[发明专利]一种基于领域本体的语义工作流索引构造及检索方法

说明书

本发明公开了一种基于领域本体的语义工作流索引构造和检索方法，步骤为：1）建立语义工作流的领域任务本体和领域数据本体；2）构造语义工作流的结构特征索引：一步路径索引、数据‑工作流索引、数据‑任务索引和两步路径索引，并设计基于各索引的检索方法；3）构造语义工作流的行为特征索引：任务因果关系索引、任务并行关系索引、任务互斥关系索引和任务循环关系索引，并设计基于各索引的检索方法。4）在新语义工作流加入时，增量构造语义工作流索引；在删除语义工作流时，动态删除旧语义工作流的索引项。该方法可以提高语义工作流的检索速度和准确性，为语义工作流重用提供良好的支持，为语义工作流库的组织和管理方法提供理论依据。

技术领域

本发明涉及业务过程管理技术领域，具体涉及一种基于领域本体的语义工作流索引构造及检索方法。

背景技术

业务过程的质量和运行效率是现代企业和组织在竞争中保持优势的关键因素。业务过程管理(Business process management，BPM)研究关注企业和组织的业务过程管理、分析、控制与改进，以提高业务处理效率，改进产品质量，提高服务水平。而业务过程管理技术可以被用于快速构建和更新过程感知信息系统，是现代企业和组织的信息系统的共性基础性技术。

语义工作流是一种基于领域知识的工作流，为业务工作流管理(Businessworkflow management，BWM)提供了充足的语义和数据或资源信息。它同时包含控制流和数据流，适于建模以控制流为中心，且兼顾数据流的业务过程。与传统工作流相比，语义工作流更适合建模工业环境中的生成制造过程，可以为工业大数据系统软件的开发及运行提供一定的基础支持。目前，语义工作流的应用已经涵盖了业务过程、电子商务、医疗、软件开发、科学分析和工业生产制造等领域。

随着各领域使用的语义工作流模型的大量增加，为了重用或重构业务过程而进行的相似语义工作流检索成为业务过程管理中的常见场景。如何提高相似语义工作流的检索效率是必须要解决的问题。

Bergmann等人将基于语义标注有向图结构匹配的相似性方法用于相似语义工作流检索，该方法采用遍历语义工作流库的方式进行检索，计算量较大，对于小规模工作流库，该方法可以得出满意的检索性能，对于规模较大的语义工作流库，实际上是不可行的。Forbus等人提出一种用于相似性检索的MAC/FAC(Many are called but few are chosen)模型。该模型由两个阶段构成：MAC阶段使用计算量较小的非结构匹配算法从项目池中过滤出候选项目集；FAC阶段使用结构匹配算法从候选项目集中找出最匹配的项目。近年来，许多系统都使用了这种两阶段检索方法。在图数据库领域应用这种方法成为一个趋势，比如Graphgrep，G-Hash，Periscope/GQ和gIndex，Fg-Index等。但语义工作流所对应的语义标注有向图是稀疏图，其中的频繁子图并不多，并且频繁子图不能覆盖所有的工作流模型。从而图索引的检索技术不能直接用于相似语义工作流检索。

Jin等人构造基于标签Petri网的过程模型集的变迁路径索引LnP(n为路径长度)，提出了两阶段的精确过程模型检索方法。Bergmann等人提出了基于MAC/FAC模型的两阶段相似语义工作流检索方法。MAC阶段基于语义工作流的语义特征和语法特征进行过滤，FAC阶段使用图检索方法选出最匹配的语义工作流。接着，Kendall-Morwick等人在MAC阶段建立路径索引：Path-k(k为路径长度)进行语义工作流过滤。Müller等人使用聚类方法建立索引结构，提出了基于排队的检索算法。Müller等人提出了用于POCBR的相似语义工作流检索语言POQL，可以表达泛化的检索项目。以上检索方法仅关注业务过程模型或语义工作流的结构特征，没有考虑它们的执行行为，因而检索结果集的准确性有待提高。