出警告，或自动纠正错误使语义模型保持一致。
本发明的方法可以编码为存储在计算机可读存储介质上的程序，计算机执行该程序以实现本发明的方法。因此，本发明也覆盖根据本发明的方法编码的计算机程序产品，以及存储该计算机程序的计算机可读存储介质。
不脱离本发明的构思和范围，可以做出许多其它改变或改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。
Claims (16)
1.一种在业务模型中集成模型语义和领域语义的方法，包括：
业务模型输入步骤，输入要实现的业务模型；
领域语义定位步骤，将业务模型的建模元素的领域语义定位到领域本体，并输出相应的领域模型语义；
模型语义转换步骤，将业务模型的建模元素转换成模型本体表示的业务模型语义；
统一语义模型形成步骤，将上述业务模型语义和领域模型语义组合，输出统一语义模型。
2.根据权利要求1的方法，其中在业务模型输入步骤之前生成模型本体。
3.根据权利要求1的方法，其中在业务模型输入步骤之前准备领域本体。
4.根据权利要求3的方法，其中领域本体收集业务模型中使用的领域语义。
5.根据权利要求4的方法，其中领域语义来自工业标准或领域专家。
6.根据权利要求1的方法，其中在业务模型输入步骤之前根据领域本体对业务模型进行规范。
7.根据权利要求1的方法，其中统一语义模型形成步骤之后，对统一语义模型进行验证。
8.根据权利要求7的方法，其中根据嵌入在领域本体或模型本体中的约束，以及用户提供的规则或策略来验证形成的统一语义模型。
9.一种在业务模型中集成模型语义和领域语义的装置，包括：
领域语义定位器，将输入的业务模型的建模元素的领域语义定位到领域本体，并输出相应的领域模型语义；
模型语义转换器，将输入的业务模型的建模元素转换成模型本体表示的业务模型语义；
统一语义模型形成器，将上述业务模型语义和领域模型语义组合，输出统一语义模型。
10.根据权利要求9的装置，还包括模型本体生成器用于在输入业务模型之前生成模型本体。
11.根据权利要求9的装置，在输入业务模型之前准备领域本体。
12.根据权利要求11的装置，其中领域本体收集业务模型中使用的领域语义。
13.根据权利要求12的装置，其中领域语义来自工业标准或领域专家。
14.根据权利要求9的装置，还包括模型规范器，用于在输入业务模型之前根据领域本体对业务模型进行规范。
15.根据权利要求9的装置，还包括语义模型验证器，用于在统一语义模型形成器形成统一语义模型之后，对统一语义模型进行验证。
16.根据权利要求15的装置，其中语义模型验证器根据嵌入在领域本体或模型本体中的约束，以及用户提供的规则或策略来验证形成的统一语义模型。
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