ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΩΝ / ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΒΑΣΙΣΜΕΝΗ ΣΕ ΡΟΕΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΜΙΑΣ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ ΣΗΜΑΣΙΟΛΟΓΙΚΑ ΟΡΙΣΜΕΝΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΙΣΤΟΥ

Transcript

1 ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΩΝ / ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΒΑΣΙΣΜΕΝΗ ΣΕ ΡΟΕΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΜΙΑΣ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ ΣΗΜΑΣΙΟΛΟΓΙΚΑ ΟΡΙΣΜΕΝΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΙΣΤΟΥ Αλεξάκος Χρήστος Μεταπτυχιακή ιπλωµατική Εργασία Μεταπτυχιακό Πρόγραµµα «Επιστήµη και Τεχνολογία των Υπολογιστών» Τµήµα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής, Πολυτεχνική Σχολή, Πανεπιστήµιο Πατρών Επιβλέπων: Σπυρίδων Λυκοθανάσης, Καθηγητής Τριµελής Εξεταστική Επιτροπή: Σπυρίδων Λυκοθανάσης, Καθηγητής Σταύρος Κουµπιάς, Καθηγητής Θεόδωρος Παπαθεοδώρου, Καθηγητής Πάτρα, Μάρτιος 2006

2 ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Η/Υ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ, ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ, ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΩΝ / ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΒΑΣΙΣΜΕΝΗ ΣΕ ΡΟΕΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΜΙΑΣ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ ΣΗΜΑΣΙΟΛΟΓΙΚΑ ΟΡΙΣΜΕΝΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΙΣΤΟΥ Αλεξάκος Χρήστος Η ολοκλήρωση Επιχειρησιακών / Βιοµηχανικών Συστηµάτων θεωρείται πλέον σηµαντική για την ανάπτυξη καινοτόµων επιχειρησιακών µοντέλων στην βιοµηχανία. Ο µεγάλος βαθµός ετερογένειας που συναντάται σε συστήµατα και εφαρµογές σε ένα επιχειρησιακό περιβάλλον, εισάγει θέµατα αλληλοεπίδρασης και συντονισµού ώστε να αντιµετωπιστούν τα προβλήµατα της ολοκλήρωσης των Επιχειρησιακών / Βιοµηχανικών Συστηµάτων µε εύκαµπτο και δυναµικό τρόπο. Η εργασία αυτή παρουσιάζει ένα σηµασιολογικό επιχειρησιακό µοντέλο που περιγράφει τόσο την δοµή της επιχείρησης όσο και τις υπηρεσίες που παρέχονται από τα διάφορα συστήµατα, χρησιµοποιώντας οντολογίες. Το µοντέλο αυτό χρησιµοποιείται σε µια προτεινόµενη αρχιτεκτονική η οποία αξιοποιεί «state-of-the-art» τεχνολογίες όπως Υπηρεσίες Ιστού και Ροές Εργασιών ώστε να επιτευχθούν η αλληλοεπίδραση των συστηµάτων και ο συντονισµός των επιχειρησιακών διεργασιών. Η προτεινόµενη αρχιτεκτονική βασίζεται στην χρήση Υπηρεσιών Ιστού για το «άνοιγµα» των λειτουργιών των επιχειρησιακών συστηµάτων ώστε να είναι προσβάσιµες και εκµεταλλεύσιµες µέσω του ενδοεπιχειρησιακού τοπικού δικτύου. Επιπρόσθετα, η ανάπτυξη του σηµασιολογικού επιχειρησιακού µοντέλου αποσκοπεί στην περιγραφή και επεξήγηση της δοµής της επιχείρησης καθώς και των επιχειρησιακών λειτουργιών που προσφέρονται από της παρεχόµενες Υπηρεσίες Ιστού. Το εννοιολογικό µοντέλο χρησιµοποιείται για τον σχεδιασµό και την εκτέλεση ρόων επιχειρησιακών διεργασιών µε σκοπό αφενός να προσφέρει ένα επίπεδο διαφάνειας όσο αφορά τις τεχνικές λεπτοµέρειες των συστηµάτων και των υπηρεσιών ιστού, όσο και τον

3 αυτόµατο συντονισµό της ροής της πληροφορίας µεταξύ των διάφορων Επιχειρησιακών / Βιοµηχανικών Συστηµάτων.

4 DEPARTMENT OF COMPUTER ENGINEERING AND INFORMATICS, SCHOOL OF ENGINEERING, UNIVERSITY OF PATRAS ABSTRACT WORKFLOW - COORDINATED INTEGRATION OF ENTERPRISE / INDUSTRIAL SYSTEMS BASED ON A SEMANTIC SERVICE - ORIENTED ARCHITECTURE Alexakos Christos Enterprise integration is significant for the enforcement of novel business models in an enterprise / industry. The great heterogeneity of systems / applications in the enterprise environment requires the introduction of interoperability aspects in order to resolve integration problems in a flexible and dynamic way. This approach introduces an advanced enterprise semantic model representing both enterprise structure and available services, through the use of ontologies. The model is associated by a specific architecture that uses the above model in combination with state-of-the art technologies such as Web Services and workflows. The current thesis proposes a uniform integrated approach towards the semantic representation of an enterprise, introducing a semantic description of the enterprise structure as well as semantic annotations for the implemented enterprise Web Services. Dominant technologies are used such as Semantic Web Services, workflows and ontologies. An architecture is also proposed for the combination of the above technologies and the proposed approach implementation.

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Εισαγωγή...1 Σηµασιολογική Ολοκλήρωση Συστηµάτων...3 οµή ιπλωµατικής Εργασίας...4 Οντολογίες...9 Ορισµός των οντολογιών....9 Είδη οντολογιών...10 Οντολογίες αναπαράστασης γνώσης...10 Οντολογίες ανώτατου επιπέδου (Top-level ontologies)...11 Γλωσσολογικές οντολογίες (Linguistic ontologies)...11 Οντολογίες θεµατικών πεδίων (Domain ontologies)...12 Σηµαντικότητα των οντολογιών...12 Κύριες λειτουργίες των οντολογιών...13 Γλώσσες ανάπτυξης οντολογιών...15 RDF & RDFS: RDF(S)...16 OIL...18 DAML + OIL...21 OWL...24 Οντολογίες για τον Σηµασιολογικό Ιστό...27 Τα επίπεδα του σηµασιολογικού Ιστού...28 Υπηρεσίες ιστού...37 Ορισµός Υπηρεσιών Ιστού...37 Μοντέλο Υπηρεσιών Ιστού...41 Σηµασιολογικός Ιστός και Υπηρεσίες Ιστού...43 Πλαίσιο διαµόρφωσης των υπηρεσιών Ιστού (WSMF)...46 οµικά στοιχεία του πλαισίου WSMF...46 Οντολογίες περιγραφής υπηρεσιών ιστού...47 Web Service Modeling Ontology (WSMO)...47 OWL-S...53 Ροές Εργασιών...59 Ροές Εργασιών ως Σύνθεση Υπηρεσιών Ιστού...59 Οφέλη της σύνθεσης των υπηρεσιών...60 Φάσεις κύκλου ζωής µιας διαδικασίας...62 Γλώσσες Σύνθεσης Υπηρεσιών Ιστού...66 WSFL...67 XLANG...70 BPEL4WS...71 Σύγκριση των τεχνολογιών σύνθεσης υπηρεσιών ιστού...73 Σηµασιολογικό Επιχειρησιακό Μοντέλο...79 Εκτεταµένο Επιχειρησιακό Μοντέλο...79 Σηµασιολογική Ολοκλήρωση Συστηµάτων µε Υπηρεσίες Ιστού...81 Σηµασιολογική Περιγραφή της Επιχειρησιακής οµής...84 Enterprise Ontology...84

6 Domain Ontologies...86 Σηµασιολογικά Ορισµένες Υπηρεσίες Ιστού...87 Συσχετίσεις Σηµασιολογικής Πληροφορίας...89 Προτεινόµενη αρχιτεκτονικη...95 οµή Σύστηµα Σηµασιολογικής Ολοκλήρωσης...95 Λειτουργία Συστήµατος Σηµασιολογικής Ολοκλήρωσης...97 Φάση Συσχέτισης...98 Φάση Σχεδίασης Ροής Εργασίας...99 Φάση Εκτέλεσης Ροής Εργασίας Παράδειγµα Υλοποίησης ιαδικασία Παραγγελίας-Παραγωγής οµή της Επιχείρησης και Συστήµατα ηµιουργία Επιχειρησιακού Μοντέλου ηµιουργία Enterprise Ontology ηµιουργία Domain Ontologies Σηµασιολογική Αναπαράσταση Υπηρεσιών Ιστού Ορισµών Συσχετίσεων ηµιουργία Ροής Εργασίας Εκτέλεση Επιχειρησιακής ιαδικασίας Επίλογος ii

7 ΛΙΣΤΑ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήµα Σελίδα Σχήµα 1: Επίπεδα του Σηµασιολογικού Ιστού...29 Σχήµα 2: Μοντέλο Αναφοράς Υπηρεσιών Ιστού...42 Σχήµα 3: Υπηρεσίες Ιστού και Σηµασιολογικός Ιστός...45 Σχήµα 4: MOF Αρχιτεκτονική και WSMΟ...51 Σχήµα 5: Τα τέσσερα στοιχεία της WSMO...52 Σχήµα 6: Παράδειγµα OWL-S...55 Σχήµα 7: Κύκλος ροής εργασίας...64 Σχήµα 8: Εκτεταµένο Επιχειρησιακό Μοντέλο...81 Σχήµα 9: Enterprise Ontology...85 Σχήµα 10: Σηµασιολογικό Επιχειρησιακό Μοντέλο...93 Σχήµα 11: Αρχιτεκτονική Συστήµατος Σηµασιολογικής Ολοκλήρωσης...97 Σχήµα 12: Φάση Συσχέτισης...99 Σχήµα 13: Φάση Σχεδίασης Ροής Εργασίας Σχήµα 14: Φάση Εκτέλεσης Ροής Εργασίας Σχήµα 15: ιεργασία Παραγγελίας-Παραγωγής Σχήµα 16: Επιχειρησιακή οµή και Ανταλλασσόµενη Πληροφορία σύµφωνα µε ANSI/ISA Σχήµα 17: Οι Υπηρεσίες Ιστού των επιχειρησιακών/βιοµηχανικών συστηµάτων Σχήµα 18: Σύνθεση Enterprise Ontology στο Protégé Σχήµα 19: Enterprise Ontology από το OntoViz Plug-In Σχήµα 20: Enterprise Domain Ontology Σχήµα 21: Plant Domain Ontology Σχήµα 22: Shop Floor Domain Ontology Σχήµα 23: Εισαγωγή WSDL στον Protégé OWL-S Editor Σχήµα 24: Προσθήκες στην οντολογία OWL-S Σχήµα 25: ιαδικασία Παραγγελία-Παράγωγη σε BPEL4WS iii

8 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Στην επιστηµονική και ερευνητική δουλειά που έγινε για την ολοκλήρωση της παρούσας διπλωµατικής εργασίας συντέλεσε και βοήθησε, επιστηµονικά και ηθικά, ένα πλήθος ατόµων που θα ήθελα να ευχαριστήσω καθώς χωρίς την αρωγή και τη συµπαράστασή τους δεν θα µπορούσα να βγάλω εις πέρας το απαιτητικό έργο για την εκπόνηση αυτής της εργασίας. Αρχικά, τις θερµότερες ευχαριστίες µου απευθύνω στον καθηγητή µου, Σπύρο Λυκοθανάση, ο οποίος πρώτα µου εµπιστεύθηκε το συγκεκριµένο επιστηµονικό θέµα και στην συνέχεια βοήθησε όσο ήταν δυνατό περισσότερο προσφέροντας τεχνογνωσία και πόρους για να µπορέσω να ολοκληρώσω την έρευνά µου. Επίσης είναι άξιο για αυτόν να αναφέρω ότι πάντα ήταν στον πλάι µου κατά τη διάρκεια της εργασία µου και πάντα προσπαθούσε να µε βοηθήσει και να µε καθοδηγήσει ώστε να προσπεράσω τυχόν εµπόδια που εµφανίστηκαν κατά τη διάρκεια του ερευνητικού έργου µου. Ιδιαίτερη συµβολή κατά την υλοποίηση της συγκεκριµένης διπλωµατικής εργασίας είχε ο καθηγητής Σταύρος Κουµπιάς ο οποίος µε τις γνώσεις του και την καθοδήγησή του µε βοήθησε ώστε να επεκτείνω µε επιτυχία την ερευνά µου σε επιστηµονικά πεδία τα οποία δεν ήταν αρχικά γνωστά σε µένα. Επίσης, η παρούσα εργασία δεν θα είχε επιτυχώς ολοκληρωθεί χωρίς την βοήθεια των Κωνσταντίνο Βότη, Αθανάσιο Καλογερά, Γιάννη Γιαλλελή, Μάνο Γεωργουδάκη και Βασιλειάδη Βασίλη, οι οποίοι ήταν άριστοι συνεργάτες στην έρευνα και συντέλεσαν µε τη συνεισφορά τους σηµαντικά για το υψηλής ποιότητας αποτέλεσµα. Τις ευχαριστίες µου εκφράζω και στον καθηγητή Θεόδωρο Παπαθεοδώρου που δέχτηκε να είναι µέλος της τριµελής επιτροπής αξιολόγησης της µεταπτυχιακής εργασίας. Τέλος, θέλω να ευχαριστήσω τους γονείς µου Ηλία και Φρειδερίκη, καθώς και τις αδερφές µου Ζωή και Έυη, που µε υποµονή και κουράγιο πρόσφεραν την απαραίτητη ηθική συµπαράσταση για την ολοκλήρωση της µεταπτυχιακής µου εργασίας. iv

9 Κ ε φ ά λ α ι ο 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι σύγχρονες επιχειρήσεις πρέπει να ακολουθήσουν µια ολοκληρωµένη προσέγγιση σχετικά µε την έκθεση των εσωτερικών λειτουργιών των εφαρµογών και των συστηµάτων τους τόσο στους επιχειρησιακούς συνεργάτες τους όσο και στα ενδοεπιχειρησιακά συστήµατα. Αυτή η προσέγγιση ορίζεται από τρεις διαφορετικές πτυχές: την επικοινωνία, το περιεχόµενο και τη απαραίτητη επιχειρησιακή λογική. Σχετικά µε τα την επικοινωνία προβλήµατα αντιµετωπίζονται µε τη ευρεία αποδοχή των τεχνολογιών ιαδικτύου. Η επιχειρησιακή λογική σχετικά µε τις επιχειρησιακές διαδικασίες επιβάλει την ύπαρξη ενός ενδιάµεσου συστήµατος (framework) που θα παρέχει τις ικανότητες ολοκλήρωσης. Τέλος, η επιχειρησιακή πληροφορία συσχετίζεται µε την εισαγωγή της σηµασιολογίας ώστε να συνδεθεί µε τις επιχειρησιακές διαδικασίες, τα προϊόντα και τους πόρους αντιπροσωπεύοντας µε έναν οµοιόµορφο τρόπο τις διαφορετικές επιχειρησιακές λειτουργίες. Η δυνατότητα διαχείρισης των επιχειρησιακών διαδικασιών µπορεί να οδηγήσει στην κάθετη καθώς επίσης και οριζόντια ολοκλήρωση. Η κάθετη ολοκλήρωση επιτρέπει σε διαφορετικά επιχειρησιακά/βιοµηχανικά συστήµατα να µπορούν να αλληλεπιδρούν αποτελεσµατικά σε οποιοδήποτε επίπεδο της επιχειρησιακής διαδικασίας και αν βρίσκονται. Η οριζόντια ολοκλήρωση καλύπτει την ανάγκη για τη λειτουργικότητα των διαφορετικών εγκαταστάσεων της ίδιας επιχείρησης ή των διαφορετικών επιχειρήσεων που µπορούν να αντιµετωπισθούν ως επιχειρησιακοί συνεργάτες σύµφωνα µε τα συγκεκριµένα προηγµένα επιχειρησιακά πρότυπα. Η παρούσα διπλωµατική εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια του µεταπτυχιακού προγράµµατος «Επιστήµη και Τεχνολογία των Υπολογιστών», του τµήµατος Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστηµίου Πατρών. Η εργασία πραγµατεύεται µια προσέγγιση ολοκλήρωσης επιχειρησιακών / βιοµηχανικών συστηµάτων που βασίζεται σε µια αρχιτεκτονική Υπηρεσιών Ιστού στην οποία οι 1

10 λειτουργίες όλων των συστηµάτων είναι ανοικτές προς τα υπόλοιπα συστήµατα µέσω των πρωτοκόλλων και των προτύπων που ορίζει η τεχνολογία των Υπηρεσιών Ιστού. Η καινοτοµία που προτείνεται είναι µια προσπάθεια ολοκλήρωσης που θα στηρίζεται στη σηµασιολογική περιγραφή µιας βιοµηχανίας / επιχείρησης, εισάγοντας ένα επιχειρησιακό σηµασιολογικό µοντέλο που περιγράφει τόσο τη δοµή και τους πόρους της επιχείρησης όσο και την σηµασιολογική ερµηνεία των υλοποιηµένων Υπηρεσιών Ιστού των συστηµάτων. Στην προτεινόµενη προσέγγιση γίνεται χρήση νέων και πολλά υποσχόµενων τεχνολογιών όπως οι οντολογίες του Σηµασιολογικού Ιστού, οι ροές εργασιών(workflows) και οι Υπηρεσίες Ιστού (Web Services). Συµπληρωµατικά προτείνεται µια αρχιτεκτονική που συνδυάζει τις παραπάνω τεχνολογίες προς την υλοποίηση της ολοκλήρωσης των επιχειρησιακών/βιοµηχανικών συστηµάτων. Σε αυτό το σηµείο θα πρέπει να αναφερθεί ότι η παρούσα ερευνητική εργασία έχει δηµοσιευτεί στα πρακτικά του διεθνούς συνεδρίου 10th ΙΕΕE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation [1]. Ακόµα, η χρήση ιεραρχικού οντολογικού µοντέλου είναι απόρροια επιστηµονικής δουλείας που έγινε στο Εργαστήριο Αναγνώρισης Προτύπων πάνω στην ολοκλήρωση ψηφιακών δεδοµένων που παρουσιάστηκε στις εργασίες [2] και [3]. Η χρήση ροών εργασιών για την δροµολόγηση εργασιών σε κατανεµηµένες εφαρµογές είχε µελετηθεί από τον συγγραφέα και τους συνεργάτες του στην εργασία [4]. Επίσης, ένα τµήµα της έρευνας έχει βασιστεί σε άλλες δηµοσιευµένες ερευνητικές εργασίες που έγιναν πάνω σε βιοµηχανικά κυρίως συστήµατα από τον συγγραφέα και τους συνεργάτες του στο παρελθόν [5, 6, 7]. Τέλος, στην εργασία αυτή οδήγησαν τα αποτελέσµατα της υλοποίησης του έργου «ΚΛΕΙΩ - Υποστήριξη εφαρµογών δυναµικής διαχείρισης περιεχοµένου για χρήση από συστήµατα Customer Relationship Management σε κατανεµηµένο επιχειρηµατικό περιβάλλον διαχείρισης πόρων (ERP)» [8] τους προγράµµατος Ηλεκτρονικό Επιχειρείν (e- business) χρηµατοδοτούµενο από την ελληνική Γενική Γραµµατεία Έρευνας και Τεχνολογίας. 2

11 Σηµασιολογική Ολοκλήρωση Συστηµάτων Η ιδέα που παρουσιάζεται στην παρούσα εργασία βασίστηκε σε µεγάλο βαθµό στις βασικές αρχές που έχουν οριστεί στον Σηµασιολογικό Ιστό (Semantic Web)[9]. Το κύριο χαρακτηριστικό του Σηµασιολογικού Ιστού θεωρείται η αναπαράσταση µε την χρήση των οντολογιών των διαφόρων πόρων και πληροφοριών που υπάρχουν σήµερα στο διαδίκτυο ώστε να είναι κατανοητές από µηχανές µε αποτέλεσµα να δηµιουργηθούν συστήµατα που µπορούν να εκµεταλλευτούν την µεγάλη σε όγκο πληροφορία που υπάρχει σήµερα στο διαδίκτυο για καλύτερη και αποδοτικότερη ανάκτηση της από τον άνθρωπο. Ο τρόπος της περιγραφής των πόρων που υπάρχει στο Σηµασιολογικό Ιστό ενέπνευσε την χρήση των οντολογιών ώστε να περιγραφεί η δοµή, οι πόροι, οι ρόλοι και οι ενέργειες που συνθέτουν µια επιχείρηση/βιοµηχανία. Έτσι µε την χρήση των οντολογιών η εργασία προτείνει ένα σηµασιολογικό επιχειρησιακό µοντέλο για την αποτύπωση σε κατανοητή από µηχανή µορφή µιας επιχείρησης/βιοµηχανίας. Ο σκοπός είναι η χρήση αυτού του µοντέλου στην ολοκλήρωση των διάφορων επιχειρησιακών / βιοµηχανικών ώστε να υποστηρίξει την αυτοµατοποίηση και διαχείριση των διάφορων και πολύπλοκων επιχειρησιακών / βιοµηχανικών διαδικασιών όπου σήµερα πλέον εκτελούνται µε την χρήση των διαµοιρασµένων αλλά µη συνδεδεµένων ηλεκτρονικών συστηµάτων που βρίσκονται στα διάφορα τµήµατα µιας επιχείρησης. Σήµερα οι επιχειρήσεις και βιοµηχανίες διαθέτουν ένα πλήθος συστηµάτων εκ των οποίων τα περισσότερα από αυτά λειτουργούν αυτόνοµα και η µεταφορά πληροφορίας γίνεται τις περισσότερες φορές χειροκίνητα αφού δεν υπάρχει η δυνατότητα αυτόµατης ανταλλαγής δεδοµένων µεταξύ τους. Η χρήση ενός σηµασιολογικού µοντέλου οπότε δεν θα είχε καµιά σηµασία αν δεν επιλυόταν το πρόβληµα της επικοινωνίας µεταξύ των συστηµάτων. Για αυτό τον σκοπό στην παρούσα εργασία υιοθετήθηκαν οι τεχνολογίες των Υπηρεσιών Ιστού[10] και η αντίστοιχη αρχιτεκτονική (Service Oriented Architecture - SOA)[11] ώστε τα συστήµατα να προσφέρουν τις λειτουργίες τους ως υπηρεσίες µέσω τους επιχειρησιακού/βιοµηχανικού δικτύου. Ο λόγος της χρήσης των Υπηρεσιών Ιστού είναι ότι παρέχουν ένα έτοιµο πρωτόκολλο επικοινωνίας και ανταλλαγής δεδοµένων µεταξύ 3

12 υπολογιστικών συστηµάτων και επίσης θεωρείται υπάρχοντα συστήµατα. εύκολη η υλοποίηση τους σε ήδη Η αξιοποίηση των σηµασιολογικού επιχειρησιακού µοντέλου και των υπηρεσιών που προσφέρουν τα συστήµατα µπορούν τεχνικά να βοηθήσουν στην ολοκλήρωση των επιχειρησιακών/βιοµηχανικών συστηµάτων, όµως δεν παρέχουν τον µηχανισµό ορισµού και διαχείρισης των διάφορων επιχειρησιακών διαδικασιών που εκτελούνται από τα συστήµατα. Για αυτό και στην παρούσα εργασία υιοθετήθηκαν οι ροές εργασιών (workflows) ώστε να οριστούν οι επιχειρησιακές διαδικασίες µε έναν πρότυπο τρόπο. Ειδικότερα στην εργασία χρησιµοποιήθηκαν πρότυπα που περιγράφουν ροές εργασίας εκτέλεσης υπηρεσιών ιστού που αφορούν την σύνθεση των προσφερόµενων υπηρεσιών ιστού ώστε να εκτελέσουν µια πλήρη επιχειρησιακή διαδικασία. οµή ι λωµατικής Εργασίας Το παρόν κεφάλαιο πρόσφερε µια εισαγωγή στους σκοπούς και στους στόχους της εργασίας και µια αναφορά στην ιδέα που αναπτύχθηκε στα πλαίσια της υλοποίησής της. Το δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζει αναλυτικά τους µηχανισµούς αναπαράστασης και περιγραφής γνώσης που παρέχονται από τις οντολογίες. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στην τεχνολογία των Υπηρεσιών Ιστού και πως αυτές µε την χρήση των οντολογιών µπορούν να οριστούν και περιγραφούν. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται και συγκρίνονται τα πρότυπα που χρησιµοποιούνται για τον ορισµό ροών εργασιών για την εκτέλεση Υπηρεσιών Ιστού. Το πέµπτο κεφάλαιο πραγµατεύεται την ανάπτυξη του σηµασιολογικού επιχειρησιακού µοντέλου ορίζοντας τα βασικά του χαρακτηριστικά και παρουσιάζοντας την µεθοδολογία υλοποίησής του. Στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η συνοδευτική αρχιτεκτονική που ορίζει τον τρόπο που θα χρησιµοποιηθούν το σηµασιολογικό µοντέλο, οι υπηρεσίες ιστού και οι ροές εργασιών 4

13 ώστε να επιτευχθεί ο στόχος της εργασίας που είναι η ολοκλήρωση των επιχειρησιακών/βιοµηχανικών διαδικασιών που υλοποιούνται από τα εγκατεστηµένα σύστηµα. Το έβδοµο κεφάλαιο παρουσιάσει ένα παράδειγµα υλοποίησης της επιχειρησιακής διαδικασίας «Παραγγελία-Παραγωγή» ώστε να δειχθεί η λειτουργικότητα και αποτελεσµατικότητα του προτεινόµενου µοντέλου και της αντίστοιχης αρχιτεκτονικής. Τέλος, στο επίλογο γίνεται µια αναφορά σε περαιτέρω ερευνητική δουλειά που µπορεί να γίνει στην πρόταση που παρουσιάστηκε στην παρούσα εργασία. 5

14 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 1 [1]. C. Alexakos, A.P. Kalogeras, S. Likothanassis, J. Gialelis and S. Koubias, Workflow - Coordinated Integration of Enterprise / Industrial Systems based on a Semantic Service - Oriented Architecture, Proceedings of 10th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation; Catania, Italy, September 19-22, 2005, Volume II, pp [2]. C. Alexakos, B. Vassiliadis, K. Votis and S. Likothanassis, A Multilayer Ontology Scheme for Integrated Searching in Distributed Hypermedia, Adaptive and Personalized Semantic Web, Studies in Computational Intelligence, Vol. 14, Springer Verlag, ISBN: (Available: April 15, 2006) [3]. C. Alexakos, K. Votis, B. Vassiliadis and S. Likothanassis, An Ontology-based Integration Mechanism for Web Searching in Distributed Digital Content Repositories, IEEE 2006 Workshop on Distributed Intelligent Systems, Prague, Czech Republic, June 15-16, (Submitted) [4]. Kostas Votis, Bill Vassiliadis, Christos Alexakos, Spiros Likothanassis, Athanassios Tsakalidis, Workflow Coordination in Grid Networks for Supporting Enterprise-wide Business Solutions, Proceeding of the IADIS International Conference e-commerce 2004, December 14-16, 2004, Lisbon, Portugal, pp [5]. A.P. Kalogeras, J. Gialelis, C. Alexakos, M. Georgoudakis, and S. Koubias, Vertical Integration of Enterprise Industrial Systems Utilizing Web Services, Proceeding of the 5th IEEE Workshop on Factory Communication Systems, 2004, pp [6]. J.V. Gialelis, A.P. Kalogeras, C.E. Alexakos, M.J. Georgoudakis and G. Papadopoulos, Manufacturing Collaborative Process Integration Utilizing State Of The Art Technologies, Proceedings of IEEE International Symposium on Industrial Electronics - ISIE 2005, June 20-23, 2005, Dubrovnik, Croatia, pp [7]. J. Gialelis, A.P. Kalogeras, C. Alexakos, M. Georgoudakis and S. Koubias, Advanced Enterprise Process Modelling Utilizing Ontology Semantics, J. Gialelis, Proceedings of 10th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation; Catania, Italy, September 19-22, 2005, Volume II, pp [8]. «ΚΛΕΙΩ - Υποστήριξη εφαρµογών δυναµικής διαχείρισης περιεχοµένου για χρήση από συστήµατα Customer Relationship Management σε κατανεµηµένο επιχειρηµατικό περιβάλλον διαχείρισης πόρων (ERP)», Κωδικός Έργου: ΕΒ53, ράση: ράσεις Έρευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης στην ΚτΠ, Πράξη: ΣΠ - ΗΕ Ηλεκτρονικό Επιχειρείν (e- business), 6

15 [9]. Berners-Lee, T. Hendler, J., Lassila, O(2001).: The Semantic Web. Scientific American, Vol. 284 (4). (2001), pp [10]. W3C - Web Services Activity, [11]. Papazoglou, M., and Georgakopoulos, D.(2003). Service- oriented computing, Communications of the ACM 46(10):pp

16 8

17 Κ ε φ ά λ α ι ο 2 ΟΝΤΟΛΟΓΙΕΣ Η εργασία αυτή βασίστηκε κατά κύριο λόγω στις δυνατότητες που δίνουν οι οντολογίες ώστε να οριστεί ένα γενικό µοντέλο για την περιγραφή των χαρακτηριστικών µιας επιχείρησης / βιοµηχανίας και των συστηµάτων τους. Σε αυτό το κεφάλαιο γίνεται µια εισαγωγή στην έννοια των οντολογιών και των τεχνολογιών που έχουν αναπτυχθεί στο επιστηµονικό τους πεδίο και οι οποίες έχουν υιοθετηθεί για την υλοποίηση της παρούσας εργασίας. Ορισµός των οντολογιών. Οι οντολογίες εµφανίστηκαν ως εναλλακτικός τρόπος αναπαράστασης γνώσης στον κλάδο της Τεχνητής Νοηµοσύνης [1]. Στη σύγχρονη εποχή αποτελούν πεδίο ενδιαφέροντος σε διαφορετικούς τοµείς έρευνας και η χρησιµότητά τους µπορεί να φανεί σε ένα µεγάλο αριθµό εφαρµογών. Η οντολογία, σύµφωνα µε τους Studer et al [2], οι οποίοι συγχωνεύουν παλαιότερους ορισµούς των Gruber [3] και Borst [4], ορίζεται ως εξής: Η οντολογία συνιστά ένα τυ ικό και σαφή ροσδιορισµό µίας κοινής σύλληψης ενός εννοιολογικού µοντέλου. Με το εννοιολογικό µοντέλο εννοούµε ένα αφηρηµένο µοντέλο κά οιου φαινοµένου στον κόσµο, το ο οίο έχει δηµιουργηθεί µε την αναγνώριση των εννοιών των σχετικών µε το φαινόµενο αυτό. Το "σαφής" σηµαίνει ότι το είδος των χρησιµο οιούµενων εννοιών, καθώς και οι εριορισµοί στη χρήση τους είναι σαφώς καθορισµένοι. Το "τυ ικός" σηµαίνει ότι η οντολογία θα ρέ ει να είναι αναγνώσιµη α ό µηχανές. Το "κοινή" υ οδηλώνει το ότι η οντολογία εκφράζει συλλογική γνώση, δηλαδή όχι τη γνώση ενός ατόµου αρά τη γνώση ου είναι κοινώς α οδεκτή α ό µία οµάδα [5]. Από τα παραπάνω συνάγεται ότι οι οντολογίες αποτελούν µία κοινή αντίληψη για ένα θεµατικό πεδίο και συνίστανται από ένα σύνολο εννοιών, οι οποίες έχουν καθορισµένη σηµασία και συσχετίζονται. 9

18 Τεχνολογικά θα µπορούσε κανείς να την παροµοιάσει µε µία βάση δεδοµένων, η οποία αποτελείται από τρία βασικά στοιχεία: α) το γλωσσικό στοιχείο που αντιπροσωπεύει τις έννοιες β) το περιεχόµενο, δηλαδή, το σύνολο των εννοιών που απαρτίζουν την οντολογία (το γνωσιακό µοντέλο ενός συγκεκριµένου θεµατικού πεδίου γ) το λογισµικό διαχείρισης της οντολογίας Είδη οντολογιών Στη παρούσα παράγραφο επιχειρείται µία συνοπτική, µη εξαντλητική παρουσίαση των πιο γνωστών και ευρύτερα χρησιµοποιούµενων οντολογιών, οι οποίες ξεχωρίζουν λόγω της χρησιµοποίησής τους σε σηµαίνοντα προγράµµατα, της θεωρητικής τους συµβολής, της λειτουργίας τους ως βάσης για την παγίωση σχεδιαστικών κριτηρίων και µεθοδολογιών κλπ. Συγκεκριµένα, παρουσιάζονται 4 είδη οντολογιών[5]: 1. Οντολογίες αναπαράστασης γνώσης (Knowledge representation ontologies) 2. Οντολογίες ανώτατου επιπέδου (Top-level ontologies) 3. Γλωσσολογικές οντολογίες (Linguistic ontologies) 4. Οντολογίες θεµατικών πεδίων (Domain ontologies) Οντολογίες ανα αράστασης γνώσης Μία οντολογία αναπαράστασης γνώσης (Knowledge representation ontology) συγκεντρώνει τα αρχέτυπα µοντελοποίησης, τα οποία χρησιµοποιούνται για την τυποποίηση της γνώσης σε ένα παράδειγµα αναπαράστασης γνώσης. Τέτοια αρχέτυπα είναι, για παράδειγµα, οι τάξεις (classes) οι σχέσεις (relations), τα χαρακτηριστικά 10

19 (attributes) κ.ά. Μερικές από τις οντολογίες αυτού του τύπου είναι οι ακόλουθες: Frame Ontology, RDF, OIL, OWL κ.ά.. Οντολογίες ανώτατου ε ι έδου (Top-level ontologies) Οι οντολογίες ανώτατου επιπέδου περιγράφουν πολύ γενικές έννοιες, κοινές σε όλα τα θεµατικά πεδία, µε τις οποίες θα πρέπει να συνδέονται όλοι οι όροι των υπαρχουσών οντολογιών. Ορισµένες φορές αυτού του είδους οι οντολογίες χρησιµοποιούνται ως βάση για την ανάπτυξη οντολογιών θεµατικών πεδίων, αν και η συνηθέστερη τακτική είναι η κατασκευή των τελευταίων και στη συνέχεια η σύνδεσή τους µε οντολογίες ανώτατου επιπέδου. Κατά προτίµηση, οι οντολογίες ανώτατου επιπέδου θα πρέπει να είναι α) καθολικές: κάθε έννοια οποιασδήποτε οντολογίας µπορεί να συνδεθεί σε κατάλληλους κόµβους της οντολογίας ανώτατου επιπέδου β) συνεκτικές: κάθε έννοια της οντολογίας ανώτατου επιπέδου πρέπει να είναι αιτιολογηµένη Στις οντολογίες ανώτατου επιπέδου περιλαµβάνονται, µεταξύ άλλων, οι οντολογίες καθολικών και συγκεκριµένων εννοιών (top-level ontologies of universals and particulars), η οντολογία Sowa, η οντολογία Cyc κ.ά.. Γλωσσολογικές οντολογίες (Linguistic ontologies) Ο σκοπός των οντολογιών αυτού του τύπου είναι η περιγραφή σηµασιολογικών δοµηµάτων παρά η µοντελοποίηση ενός συγκεκριµένου θεµατικού πεδίου. Καλύπτουν ένα αρκετά ετερογενές φάσµα πόρων, που χρησιµοποιούνται κατά κύριο λόγο στην επεξεργασία φυσικής γλώσσας (Natural Language Processing NLP). Το βασικό χαρακτηριστικό τέτοιων οντολογιών είναι το ότι συναρτώνται προς τη σηµασιολογία των γραµµατικών µονάδων (λέξεων, ονοµατικών συστατικών, επιθέτων κλπ.). 11

20 Στις γλωσσολογικές οντολογίες συγκαταλέγονται οι εξής: WordNet, The Mikrokosmos ontology, Sensus κ.ά.. Οντολογίες θεµατικών εδίων (Domain ontologies) Οι οντολογίες θεµατικών πεδίων είναι επαναχρησιµοποιήσιµα λεξιλόγια (α) των εννοιών ενός θεµατικού πεδίου και των σχέσεων µεταξύ αυτών, (β) των δραστηριοτήτων που λαµβάνουν χώρα σε αυτό το θεµατικό πεδίο και (γ) των θεωριών και των στοιχειωδών αρχών που διέπουν το εν λόγω θεµατικό πεδίο. Οι υπάρχουσες οντολογίες αυτού του τύπου καλύπτουν τα θεµατικά πεδία του ηλεκτρονικού εµπορίου (UNSPSC, RosettaNet), της Ιατρικής (GALEN, UMLS), του προγραµµατισµού (EngMath), της επιχειρησιακής δραστηριότητας (Enterprise Ontology, TOVE), της Χηµείας (Chemical Elements, Ions) κ.ά. Σηµαντικότητα των οντολογιών Υπάρχουν δύο κύριοι λόγοι για τους οποίους οι οντολογίες θεωρούνται σηµαντικές [6]. Ο πρώτος λόγος είναι ότι οι οντολογικές αναλύσεις διευκρινίζουν τη δοµή της γνώσης. Για ένα πεδίο, η οντολογία του αποτελεί το σηµείο αναφοράς οποιουδήποτε συστήµατος αναπαράστασης της γνώσης του. Χωρίς τις οντολογίες, ή τις έννοιες που αποτελούν τη βάση της γνώσης, δεν µπορεί να υπάρξει ένα λεξιλόγιο για την αναπαράσταση της γνώσης. Έτσι το πρώτο βήµα για το σχεδιασµό ενός αποτελεσµατικού συστήµατος αναπαράστασης της γνώσης και του λεξιλογίου, είναι η πραγµατοποίηση µιας ουσιαστικής οντολογικής ανάλυσης του πεδίου. Ένα παράδειγµα που δείχνει τη σηµαντικότητα µιας καλής ανάλυσης µπορεί να παρθεί από τον τοµέα των βάσεων δεδοµένων [7]. Έστω ένα πεδίο που αποτελείται από διάφορες κλάσεις ατόµων (π.χ φοιτητές, καθηγητές, υπαλλήλους, αρσενικά και θηλυκά). Αρχικά θα πρέπει να οργανωθεί µε κάποιο τρόπο αυτή η βάση δεδοµένων. Συνήθως, γίνεται καθορισµός των φοιτητών, καθηγητών, υπαλλήλων, αρσενικών και θηλυκών ως κατηγορία 12

21 της κλάσης άνθρωπος. Όµως, οι φοιτητές µπορούν να είναι παράλληλα και υπάλληλοι και επίσης µπορεί να πάψουν να είναι φοιτητές. Γίνεται φανερό ότι οι όροι φοιτητής, καθηγητής και υπάλληλος δεν αποτελούν κατηγορίες της κλάσης άνθρωπος, αλλά ρόλους τους οποίους µπορεί να παίξει ένας άνθρωπος, ενώ οι όροι αρσενικό και θηλυκό είναι πιο κατάλληλοι για την αναπαράστασης υποκατηγοριών των ανθρώπων. Συνεπώς, η διευκρίνιση της ορολογίας επιτρέπει στην οντολογία να παράσχει συναφείς και συνεκτικούς συλλογισµούς. Ο δεύτερος λόγος είναι ότι οι οντολογίες επιτρέπουν τη διανοµή της γνώσης. Έστω µια ανάλυση που καταλήγει σε ένα ικανοποιητικό σύνολο εννοιών και αντιπροσωπευτικών όρων, για έναν τοµέα γνώσης, για παράδειγµα το πεδίο των ηλεκτρονικών συσκευών. Η οντολογία που θα προέκυπτε, θα περιείχε πιθανώς συγκεκριµένου πεδίου όρους, όπως το τρανζίστορ και τις διόδους, γενικούς όρους, όπως τις λειτουργίες, αιτιώδεις διαδικασίες και καταστάσεις και όρους που θα περιγράφουν τη συµπεριφορά, όπως η διαφορά δυναµικού. Η οντολογία του παραδείγµατος συλλαµβάνει την ουσιαστική εννοιολογική δοµή του πεδίου. Προκειµένου να δηµιουργηθεί µια γλώσσα αναπαράστασης της γνώσης που θα βασίζεται σε αυτή τη γνώση, θα πρέπει να συνδεθούν οι όροι µε τις έννοιες και τις σχέσεις της οντολογίας και να προκύψει η σύνταξη για την κωδικοποίηση της γνώσης όσον αφορά τις έννοιες και τις σχέσεις. Αυτή η γλώσσα αναπαράστασης της γνώσης θα µπορούσε να χρησιµοποιηθεί και από άλλους που έχουν παρόµοιες ανάγκες αναπαράστασης της γνώσης σε αυτόν τον τοµέα. Με τον τρόπο αυτό εξαλείφεται η ανάγκη για επανάληψη της ίδιας διαδικασίας ανάλυσης της γνώσης. Κύριες λειτουργίες των οντολογιών Οι οντολογίες µπορούν να χρησιµοποιηθούν για να υποστηρίξουν µια µεγάλη ποικιλία θεµάτων σε διαφορετικές περιοχές έρευνας όπως στην αναπαράσταση της γνώσης, στην επεξεργασία της φυσικής γλώσσας, στην ανάκτηση πληροφορίας, στις βάσεις δεδοµένων, στη διαχείριση της γνώσης, στις ψηφιακές βιβλιοθήκες, στα γεωγραφικά πληροφοριακά συστήµατα, στην εικονική ανάκτηση πληροφορίας,στα πολλαπλών πρακτόρων (multiagent) συστήµατα [6]. 13

22 Η οντολογία παρέχει µεταδεδοµένα που περιγράφουν τα σηµασιολογικά δεδοµένα. Οι οντολογίες επιτρέπουν τη διαµοίραση της γνώσης και την επαναχρησιµοποίησή της όπου είναι δυνατή η επικοινωνία µεταξύ ανθρώπων ή λογισµικών πρακτόρων (software agents) µέσω των πληροφοριακών πόρων. Οι σηµασιολογικές σχέσεις των οντολογιών είναι αναγνωρίσιµες από τις µηχανές µε τέτοιο τρόπο ώστε να επιτρέπουν την υποβολή ερωτηµάτων σε µια θεµατική περιοχή και τη λήψη απαντήσεων. Από την άλλη πλευρά οι οντολογίες και ένα σύνολο από ξεχωριστά στιγµιότυπα των κλάσεών τους, χρησιµοποιούνται για τη δηµιουργία γνωστικών βάσεων που περιγράφουν συγκεκριµένες καταστάσεις. Για παράδειγµα, οι κατασκευαστές ποικίλων ηλεκτρικών συσκευών µπορούν να χρησιµοποιούν ένα κοινό λεξιλόγιο και συντακτικό για τη δηµιουργία των καταλόγων περιγραφής των προϊόντων τους. Στη συνέχεια οι κατασκευαστές µπορούν να διαµοιράζουν τους καταλόγους και να τους χρησιµοποιούν σε αυτόµατα συστήµατα σχεδίασης. Αυτός ο τρόπος διαµοίρασης αυξάνει κατά πολύ την πιθανότητα επαναχρησιµοποίησης της γνώσης. Γενικότερα οι πράκτορες µπορούν να υποβάλλουν ερωτήµατα στις γνωστικές βάσεις µε σκοπό τον εµπλουτισµό, την επαναχρησιµοποίηση και τη διατήρηση των βάσεων. Οι οντολογίες αποθηκεύουν τοπικά την ανεξάρτητη πληροφορία σε αντίθεση µε τις γνωστικές βάσεις. Επιπροσθέτως, οι οντολογίες µπορούν να χρησιµοποιηθούν ως αποθήκες ώστε να βοηθήσουν στην οργάνωση της πληροφορίας σε συγκεκριµένες κοινότητες. Μπορούν να χρησιµοποιηθούν επίσης ως εργαλείο απόκτησης γνώσης ( πολλές συνεργατικές οµάδες χρησιµοποιούν τις οντολογίες ως εργαλείο υποστήριξης για την ταξινόµηση των γνώσεων ενός οργανισµού). Οι οντολογίες επιτρέπουν στους χρήστες να επαναχρησιµοποιήσουν προϋπάρχουσα γνώση και σε νέα συστήµατα. Μπορούν να διαµορφώσουν µια βάση για την κατασκευή νέων γλωσσών αναπαράστασης γνώσης. Μερικές ετερογενείς πληροφοριακές πηγές, όπως για παράδειγµα οι ψηφιακές βιβλιοθήκες, µπορούν να ωφεληθούν µε την ενσωµάτωση οντολογιών σε αυτές. Πολλές εφαρµογές χρησιµοποιούν µια οντολογία για την ενσωµάτωση πληροφοριακών πόρων και άλλες επιτρέπουν σε κάθε πόρο να χρησιµοποιεί τη δική του οντολογία. Επιπλέον κάθε χρήστης 14

23 µπορεί να έχει τη δική του οντολογία ανάλογα µε τα ενδιαφέροντά του, τη γλώσσα του και το στόχο του. Εποµένως οι οντολογίες παρέχουν µια πηγή µε ρητά καθορισµένους όρους. Γλώσσες ανά τυξης οντολογιών Η επιλογή της γλώσσας περιγραφής είναι σηµαντική για την ανάπτυξη της οντολογίας. H εκφραστικότητα της παίζει καθοριστικό ρόλο για το είδος των σχέσεων και των εννοιών που θα αναπαρασταθούν. Στην παρούσα ενότητα θα παρουσιαστούν οι σηµαντικότερες επισηµειωτικές γλώσσες ανάπτυξης οντολογιών, δηλαδή αυτές που περιγράφονται από κάποιο είδος αρχείου xml. Η παρουσίαση θα σχετίζεται µε τις εκφραστικές δυνατότητες της γλώσσας. Στην ακόλουθη λίστα παρουσιάζονται οι σηµαντικότερες από τις επισηµειωτικές γλώσσες. - SHOE [8] - XOL [9] - RDF(S) (Resource Description Framework Schema) [10] - OIL (Ontology Interchange Language, Ontology Inference Layer) [11] - DAML+OIL (DARPA Agent Markup Language) [12] - OWL (Ontology Web Language) [13] Η SHOE είναι µία γλώσσα, η οποία έχει αναπτυχθεί για το χαρακτηρισµό σελίδων HTML. Ο σκοπός του χαρακτηρισµού αυτού είναι να µπορούν «έξυπνα» προγράµµαταπράκτορες (intelligent agents) να προσπελάσουν την κωδικοποιηµένη σε SHOE σηµασιολογική πληροφορία. H SHOE είναι µια γλώσσα που πλέον δεν αναπτύσσεται, διότι έχει ξεπεραστεί από άλλες γλώσσες που έχουν κατασκευαστεί για τον ίδιο σκοπό. Για τον λόγο αυτό δε θα δοθούν περισσότερες πληροφορίες για τη συγκεκριµένη γλώσσα. 15

24 Η ανάπτυξη της γλώσσας XOL δεν έχει γίνει µε στόχο την ανάπτυξη οντολογιών, αλλά τη δηµιουργία ενός µεταβατικού σταδίου για τη µεταφορά µίας οντολογίας από µία γλώσσα σε µία άλλη, χωρίς απαραίτητα οι γλώσσες αυτές να είναι και οι δύο επισηµειωτικές. Κατά συνέπεια, ούτε για τη γλώσσα XOL θα δοθούν περισσότερες πληροφορίες. Η πιο σηµαντική από της επισηµειωτικές γλώσσες είναι η RDF(S). Αποτελεί σύσταση του W3C (World Wide Web Consortium)[14] και είναι η βάση των υπόλοιπων τριών γλωσσών, δηλαδή των OIL, DAML+OIL και OWL. Η αναλυτική παρουσίαση θα ξεκινήσει από αυτή τη γλώσσα. RDF & RDFS: RDF(S) Ο σκοπός κατασκευής της RDF (Resource Description Framework Schema) είναι η δηµιουργία µεταπληροφοριών για το χαρακτηρισµό πόρων του παγκόσµιου ιστού (web). Το µοντέλο δεδοµένων του RDF είναι ισοδύναµο µε το φορµαλισµό των σηµασιολογικών δικτύων και αποτελείται από τρεις τύπους: - Πόροι (Resources): Πόροι καλούνται τα όποια δεδοµένα περιγράφονται από το RDF - Ιδιότητες (Properties) ή κατηγορήµατα: Οι ιδιότητες ορίζουν γνωρίσµατα (attributes) ή σχέσεις που χρησιµοποιούνται για να περιγράψουν έναν πόρο. - ηλώσεις (Statements): Οι δηλώσεις αναθέτουν τιµή σε µία ιδιότητα ενός συγκεκριµένου πόρου. Έχουν παρόµοια δοµή και σηµασιολογία µε µία πρόταση της µορφής : «υποκείµενο, ρήµα, αντικείµενα», όπου το ρήµα είναι µία ιδιότητα. Το RDF δεν έχει µηχανισµούς ορισµού σχέσεων µεταξύ ιδιοτήτων και πόρων. Τον ρόλο αυτόν τον έχει η RDF Vocabulary Description language ή αλλιώς RDFS. Ο συνδυασµός του RDF και του RDFS συχνά καλείται RDF(S). Ανα αράσταση γνώσης στο RDF(S) 16

25 Η αναπαράσταση των εννοιών στο RDF(S) γίνεται µέσω των τάξεων (classes). Οι τάξεις µπορούν να ιεραρχηθούν, ενώ η πολλαπλή κληρονοµικότητα υποστηρίζεται. Παρ όλα αυτά στο RDF(S) δεν µπορεί να αναπαρασταθεί ρητά εξαντλητική (exhaustive) ή διαζευκτική (disjoint) γνώση στην ιεραρχία των τάξεων. Οι τάξεις και τα αντικείµενα των τάξεων έχουν ιδιότητες (properties). Ο διαχωρισµός µεταξύ µιας ιδιότητας µιας τάξης και µιας ιδιότητας ενός αντικειµένου είναι ο εξής: Η ιδιότητα µίας τάξης (attribute) παίρνει τιµή στην τάξη και διατηρεί αυτή την τιµή για όλα τα αντικείµενα της συγκεκριµένης τάξης, ενώ η ιδιότητα ενός αντικειµένου, παρ ό,τι ορίζεται κατά τον ορισµό της τάξης, παίρνει τιµή στον ορισµό του αντικειµένου. Και οι δύο τύποι των ιδιοτήτων κωδικοποιούνται µε τον ίδιο τρόπο στο RDF(S). Για να οριστεί µία ιδιότητα στο RDF(S), πρέπει να οριστεί το όνοµα της, η τάξη στην οποία αναφέρεται και ο τύπος των τιµών της. Ως τύπος της ιδιότητας µπορεί να οριστεί ένα κυριολεκτικό (literal), κάποια άλλη τάξη της οντολογίας ή ένα αρχείο xml schema. Η τελευταία δυνατότητα είναι αρκετά ενδιαφέρουσα, διότι µε τον τρόπο αυτόν µπορεί ουσιαστικά να προσπελαστεί οποιουδήποτε είδους δοµηµένη πληροφορία, αρκεί να έχει περιγραφεί σε κάποιου είδους αρχείο xml. Ωστόσο στο RDF(S) δεν µπορούν να οριστούν πολλαπλότητες (cardinalities) ή αρχικές (default) τιµές για τις ιδιότητες. Oι ιδιότητες στο RDF(S) ορίζουν ουσιαστικά δυαδικές σχέσεις µεταξύ οντοτήτων. Οι σχέσεις µε µεγαλύτερο αριθµό ορισµάτων πρέπει να οριστούν ως τάξεις. Για παράδειγµα, µία σχέση που ορίζει ένας δρόµος, ο οποίος συνδέει δύο πόλεις, είναι µία σχέση µε τρία ορίσµατα. Σε αυτή την περίπτωση θα οριστεί µία τάξη µε τρεις ιδιότητες, δύο από τις οποίες θα έχουν ως τύπο τιµών την τάξη που περιγράφει τις πόλεις και µία από αυτές την τάξη που περιγράφει τους δρόµους. Ενδιαφέρον είναι το ότι στη RDF(S) είναι δυνατόν να οριστούν ιεραρχίες ιδιοτή-των, που ουσιαστικά είναι ιεραρχίες δυαδικών σχέσεων. Έτσι, εάν οριστεί µία ιδιότητα Β ως υπώνυµη ιδιότητα (subproperty) µίας ιδιότητας Α και η Β πάρει µία τιµή, τότε συνεπάγεται ότι η Α θα έχει την ίδια τιµή. 17

26 Τα αντικείµενα στη RDF(S) µπορούν να οριστούν µε διάφορους τρόπους, µε χρήση µόνο της RDF. Για τη δήλωση ενός αντικειµένου, πρέπει να οριστεί η τάξη που ανήκει, να του δοθεί ένα όνοµα και να ορισθούν ζευγάρια ιδιοτήτων-τιµών (attribute-value). Το RDF(S) επιτρέπει την αναπαράσταση δηλώσεων (statement). Μία δήλωση αποτελείται από ένα υποκείµενο, ένα αντικείµενο και ένα κατηγόρηµα και ουσιαστικά εκ-φράζει ότι θα εξέφραζε και µία πρόταση σε φυσική γλώσσα µε τα ίδια χαρακτηριστικά. Είναι δυνατόν οι τιµές των ιδιοτήτων των τάξεων να µετατραπούν σε δηλώσεις. Αντίθετα µε τους δηλώσεις, µε τη RDF(S) δεν είναι δυνατόν να αναπαρασταθούν αξιώµατα (axioms), αλλά ούτε και συναρτήσεις. Οι συναρτήσεις στη µοντελοποίηση των οντολογιών είναι ουσιαστικά ειδικού τύπου σχέσεις, µε n ορίσµατα στη γενική περίπτωση, ένα εκ των οποίων συνδέεται µονοσήµαντα µε τις τιµές των υπολοίπων n-1. Το όρισµα αυτό ουσιαστικά αποτελεί το εξαγόµενο της συνάρτησης. Τέλος, ένα πρόβληµα της RDF(S) είναι ο ορισµός της ακριβούς σηµασιολογίας των διαφόρων xml-ετικετών (tag) και ιδιοτήτων (attributes) που ορίζει. Αυτό αποτέλεσε πρόβληµα για την ανάπτυξη των υπόλοιπων οντολογιών που βασίστηκαν στη RDF(S) και παρουσιάζονται στις επόµενες ενότητες. OIL Όπως η RDF(S), έτσι και η OIL (Ontology Interchange Language, Ontology Inference Layer) δηµιουργήθηκε για το χαρακτηρισµό της σηµασιολογίας πόρων στον παγκόσµιο ιστό. Τα βασικά χαρακτηριστικά της OIL είναι τα εξής: - Μοντελοποίηση των χαρακτηριστικών της οντολογίας µε βάση τα πλαίσια (frames). - Υποστήριξη σηµασιολογικών συµπερασµατικών µηχανισµών µε βάση τa DL (Description Logistics). 18

27 Συνεπώς, η OIL µπορεί να οριστεί ως µία γλώσσα που βασίζεται σε πλαίσια, αλλά χρησιµοποιεί τα DL για να περιγράψει µε σαφήνεια τη σηµασιολογία και να επιτρέψει αποδοτικές υλοποιήσεις συµπερασµατικών µηχανισµών για τη γλώσσα. Ανα αράσταση γνώσης στην OIL H OIL ακολουθεί µία λογική διαστρωµάτωσης για την αναπαράσταση των οντολογιών. Συγκεκριµένα υπάρχουν τέσσερα στρώµατα στην OIL: 1. Core OIL: Συγκεντρώνει τα χαρακτηριστικά εκείνα που αντιστοιχούν σε στοιχεία της RDF(S), χωρίς όµως να έχει τη δυνατότητα µετατροπής ιδιοτή-των σε ισχυρισµούς. 2. Standard OIL: Προσθέτει χαρακτηριστικά, τα οποία σχετίζονται µε την αναπαράσταση γνώσης που βασίζεται σε πλαίσια. 3. Instance OIL: Επιτρέπει τον ορισµό πραγµατώσεων (instances) και τιµών ιδιοτήτων, ενώ µε την εκφραστικότητά του υποστηρίζει πλήρως βάσεις δε-δοµένων 4. Heavy OIL: Προορίζεται για µελλοντικές επεκτάσεις. Στην OIL είναι εύκολο να εισαχθούν αντικείµενα από άλλες οντολογίες κωδικο-ποιηµένες σε OIL ή RDF(S) µε χρήση των χώρων ονοµάτων (namespace) της XML. Οι έννοιες της οντολογίας καλούνται τάξεις και ορίζονται µέσω των ιδιοτήτων τους. ηλαδή κάθε τάξη χαρακτηρίζεται από το σύνολο των ιδιοτήτων που έχει, εποµένως δύο τάξεις µε το ίδιο σύνολο ιδιοτήτων είναι ισοδύναµες. Υπάρχουν δύο ειδών τάξεις στην OIL: οι αρχέτυπες (primitive) και οι οριζόµενες (defined). Για να ανήκει ένα αντικείµενο σε µία οριζόµενη τάξη, αυτό δεν είναι απαραίτητο να οριστεί ρητά, καθώς είναι δυνατό να προκύψει ως συµπέρασµα από τη µορφή των ιδιοτήτων του. Αντίθετα, αυτό δεν ισχύει για τις αρχέτυπες τάξεις. Η κατηγοριοποίηση σε µία τάξη τέτοιου τύπου µπορεί να γίνει µόνο µε ρητό ορισµό της στο αντικείµενο. 19

28 Στην OIL µπορεί να οριστεί ταξινοµία των τάξεων, ενώ υποστηρίζεται και η πολλαπλή κληρονοµικότητα. Ακόµα είναι δυνατόν να εκφραστεί ρητά η διάζευξη (disjoint-ness) µεταξύ των τάξεων, η εξαντλητική αποδόµηση (exhaustive decomposition) καθώς και η ένωση των τάξεων (partition). Όλες οι παραπάνω αναπαραστάσεις χρησιµοποιούνται και για τον ορισµό νέων τάξεων. Για τον ορισµό µίας ιδιότητας (slot) πρέπει να οριστεί, εκτός από το όνοµα της, η τάξη στην οποία αναφέρεται καθώς και ο τύπος των δεδοµένων που µπορεί δεχθεί ως τιµή. Ενδιαφέρον χαρακτηριστικό της OIL είναι ότι µία ιδιότητα µπορεί να αναφέρεται σε παραπάνω από µία τάξη. Επιπλέον το πεδίο τιµών των ιδιοτήτων είναι δυνατόν να εξειδικευτεί κατά τον ορισµό των τάξεων. Πιο συγκεκριµένα το πεδίο τιµών µπορεί να οριστεί να είναι µία υποτάξη (subclass) κάποιας από τις τάξεις που έχουν οριστεί στο πεδίο τιµών κατά τον ορισµό της ιδιότητας. Τέλος, κατά τον ορισµό της τάξης είναι δυνατόν να οριστεί η πολλαπλότητα της τιµής. Όπως και στην περίπτωση της RDF(S), είναι δυνατόν να οριστούν ιεραρχίες ιδιοτήτων. Οι ιδιότητες στην OIL δεν µπορούν να ορίσουν αρχικές τιµές και, σε αντίθεση µε τη RDF(S), δεν είναι δυνατόν να οριστούν ιδιότητες τάξεων. Στην περίπτωση της OIL, όπως στην περίπτωση της RDF(S), οι ιδιότητες ουσιαστικά µοντελοποιούν δυαδικές σχέσεις. Ακόµα είναι δυνατόν να οριστούν και οι αντίστροφες δυαδικές σχέσεις. Σχέσεις µε µεγαλύτερο αριθµό ορισµάτων αναπαριστώνται ως τάξεις. Στην OIL οι συναρτήσεις ορίζονται ως συναρτησιακές ιδιότητες (functional slots). Οι συναρτήσεις αυτές πρέπει να είναι έχουν δύο µόνο ορίσµατα: ένα για το όρισµα της συνάρτησης και ένα για το αποτέλεσµα, γιατί οι ιδιότητες στην OIL είναι δυαδικές. Συναρτήσεις µε µεγαλύτερο αριθµό ορισµάτων ή αποτελεσµάτων δεν µπορούν να αναπαρασταθούν. Αξιώµατα στην OIL είναι δυνατόν να αναπαρασταθούν µε χρήση ενός υποσυνόλου της λογικής της πρώτης τάξης. Συνήθως περιγράφονται µε όρους διαχωριστικής ή εξαντλητικής λογικής. 20

29 Τα αντικείµενα στην OIL περιγράφονται µε τον ίδιο τρόπο όπως και στη RDF. Εποµένως, ένα αντικείµενο που έχει οριστεί µε RDF είναι έγκυρο και για την OIL. Ενδιαφέρον χαρακτηριστικό της OIL είναι ότι µπορούν να χρησιµοποιηθούν µηχα-νές εξαγωγής συµπερασµάτων που βασίζονται στα DL, για να κάνουν αυτόµατη κατάταξη των αντικειµένων µε βάση τα χαρακτηριστικά τους. DAML + OIL Η γλώσσα DAML+OIL(DARPA Agent Markup Language) βασίζεται και αυτή στη RDF(S) και έχει αναπτυχθεί για το χαρακτηρισµό πόρων στον παγκόσµιο ιστό. Σε αντίθεση µε την OIL, δε χρησιµοποιεί τη λογική της διαστρωµάτωσης, ενώ είναι περισσότερο κοντά στα DL και λιγότερο κοντά στη λογική των πλαισίων σε σχέση µε τη RDF(S) και την OIL. Ανα αράσταση γνώσης στην DAML+OIL Οι έννοιες στη DAML+OIL ονοµάζονται τάξεις, όπως και στις δύο προηγούµενες γλώσσες. Με βάση τη λογική των DL, που ακολουθεί αυτή η γλώσσα αυτή, υπάρχουν οι εξής τρόποι για να οριστεί µία τάξη: - Σύνθεση (conjunction), διάζευξη (disjunction) και αντίθεση (negation) µεταξύ ήδη ορισµένων τάξεων. - Συλλογή από αντικείµενα. - Περιορισµοί ιδιοτήτων. Οι περιορισµοί αυτοί αναφέρονται σε ιδιότητες και σχετίζονται µε τα εξής χαρακτηριστικά τους: o Περιορισµός τύπου της τιµής: Όπως και στις προηγούµενες περιπτώσεις, πρόκειται ουσιαστικά για τον τύπο µίας ιδιότητας. Έτσι οι τάξεις οµαδοποιούνται ανάλογα µε το αν η ιδιότητα που σχετίζεται µε τον περιορισµό έχει ως τύπο τιµών µία συγκεκριµένη τάξη. 21

30 o Περιορισµός ύπαρξης για τον τύπο µίας τιµής: Καθορίζει το σύνολο των τάξεων για τις οποίες τουλάχιστον µία τιµή της σχετιζόµενης µε τον περιορισµό ιδιότητας έχει ως τιµή ένα αντικείµενο µιας συγκεκριµένης τάξης. o Περιορισµός της τιµής: Καθορίζει το σύνολο των τάξεων για τις οποίες η ιδιότητα µε την οποία σχετίζεται ο περιορισµός έχει ως τιµή ένα συγκεκριµένο αντικείµενο. o Περιορισµός της πολλαπλότητας της τιµής µίας ιδιότητας: Καθορίζει το σύνολο των τάξεων µε βάση τη µέγιστη, ελάχιστη ή και επακριβή πολλαπλότητα των τιµών για την ιδιότητα που σχετίζεται µε τον περιορισµό. o Περιορισµός της πολλαπλότητας της τιµής µιας ιδιότητας µε βάση µια συγκεκριµένη τάξη: Ίδια οµαδοποίηση µε τον προηγούµενο περιορισµό, µε την διαφορά ότι η πολλαπλότητα της τιµής αφορά τα αντικείµενα µίας συγκεκριµένης τάξης και όχι όλα τα αντικείµενα που συνδέονται µε την ιδιότητα. Από τους παραπάνω ορισµούς φαίνεται ότι ουσιαστικά ο ορισµός των κλάσεων γίνεται µέσω των περιορισµών που πρέπει να ισχύουν για να ανήκει ένα αντικείµενο σε µία τάξη. Στη DAML+OIL υπάρχει ο ίδιος διαχωρισµός µεταξύ ορισµένων (defined) και αρχέτυπων (primitive) τάξεων που υπάρχει στην OIL, µε την ίδια σηµασιολογία των όρων αυτών. Στη DAML+OIL µπορούν να οριστούν ρητά ταξινοµίες, ενώ υποστηρίζεται και η πολλαπλή κληρονοµικότητα. Οι ταξινοµίες δηλώνονται µε διαφορετικό τρόπο για τις οριζόµενες τάξεις απ ό,τι για τις αρχέτυπες. Ενδιαφέρον συνιστά το γεγονός ότι η γλώσσα αυτή παρέχει τη δυνατότητας δήλωσης συνώνυµων τάξεων, και πάλι µε διαφορετικό τρόπο για κάθε είδους τάξη. 22

31 ιαζευκτική και εξαντλητική γνώση µπορούν να αναπαρασταθούν στη DAML+OIL, όχι όµως και η εξαντλητική αποδόµηση γνώσης. Ωστόσο, είναι δυνατόν να αναπαρασταθεί έµµεσα µε χρήση της σύνθεσης των τάξεων για τον ορισµό µίας νέας. Υπάρχουν δύο ειδών ιδιότητες στη DAML+OIL ανάλογα µε τον τύπο των τιµών τους: οι ιδιότητες αντικειµένων (ObjectProperties), στις οποίες ο τύπος τιµών περιγράφεται από µία τάξη, και ιδιότητες δεδοµένων(datatypeproperties), όπου ο τύπος τιµών εκφράζεται ως τύπος δεδοµένων. Τόσο για την πρώτη όσο και για την δεύτερη κατηγορία είναι δυνατόν να δηλωθούν περισσότερες από µία τάξεις ως τύπος τιµών της ιδιότητας. Επίσης δίνεται η δυνατότητα, κατά τον ορισµό της ιδιότητας, να µην οριστεί ούτε η τάξη στην οποία αναφέρεται ούτε ο τύπος των επιτρεπόµενων τιµών. Ιδιότητες των τάξεων µπορούν να οριστούν, όπως στη RDF(S), αλλά οι µηχανές εξαγωγής συµπερασµάτων για τη DAML+OIL δεν µπορούν να τις επεξεργαστούν. Ακόµα µπορούν να οριστούν ταξινοµίες ιδιοτήτων, αλλά και συνώνυµα ιδιοτήτων. Και σε αυτή τη γλώσσα, οι δυαδικές σχέσεις αυτή αναπαριστώνται µέσω των ιδιοτήτων. Πιο συγκεκριµένα, αναπαριστώνται µέσω των ιδιοτήτων αντικειµένων (ObjectProperties). Εκτός από την ταξινόµηση των ιδιοτήτων, και άρα και των δυαδικών σχέσεων, που ήδη αναφέρθηκε, είναι δυνατόν να οριστούν συγκεκριµένα χαρακτηριστικά των ιδιοτήτων, που βοηθούν στην ανάπτυξη συµπερασµατικών µηχανισµών. Στους παρακάτω ορισµούς των χαρακτηριστικών αυτών, το πρώτο µέρος του διατεταγµένου ζεύγους εκφράζει το αντικείµενο µιας τάξης, στην οποία αναφέρεται η ιδιότητα, και το δεύτερο ένα αντικείµενο που εκφράζει την τιµή της ιδιότητας. - Μεταβατικότητα: Αν το ζεύγος αντικειµένων (x,y) και (y,z) είναι αντικείµενα µιας ιδιότητας (σχέσης) P, τότε συνεπάγεται ότι και το ζεύγος (x,z) είναι µέλος της ιδιότητας P. - Μοναδικότητα: Αν το ζεύγος αντικειµένων (x,y) είναι αντικείµενο µίας ιδιότητας P, τότε κανένα άλλο ζεύγος αντικειµένων µε πρώτο στοιχείο το x δεν µπορεί να είναι αντικείµενο της P. 23

32 - Αναµφισηµία: Αν το ζεύγος αντικειµένων (x,y) είναι αντικείµενο µιας ιδιότητας P, τότε κανένα άλλο ζεύγος αντικειµένων µε δεύτερο στοιχείο το y δεν µπορεί να είναι αντικείµενο της P. Σχέσεις µε περισσότερα από δύο ορίσµατα πρέπει να οριστούν ως τάξεις. Τόσο οι συναρτήσεις όσο και τα αξιώµατα δεν µπορούν να αναπαρασταθούν στη DAML+OIL. Ωστόσο, δυαδικές συναρτήσεις µπορούν να αναπαρασταθούν µε ορισµό µίας ιδιότητας ως µοναδικής. Τα αντικείµενα στη DAML+OIL ορίζονται µέσω της RDF και µόνο. Εποµένως, τα αντικείµενα που έχουν οριστεί σε RDF, είτε για την OIL, είτε για την RDF(S), είναι έγκυρα και για τη DAML+OIL. Οι δηλώσεις µπορούν να αποδοθούν µε τον ίδιο τρόπο που αποδίδονται στη RDF(S). OWL H γλώσσα OWL(Web Ontology Language) έχει αναπτυχθεί από το W3C. Προέρχεται από τη DAML+OIL, της οποίας αποτελεί επέκταση και µε την οποία έχει πολλά κοινά στοιχεία, ενώ οι κυριότερες διαφορές τους είναι οι εξής: - Στην OWL δεν µπορούν να οριστούν περιορισµοί πολλαπλοτήτων που σχετίζονται µε τον τύπο της τιµής µιας ιδιότητας. - Η OWL επιτρέπει τον ορισµό συµµετρικών σχέσεων, κάτι που δεν επιτρέπεται στη DAML+OIL. - Η OWL δεν µετονοµάζει τις ετικέτες που χρησιµοποιεί από τη RDF(S). - Οι περισσότερες ετικέτες που έχουν προέλθει από την DAML+OIL έχουν µετονοµαστεί. 24

33 - Στην OWL δεν µπορεί να οριστεί µε µία ετικέτα η διαζευκτική σύνθεση, αλλά µπορεί να οριστεί µέσω δύο διαφορετικών ετικετών, εκ των οποίων η µία δηλώνει τη διάζευξη και η άλλη τη σύνθεση. Όπως και οι δύο προηγούµενες γλώσσες, έτσι και η OWL έχει οριστεί για τη δηµοσίευση και τη διακίνηση οντολογιών στον παγκόσµιο ιστό. Αναπαράσταση γνώσης στην OWL Η OWL, όπως και η OIL, ακολουθεί τη λογική διαστρωµάτωσης για την αναπαράσταση της οντολογίας και περιλαµβάνει τρία στρώµατα: - OWL Lite: Παρέχει βασική υποστήριξη ιεράρχησης των τάξεων και κά-ποιων απλών περιορισµών. Για παράδειγµα, ενώ υποστηρίζει πολλαπλότητα, επιτρέπει τις τιµές 0 ή 1. - OWL DL: Παρέχει τη µέγιστη εκφραστικότητα, µε τον περιορισµό όλα τα συµπεράσµατα που µπορούν να προέλθουν από τη βάση γνώσης να µπορούν να υπολογιστούν σε εύλογο υπολογιστικό χρόνο. - OWL Full: Παρέχει όλη την εκφραστική ικανότητα της RDF, αλλά χωρίς εγγυήσεις για το αν µπορούν να υπολογιστούν συµπεράσµατα πάνω στη βάση γνώσης. Η αναπαράσταση γνώσης που περιγράφεται εδώ αφορά στο στρώµα OWL DL. Ενδιαφέρον στοιχείο της OWL, που δεν υπάρχει στη DAML+OIL, είναι οι µηχανισµοί που διαθέτει για τον έλεγχο των εκδόσεων. Κατά τον ορισµό της οντολογίας σε όλες τις γλώσσες που παρουσιάστηκαν είναι δυνατόν να οριστεί η έκδοση της οντολογίας. Στην περίπτωση της OWL µπορούν, επιπλέον, να οριστούν οι εκδόσεις µε τις οποίες είναι συµβατή η οντολογία, αλλά και οι εκδόσεις µε τις οποίες παρουσιάζει ασυµβατότητα. Επίσης, είναι δυνατό να οριστεί το ποιες τάξεις και ιδιότητες θεωρούνται «προς κατάργηση» (deprecated). 25

34 Ο ορισµός και η κατηγοριοποίηση των εννοιών, που και εδώ ονοµάζονται τάξεις, καθώς και η αναπαράσταση των σχέσεων στο στρώµα OWL DL είναι τα ίδια µε τη DAML+OIL. Για την περιγραφή των αντικειµένων πάλι χρησιµοποιείται η RDF. Ένα επιπλέον στοιχείο της OWL είναι ότι δεν απαιτείται τα ονόµατα των αντικειµένων να είναι µοναδικά. Εποµένως δύο αντικείµενα µε το ίδιο όνοµα µπορεί να αναπαριστούν διαφορετικά αντικείµενα. Για τον λόγο αυτό, η συγκεκριµένη γλώσσα παρέχει µηχανισµό, ώστε να µπορεί να δηλωθεί ρητά ότι δύο αντικείµενα είναι διαφορετικά. Όπως και στην περίπτωση της DAML+OIL, δεν µπορούν να οριστούν ούτε συναρτήσεις πολλών µεταβλητών ούτε αξιώµατα. Ωστόσο και στην OWL µπορούν να δηλωθούν δυαδικές συναρτήσεις µέσω της µοναδικότητας της τιµής µιας ιδιότητας. Τέλος, οι δηλώσεις µπορούν να αναπαρασταθούν και εδώ όπως στη RDF(S). Τάξεις Ιδιότητες RDF(S) OIL DAML+OIL OWL Ιδιότητες αντικειµένων Ιδιότητες κλάσεων Ε - Ε Ε Περιορισµοί ιδιοτήτων Περιορισµοί τύπων των τιµών Περιορισµοί πολλαπλότητας Ταξινοµίες Υποτάξεις ιαζευκτική αποδόµηση (disjoint decomposition) Εξαντλητική αποδόµηση (exhaustive decomposition) - Ε Ε Ε Σύνθεση (partition) Ε Σχέσεις υαδικές σχέσεις n-αδικές σχέσεις Ε Ε Ε Ε Ιεραρχίες σχέσεων

35 Συναρτήσεις υαδικές συναρτήσεις - Ε Ε Ε ν-αδικές συναρτήσεις Άλλα στοιχεία Αξιώµατα Αντικείµενα ("+": υποστηρίζεται από τη γλώσσα, "Ε": υποστηρίζεται εµµέσως, "-": δεν υποστηρίζεται) Πίνακας 1: Σύγκριση της εκφραστικής ικανότητας των κυριοτέρων επισηµειωτικών γλωσσών. Οντολογίες για τον Σηµασιολογικό Ιστό To Semantic Web [15,16,17] σηµασιολογικός ή σηµαντικός Ιστός είναι ένα όραµα και µια πρόταση για την µετεξέλιξη του ιαδικτύου και ειδικότερα του Παγκόσµιου Ιστού. Ο στόχος του σηµασιολογικού Ιστού είναι να εξελίξει το σηµερινό ιαδίκτυο έτσι ώστε οι πληροφορίες που υπάρχουν και διακινούνται σε αυτό να είναι επεξεργάσιµες από τους υπολογιστές. Ο Σηµασιολογικός Ιστός δεν είναι ένας νέος Παγκόσµιος Ιστός. Eίναι µια επέκταση και βελτίωση του σηµερινού Ιστού στην κατεύθυνση, κυρίως, της δόµησης της πληροφορίας έτσι ώστε να είναι προσπελάσιµη από προγράµµατα υπολογιστών µε τελικό στόχο την αυτοµατοποίηση πολλών λειτουργιών στο ιαδίκτυο. Στην κατεύθυνση αυτή τα σηµερινά κείµενα στις σελίδες του Ιστού θα αντικατασταθούν µε δοµηµένα κείµενα και δεδοµένα σε µορφή XML[18] και RDF. Η σηµερινή αναπαράσταση που προορίζεται για χρήση από ανθρώπους θα αντικατασταθεί από µια αναπαράσταση που θα είναι κατανοητή στους υπολογιστές. Από αυτήν την άποψη ο σηµασιολογικός Ιστός είναι ένα πρόβληµα αναπαράστασης της γνώσης (Knowledge Representation) από και για τους υπολογιστές. Αυτό είναι ένα παλαιό πρόβληµα της επιστήµης των υπολογιστών και ειδικότερα του κλάδου της Τεχνητής Νοηµοσύνης (Artificial Intelligence). 27

36 Υπάρχουν πολλές αξιόλογες και επιτυχηµένες µέθοδοι και τεχνικές αναπαράστασης της γνώσης. Όλες όµως προϋποθέτουν κλειστά συστήµατα και σαφώς καθορισµένα πεδία εφαρµογής. Σε αντίθεση, το ιαδίκτυο είναι ένα καθολικό και αποκεντρωµένο σύστηµα πληροφοριών. Τα χαρακτηριστικά αυτά προσδίδουν πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα. Στα πλεονεκτήµατα αναφέρουµε την ταχεία εξάπλωση, τον τεράστιο όγκο πληροφοριών την ευελιξία, την ευκολία χρήσης και κυρίως τον ανοιχτό χαρακτήρα: Βασική αρχή του Web είναι ότι οποιοσδήποτε µπορεί να πει οτιδήποτε για οποιοδήποτε θέµα. Στην αρχή αυτή είναι εγγενής η αναξιοπιστία και η έλλειψη ορθότητας και ακεραιότητας των πληροφοριών όπως εκφράζεται µε τα παρακάτω ερωτήµατα: Είναι κάθε πληροφορία που υπάρχει στο ιαδίκτυο ορθή; Πως εξασφαλίζεται αυτό; Μεταξύ δύο αντικρουόµενων δεδοµένων πως επιλέγουµε ποιο είναι το ορθό; Πρέπει λοιπόν να γίνει αποδεκτό το γεγονός ότι θα υπάρχουν αναπάντητες ερωτήσεις καθώς και διλήµµατα σαν τίµηµα για την καθολικότητα και την οικουµενικότητα του ιαδικτύου.[19] Τέλος, βασικό συστατικό του σηµασιολογικού Ιστού πέρα από τη µέθοδο αναπαράστασης της γνώσης είναι και ένας µηχανισµός που θα επιτρέπει την επεξεργασία της γνώσης αυτής. Αυτός ο µηχανισµός θα πρέπει να υποστηρίζει την δυνατότητα λογικής επεξεργασίας των πληροφοριών µε σκοπό την εξαγωγή συµπερασµάτων, την δηµιουργίας νέας γνώσης, την υποστήριξη στην λήψη αποφάσεων και την αυτόµατη εκτέλεση ενεργειών. Τα ε ί εδα του σηµασιολογικού Ιστού Ο σηµασιολογικός Ιστός, σύµφωνα µε τον επίπεδα, τα οποία αναλύονται παρακάτω[20, 21]. Tim Berners-Lee αποτελείται από εφτά 28

37 Σχήµα 1: Επίπεδα του Σηµασιολογικού Ιστού Ε ί εδο1 Το κατώτερο επίπεδο αποτελείται από το Unicode (Universal Code) και το URI (Universal Resource Indicators, Καθολικό Αναγνωριστικό των Πόρων). Ο Unicode κωδικοποιεί τους χαρακτήρες όλων των γλωσσών που χρησιµοποιούνται σήµερα. Υπάρχουν τρεις τύποι για την κωδικοποίηση των unicode χαρακτήρων και ο ένας τύπος µπορεί να µετατραπεί στον άλλο. - Στο UTF-8 το µέγεθος των χαρακτήρων ποικίλει. Οι χαρακτήρες ASCII παραµένουν αµετάβλητοι όταν µετατρέπονται σε UTF-8 - Στο UTF-16 οι περισσότερο χρησιµοποιήσιµοι χαρακτήρες χρησιµοποιούν δύο bytes, ενώ άλλοι χρησιµοποιούν 4 bytes. - Στο UTF-32 όλοι οι χαρακτήρες κωδικοποιούνται σε 4 bytes. Το URI καθορίζει τη µοναδικότητα ενός «αντικειµένου» µε καθολικό τρόπο. Ένα παράδειγµα είναι ο καθορισµός ενός µηνύµατος ηλεκτρονικού ταχυδροµείου µέσα από 29

38 τον συνδυασµό της διεύθυνσης του ηλεκτρονικού ταχυδρόµου, της ηµεροµηνίας και της ώρας αποστολής του. Ε ί εδο 2 XML είναι η συντόµευση του extensible Markup Language (Επεκτάσιµη γλώσσα σήµανσης). Η XML είναι µια µετά-γλώσσα η οποία επιτρέπει τη δηµιουργία νέων γλωσσών, µε σύνταξη XML και σηµασιολογία. Για να µην συγχέονται οι έννοιες των διάφορων γλωσσών, κάθε γλώσσα έχει ένα µοναδικό χώρο ονόµατος ο οποίος καθορίζεται από ένα URI. Χάρη σε αυτό, µπορούν να αναµειχθούν διαφορετικές γλώσσες σε ένα XML αντικείµενο. Τα δοµικά µέρη ενός XML κειµένου είναι τα Στοιχεία (Elements). Ένα στοιχείο περικλείεται ανάµεσα στις ετικέτες αρχής και τέλους (opening and closing tags). Η ετικέτα αρχής περιέχει το όνοµα του Στοιχείου ανάµεσα στα σύµβολα < και > ενώ στην ετικέτα τέλους προστίθεται και το σύµβολο / µετά το <. Ο συντάκτης ενός XML κειµένου είναι ελεύθερος να ορίσει την δοµή του κειµένου του και τα Στοιχεία που θα χρησιµοποιήσει. Ένα XML κείµενο λέγεται ότι είναι Γραµµατικά Ορθό όταν τηρεί τους λεξικογραφικούς κανόνες της γλώσσας XML. (Π.χ Ένα στοιχείο που αρχίζει µετά από ένα άλλο, πρέπει και να τελειώνει πριν. Με άλλα λόγια πρέπει να φωλιάζει το ένα µέσα στο άλλο). Με το XML σχήµα (XMLschema) µπορούν να περιγραφούν οι αναπτυγµένες γλώσσες: τα στοιχεία τους και οι περιορισµοί τους. Ένα XML σχήµα ορίζει τα επιτρεπόµενα στοιχεία, τις ιδιότητές τους καθώς και τον τρόπο µε τον οποίο µπορούν να συνδυάζονται ή να διατάσσονται µεταξύ τους µέσα στο XML κείµενο. Με άλλα λόγια αποτελεί το συντακτικό του XML κειµένου. Όταν ένα XML κείµενο ακολουθεί τους κανόνες κάποιου XML σχήµατος τότε ονοµάζεται Έγκυρο (Valid). Η XML είναι ένα βασικό εργαλείο για την ανταλλαγή πληροφοριών στην επικοινωνία µέσα από το διαδίκτυο. Η επικοινωνία θεωρείται σαν ένα αυτό-περιγραφόµενο έγγραφο. 30

39 Ε ί εδο 3 Τα πρώτα δύο επίπεδα αποτελούνται από βασικές τεχνολογίες του διαδικτύου. Από το τρίτο επίπεδο ξεκινάει ο σηµασιολογικός Ιστός. To RDF (Resource Description Framework, Περιβάλλον Περιγραφής Πόρων) είναι το πρότυπο που υιοθετήθηκε από την W3C για την περιγραφή πληροφοριακών πόρων και γενικότερα για την αναπαράσταση γνώσης στο περιβάλλον του ιαδικτύου. Για το RDF, πόρος είναι οτιδήποτε για το οποίο θέλουµε να δηλώσουµε κάτι ή αλλιώς κάτι το οποίο θέλουµε να περιγράψουµε. Πόρος µπορεί να είναι µια σελίδα στο ιαδίκτυο ή ένας δικτυακός τόπος ή φυσικά αντικείµενα ή έννοιες ή και µία λέξη: οτιδήποτε. εν έχει σηµασία αν ο πόρος είναι προσπελάσιµος στο ιαδίκτυο ή όχι. To RDF είναι ένα απλό µοντέλο δεδοµένων: όλες οι προτάσεις δεδοµένα του RDF αποτελούνται από µια τριπλέτα της µορφής: [Υποκείµενο, Σχέση, Αντικείµενο] Στην πραγµατικότητα οι περισσότερες φυσικές γλώσσες χρησιµοποιούν αυτή την δοµή και η συντριπτική πλειοψηφία της γνώσης που θέλουµε να αναπαραστήσουµε στους υπολογιστές µπορεί να παρασταθεί µε αυτή την µορφή. Οι προτάσεις RDF παριστάνονται συνήθως ως κατευθυνόµενοι γράφοι µε ετικέτες. Στο περιβάλλον RDF, το Υποκείµενο και η Σχέση που αποτελούν την τριπλέτα δηλώνονται µε ένα URI. Το αντικείµενο µπορεί να δηλωθεί µε ένα URI ή και µπορεί να είναι ένα αλφαριθµητικό - λέξη. Τέλος, το πρότυπο RDF ορίζει επίσης το XML συντακτικό: τον τρόπο δηλαδή µε τον οποίο οι προτάσεις RDF εκφράζονται ως κείµενα XML. Η γλώσσα RDF είναι ένα µοντέλο δεδοµένων. Υπάρχει όµως η ανάγκη για περιγραφή των χαρακτηριστικών των αντικειµένων (πόρων) τα οποία δηλώνονται. Τον ρόλο αυτό τον έχει αναλάβει το RDF σχήµα (RDF Schema). Το RDF Schema ορίζει ένα λεξικό (εκφρασµένο επίσης σε RDF) για να εκφράζονται οι κατηγορίες (κλάσεις) των πόρων, οι πόροι, οι ιδιότητες τους και οι σχέσεις µεταξύ τους. 31

40 Ε ί εδο 4 Το τέταρτο επίπεδο αποτελείται από το οντολογικό λεξιλόγιο. Οι ορισµοί του RDFschema δεν επαρκούν και χρειάζεται ένα πιο εκτεταµένο λεξιλόγιο. Για το σκοπό αυτό έχει ήδη αναπτυχθεί η Οντολογική Γλώσσα Ιστού (Ontology Web Language, OWL). Παράλληλα αναπτύχθηκε και η OWL Lite, που αποτελεί ένα υποσύνολο του OWL. Για τις οντολογίες θα γίνει εκτενέστερη αναφορά σε επόµενο κεφάλαιο. Ε ί εδο 5 Στον σηµασιολογικό Ιστό χρειάζεται επίσης ένας µηχανισµός εξαγωγής συµπερασµάτων κυρίως µε την χρήση της λογικής. Για το λόγο αυτό απαιτείται η ύπαρξη του επιπέδου Λογικής (αποτελεί κλάδο της σηµασιολογίας). Ε ί εδο 6 Μια µηχανή του Σηµασιολογικού Ιστού θα πρέπει να επαληθεύει τις αποδείξεις. Αν κάποιος στείλει σε µια σελίδα Α την απόδειξη ότι µπορεί να τη χρησιµοποιήσει τότε η σελίδα Α θα πρέπει να µπορεί να ελέγξει και να επαληθεύσει την ύπαρξη της απόδειξης. Αυτό µπορεί να γίνει µε τη χρήση µιας µηχανής λογικής ανάλυσης και εξαγωγής συµπεράσµατος. Ε ί εδο 7 Η εµπιστοσύνη είναι κύριο χαρακτηριστικό του σηµασιολογικού ιστού και χωρίς αυτή δεν θα µπορούσε να υπάρχει. Αν για παράδειγµα η εταιρία Β στέλνει στην εταιρία Α κάποια πληροφορία και η εταιρία Α δεν µπορεί να είναι σίγουρη ότι η πληροφορία ήρθε από την εταιρία Β ή ότι η εταιρία Β είναι αξιόπιστη τότε το µοναδικό που µπορεί να κάνει είναι να αγνοήσει την πληροφορία. Για το λόγο αυτό κρίνεται απαραίτητη η ύπαρξη της κρυπτογραφίας και της ψηφιακής υπογραφής. Το πιστοποιητικό απόδειξης (trust policy) καταγράφεται σε µια βάση δεδοµένων «γεγονότων και κανόνων». Αυτή η βάση δεδοµένων χρησιµοποιείτε από µηχανές λογικής 32

41 ανάλυσης και εξαγωγής συµπεράσµατος. Για παράδειγµα ένας κανόνας πιστοποίησης θα µπορούσε να είναι της µορφής: αν ο έλεγχος κατά των ιών λέει ότι δεν υπάρχει πρόβληµα και ο τύπος του αρχείου είναι.exe και υπάρχει πιστοποίηση ασφάλειας τότε αποδέξου την είσοδο Ε ί εδο 8 Το τελευταίο επίπεδο είναι το επίπεδο των εφαρµογών (application layer) το οποίο δεν απεικονίζεται στο σχήµα. Αυτό το επίπεδο χρησιµοποιεί τις τεχνολογίες που υπογραµµίζονται στο έβδοµο. Ένα παράδειγµα µπορεί να είναι δύο εταιρίες που ανταλλάσσουν πληροφορίες όπου η Α κάνει παραγγελίες στην Β. 33

42 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 2 [1] Steffen Staab, Rudi Studer(2004), Handbook on Ontologies, Springer; January 2004, ISBN: [2] Studer R., V. Benjamins & D. Fensel (1998): Knowledge Engineering: Principles and Methods. IEEE Transactions on Data and Knowledge Engineering 25 (1-2), pp [3] Gruber T. (1993a): A translation approach to portable ontology specification. Knowledge Acquisition 5 (2), pp [4] Borst W. (1997): Construction of Engineering Ontologies. Centre for Telematica and Information Technology, University of Tweenty. Enschede, The Netherlands [5] Gomez-Perez A, Fernandez-Lopez M, Corcho O (2004). Ontology Engineering with examples from the areas of Knowledge Management, e-commerce and the Semantic Web. Springer. [6] B.Chandrasekaran, John R.Josephson, V. Richard Benjamin(1999): What are Ontologies and Why do we need them?, IEEE Intelligent Systems and their Applications, Volume 14, Issue 1, January/February 1999, pp [7] Swartout B, Ramesh P, Knight K, Russ (1997): Toward Distributed Use of Large-Scale Ontologies. AAAI 97 Sprong Symposium on Ontological Engineering. Stanford University, California, pp [8] Luke S, Heflin JD (2000): SHOE 1.01 Proposed Specification. Technical Report. Parallel Understanding System Group. Department of Computer Science. University of Meryland. [9] Karp PD, Chaudhri V, Thomere J (1999): XOL : An XML-Based Ontology Exchange Language. Version 0.3 Technical Report. [10] Resource Description Framework (RDF) Model and Syntax Specification. W3C Recommendation. [11] D. Fensel, F. van Harmelen, I. Horrocks, D. L. McGuinness and P. F. Patel- Schneider(2001): OIL: An ontology infrastructure for the semantic web. IEEE Intelligent Systems, 16(2), pp [12] Horrocks I, van Harmelen F (eds) (2001) :Reference Description of the DAML+OIL (March 2001) Ontology Markup Language. Technical report. [13] Dean M, Schreiber G (2003): OWL Web Ontology Language Reference. W3C Working Draft. [14] World Wide Web Consortium, W3C, 34

43 [15] Berners-Lee, T. Hendler, J., Lassila, O(2001).: The Semantic Web. Scientific American, Vol. 284 (4). (2001), pp [16] Semantic Web initiative: [17] W3C Semantic Web Activity : [18] Extensible Markup Language (XML), W3C, [19] James Hendler(2001): Agents and the Semantic Web, IEEE INTELLIGENT SYSTEMS, 2001, Volume 16, Issue 2, March/April 2001, pp [20] Grigoris Antoniou, Frank van Harmelen(2004): A Semantic Web Primer (Cooperative Information Systems), The MIT Press (April 1, 2004, ISBN: [21] Dieter Fensel, James A. Hendler, Henry Lieberman and Wolfgang Wahlster(2003), Spinning the Semantic Web, February ISBN:

44 36

45 Κ ε φ ά λ α ι ο 3 ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ ΙΣΤΟΥ Η αλµατώδης ανάπτυξη της διαδικτυακής υποδοµής δηµιούργησε ευκαιρίες στις επιχειρήσεις για υπέρβαση µιας σειράς γεωγραφικών, εθνικών, επιχειρησιακών και λοιπών περιορισµών. Καθώς οι πρώτες προσεγγίσεις για τη παροχή διεπιχειρησιακών (B2B) λύσεων δεν εκλάµβαναν υπ όψιν τους το διαδίκτυο, η αρχική έρευνα στην περιοχή αφορούσε στην προδιαγραφή µίας κοινής γλώσσας για εφαρµογές B2B που υπερέβαινε την HTML και έδιδε τη δυνατότητα απεικόνισης του πλούτου της διαθέσιµης/δηµοσιευµένης πληροφορίας. Η προσπάθεια αυτή κατέληξε στην ανάπτυξη της XML (extensible Markup Language). Η XML, ωστόσο, δεν περιλαµβάνει ούτε σηµασιολογική πληροφορία (semantics), ούτε περιγραφή της αναγκαίας ακολουθίας ανταλλαγών µηνυµάτων, ούτε ορισµούς της ερµηνείας των ανταλλασσόµενων µηνυµάτων. Το συγκεκριµένο πρόβληµα αντιµετωπίστηκε κατ αρχήν µέσω του ορισµού βασισµένων σε XML πρότυπων διαδραστικών πλαισίων λειτουργίας B2B εφαρµογών. Μια παράλληλη προσπάθεια είναι το Semantic Web. Η ιδέα πίσω από το Semantic Web είναι η διαθεσιµότητα περισσότερης σηµασιολογικής πληροφορίας στο διαδίκτυο και η ενεργοποίηση της αυτόµατης επεξεργασίας εφαρµογών. Μείζονα ρόλο στην ενεργοποίηση του Σηµασιολογικού Ιστού (Semantic Web) αναµένεται να παίξουν οι Υπηρεσίες ιστού (Web Services). Στο κεφάλαιο που ακολουθεί περιγράφονται οι βασικές δοµές λειτουργίας των Υπηρεσιών Ιστού και πως αυτές µπορούν να χρησιµοποιηθούν στο στον Σηµασιολογικό Ιστό όπου είναι και η βάση της ιδέας της συγκεκριµένης εργασίας. Ορισµός Υ ηρεσιών Ιστού Οι παραδοσιακές εφαρµογές του Παγκοσµίου Ιστού έχουν σχεδιαστεί έτσι ώστε να δέχονται είσοδο από έναν χρήστη και να παρουσιάζουν κατόπιν τα αποτελέσµατα πάλι σ αυτόν.ο φυλλοµετρητής του χρήστη και ο εξυπηρετητής που φιλοξενεί τη διαδικτυακή 37

46 εφαρµογή ενεργούν ως µεσάζοντες. Η έξοδος της εφαρµογής είναι στις περισσότερες περιπτώσεις κωδικοποιηµένες σε HTML.[1] Η χρήση µίας νέας τεχνολογίας που θα υποστηρίζει προηγµένες υπηρεσίες πληροφοριακών συστηµάτων συνδεδεµένες µε το ιαδίκτυο αποτελεί επιτακτική ανάγκη καθώς οι απαιτήσεις µεγαλώνουν. Oι οργανισµοί επενδύουν σηµαντικούς πόρους στις Υπηρεσίες Ιστού, µία προσέγγιση που συνδυάζει ένα σύνολο από τεχνολογίες ανεξάρτητες από την πλατφόρµα, σχεδιασµένες για τη διευκόλυνση της ολοκλήρωσης υπηρεσιών στο ιαδίκτυο και στα ενδοδίκτυα. Οι Υπηρεσίες Ιστού παρέχουν ένα µέσο για επικοινωνία µεταξύ εφαρµογών διαφορετικού λογισµικού, τρέχοντας σε µία ποικιλία από πλατφόρµες και πλαίσια εργασίας. Ο ακριβής ορισµός των υπηρεσιών ιστού (web services) είναι ακόµα υπό εξέλιξη. Ένας ορισµός τους είναι ότι µια υπηρεσία ιστού αποτελεί µία «επιχειρησιακή συνάρτηση που καθίσταται διαθέσιµη µέσω του διαδικτύου από έναν παροχέα υπηρεσίας, και προσπελάσιµη από πελάτες (clients) που θα µπορούσαν να είναι ανθρώπινοι χρήστες ή εφαρµογές λογισµικού» [2,3]. Οι υπηρεσίες ιστού χαρακτηρίζονται ως «χαλαρά συζευγµένες εφαρµογές που χρησιµοποιούν ανοικτά, ανεξάρτητα πλατφόρµας, πρότυπα και που είναι διαλειτουργικές ξεπερνώντας οργανωτικά και επιχειρησιακά όρια». [4] Το W3C (World Wide Web Consortium) ορίζει µια υπηρεσία ιστού ως µία «εφαρµογή λογισµικού που προσδιορίζεται από ένα URI (Uniform resource identifier), µε διεπαφές και ολοκλήρωση που χαρακτηρίζονται, περιγράφονται και ανακαλύπτονται βάσει XML προτύπων και η οποία υποστηρίζει άµεσες αλληλοεπιδράσεις µε άλλες εφαρµογές λογισµικού χρησιµοποιώντας µηνύµατα βασισµένα σε XML µέσω διαδικτυακών πρωτοκόλλων». [5] Οι προαναφερθέντες ορισµοί µπορεί να θεωρηθούν ως συµπληρωµατικοί. Κάθε ορισµός δίνει έµφαση σε κάποιο τµήµα των χαρακτηριστικών της υπηρεσίας ιστού (ανακάλυψη, 38

47 κλήση, κλπ). λειτουργικότητες που είναι: Σε αυτό το κείµενο ορίζουµε τις υπηρεσίες ιστού ως επιχειρησιακές - Προσβάσιµες για προγραµµατισµό οι υπηρεσίες ιστού σχεδιάζονται κυρίως για να κληθούν από άλλες υπηρεσίες ιστού και εφαρµογές. Είναι κατανεµηµένες στο δίκτυο και προσπελάσιµες µέσω ευρέως διαδεδοµένων πρωτοκόλλων όπως τα HTTP και SMTP. Οι υπηρεσίες ιστού πρέπει να περιγράφουν τις δυνατότητές τους σε άλλες υπηρεσίες περιλαµβανοµένων των λειτουργιών τους, µηνύµατα εισόδου και εξόδου, και τον τρόπο µε τον οποίο καλούνται. - Χαλαρά συνδεδεµένες: η επικοινωνία µεταξύ των υπηρεσιών ιστού είναι βασισµένη σε έγγραφα Οι υπηρεσίες ιστού γενικά επικοινωνούν µεταξύ τους ανταλλάσσοντας έγγραφα XML. Η χρήση ενός επικοινωνιακού µοντέλου βασισµένου στα έγγραφα εξυπηρετεί χαλαρά συνδεδεµένες σχέσεις µεταξύ των web services. - Οι υπηρεσίες ιστού µοιράζονται µερικά χαρακτηριστικά µε την προσέγγιση που βασίζεται σε components. Ωστόσο, διάφορα χαρακτηριστικά διαφοροποιούν τα web services από τις components. Κατά πρώτον, οι υπηρεσίες ιστού χρησιµοποιούν επικοινωνίες µε έγγραφα. Αυτό έρχεται σε αντίθεση µε πλαίσια λειτουργίας του βασίζονται σε components που χρησιµοποιούν επικοινωνίες βασισµένες σε αντικείµενα, και κατ αυτό τον τρόπο προσιδιάζουν σε συστήµατα όπου ζεύξη µεταξύ components είναι ισχυρή. Επιπροσθέτως, χρησιµοποιώντας το HTTP ως πρωτόκολλο επικοινωνιών, οι υπηρεσίες ιστού επιτρέπουν πολύ µεγαλύτερη φιλικότητα όσον αφορά σε εξοπλισµό firewall από ότι τα συστήµατα που βασίζονται σε components. Γενικά, ο όρος Υπηρεσίες Ιστού έχει δύο επίπεδα σηµασίας [6], ένα συγκεκριµένο και ένα σηµασιολογικό : 1. Συγκεκριµένα, οι Υπηρεσίες Ιστού είναι µια οµάδα προτύπων που περιγράφουν την αρχιτεκτονική µιας υπηρεσιο-προσανατολισµένης εφαρµογής βασισµένη στα συστατικά 39

48 2. Σηµασιολογικά, οι Υπηρεσίες Ιστού αναπαριστούν ένα µοντέλο στο οποίο διακριτές διεργασίες µέσα σε επιχειρησιακές διαδικασίες κατανέµονται ευρέως στο δίκτυο. Οι υπηρεσίες ιστού είναι απαραίτητες διότι οι σύγχρονες ανάγκες είναι: - Ενοποίηση συστηµάτων ανεξάρτητα από την υλοποίησή τους. - Μετακίνηση από µονολιθικές, συνηθισµένες εφαρµογές σε χορογραφηµένα συστατικά. - Ευκινησία και ευκαµψία για να ανασχηµατιστούν οι επιχειρησιακές λειτουργίες σε καινούρια επιχειρησιακά µοντέλα. - Μετακίνηση από ισχυρά συνδεδεµένα συστήµατα σε χαλαρά συνδεδεµένα προκειµένου να αντιµετωπιστούν αναπόφευκτες αλλαγές. - Ένα κατανοητό προγραµµατιστικό µοντέλο για σύνδεση επιχειρήσεων µέσω του ιαδικτύου. Ο Ιστός οφείλει ένα µεγάλο µέρος της επιτυχίας του στην απλότητά του. Σκοπός των υπηρεσιών ιστού είναι να παράσχουν ενδολειτουργικότητα ανάµεσα σε διαφορετικές εφαρµογές. Τα interfaces που χρησιµοποιούν είναι ανεξάρτητα από τη γλώσσα κι αυτό επιτρέπει εύκολη ενοποίηση ετερογενών συστηµάτων. Εντούτοις, προς το παρόν, οι υπηρεσίες Ιστού περιγράφονται χρησιµοποιώντας ηµιδοµηµένους µηχανισµούς φυσικής γλώσσας, δηλαδή είναι απαραίτητη η ανθρώπινη παρέµβαση για να τις συνδυάσει σε µια τελική εφαρµογή. Ουσιαστικά, οι Υπηρεσίες Ιστού παίρνουν το υπάρχον πρότυπο ανάπτυξης εφαρµογής που βασίζεται στη χρήση των συστατικών και το επεκτείνουν επάνω στον Ιστό. Τα τοπικά εγκατεστηµένα συστατικά είναι σαν βιβλιοθήκες λογισµικού που δηµιουργούνται και καταστρέφονται όπως ταιριάζει σε κάθε εφαρµογή. Αυτά τα "συστατικά" είναι υπηρεσίες που έχουν δική τους ζωή και δεν είναι απλές επεκτάσεις της επιχειρησιακής διαδικασίας. 40

49 Οι Υπηρεσίες Ιστού επιτρέπουν στις εφαρµογές να ενοποιηθούν γρήγορα, εύκολα και λιγότερο δαπανηρά από πριν. Η ενοποίηση εµφανίζεται σε υψηλό επίπεδο στη στοίβα πρωτοκόλλων και βασίζεται σε µηνύµατα που εστιάζουν περισσότερο στη σηµασιολογία υπηρεσιών και λιγότερο στη σηµασιολογία πρωτοκόλλων δικτύου, επιτρέποντας κατά συνέπεια χαλαρή ενοποίηση επιχειρησιακών λειτουργιών. Παρέχουν ένα πρότυπο ένωσης έτσι ώστε η ενοποίηση να γίνει χρησιµοποιώντας µια κοινή υποδοµή. Η ενοποίηση και η εφαρµογή µπορούν να γίνουν κατά τρόπο επαναλαµβανόµενο, χρησιµοποιώντας υπάρχουσες γλώσσες και πλατφόρµες. Μια υπηρεσία Ιστού περιγράφεται µέσω της XML η οποία καλύπτει όλες τις απαραίτητες λεπτοµέρειες για την αλληλεπίδραση µε την υπηρεσία, συµπεριλαµβανοµένων των σχηµάτων µηνυµάτων και των πρωτοκόλλων µεταφορών. Το interface κρύβει τις λεπτοµέρειες υλοποίησης της υπηρεσίας, επιτρέποντάς της να χρησιµοποιηθεί ανεξάρτητα από την πλατφόρµα υλικού ή λογισµικού στην οποία δηµιουργείται και επίσης ανεξάρτητα από τη γλώσσα προγραµµατισµού στην οποία γράφεται. Μοντέλο Υ ηρεσιών Ιστού Το µοντέλο των Υπηρεσιών Ιστού γενικά στηρίζεται σε αλληλεπιδράσεις ανάµεσα σε τρεις ρόλους: service provider, service registry και service requestor. Οι αλληλεπιδράσεις περιλαµβάνουν τις λειτουργίες publish, find και bind [7,8]. Ρόλοι στην αρχιτεκτονική web services: - service provider:από επιχειρησιακή πλευρά είναι ο ιδιοκτήτης της υπηρεσίας. Από αρχιτεκτονική πλευρά, είναι η πλατφόρµα που προσφέρει πρόσβαση στην υπηρεσία. - service requestor: Από επιχειρησιακή πλευρά, είναι η επιχείρηση που θέλει να ικανοποιήσει ορισµένες λειτουργίες. Από αρχιτεκτονική πλευρά είναι η εφαρµογή που καλεί ή αρχίζει µια αλληλεπίδραση µε µια υπηρεσία. 41

50 - service registry : Είναι µια ερευνητική εγγραφή περιγραφών υπηρεσιών όπου οι service providers δηµοσιεύουν τις περιγραφές τους. Οι service requestors βρίσκουν τις υπηρεσίες και λαµβάνουν πληροφορίες σύνδεσης γι αυτές είτε κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης σε περίπτωση στατικής σύνδεσης ή κατά τη διάρκεια της εκτέλεσης σε περίπτωση δυναµικής σύνδεσης. Γενικά, ο service provider φιλοξενεί µια υπηρεσία ιστού που είναι προσβάσιµη µέσω δικτύου, ορίζει µια περιγραφή γι αυτή την υπηρεσία και τη δηµοσιεύει στον service requestor ή στο service registry. Ο service requestor χρησιµοποιεί µια λειτουργία find για να ανακτήσει την περιγραφή υπηρεσίας είτε τοπικά είτε από το service registry και την χρησιµοποιεί για να συνδεθεί µε τον service provider και να καλέσει ή να αλληλεπιδράσει µε την υπηρεσία. Οι ρόλοι των service requestor και service provider είναι λογικές κατασκευές και µια υπηρεσία µπορεί να παρουσιάσει χαρακτηριστικά και των δύο. Στο παρακάτω σχήµα φαίνονται οι παραπάνω λειτουργίες: Σχήµα 2: Μοντέλο Αναφοράς Υπηρεσιών Ιστού Τρεις µείζονες πρωτοβουλίες προτυποποίησης έχουν υποβληθεί στο W3C για να υποστηριχθούν διαδράσεις µεταξύ υπηρεσιών ιστού: 42

51 - WSDL (Web Services Description Language) [9]: Η WSDL είναι µια γλώσσα βασισµένη σε XMLγια την περιγραφή λειτουργικών δυνατοτήτων των Web services. Οι περιγραφές WSDL αποτελούνται από ορισµούς διεπαφής (interface) και ανάπτυξης (implementation). Η διεπαφή είναι ένας ορισµός υπηρεσίας κατά τρόπο αφαιρετικό και αναχρησιµοποιήσιµοπου µπορεί να γίνει αντικείµενο αναφοράς από πολλαπλές υλοποιήσεις. Η υλοποίηση περιγράφει πως η διεπαφή υλοποιείται από ένα συγκεκριµένο παροχέα υπηρεσίας. - UDDI (Universal Description,Discovery,and Integration) [10]: Το UDDI ορίζει µια προγραµµατική διεπαφή για τη δηµοσίευση (API δηµοσίευσης publication) και ανακάλυψη (API αναζητησης inquiry) των Web services. Ο πηρύνας του UDDI είναι το business registry, µία αποθήκη XML όπου οι επιχειρήσεις διαφηµίζουν υπηρεσίες ούτως ώστε άλλες επιχειρήσεις να µπορούν να τις βρουν. Εννοιολογικά, η πληροφορία που παρέχεται σε µία UDDI επιχειρηµατική registration αποτελείται από λευκές σελίδες - white pages (πληροφορία επικοινωνίας), κίτρινες σελίδες - yellow pages (βιοµηχανική κατηγοριοποίηση), και πράσινες σελίδες - green pages (τεχνική πληροφορία σχετικά µε την υπηρεσία). - SOAP (Simple Object Access Protocol) [11]: Το SOAP είναι ένα ελαφρύ πλαίσιο ανταλλαγή µηνυµάτων για την ανταλλαγή δεδοµένων δοµηµένων σύµφωνα µε τη γλώσσα XML µεταξύ Web services. Το SOAP µπορεί να χρησιµοποιηθεί µε µε µία ποικικία πρωτοκόλλων στο επίπεδο transport όπως HTTP, SMTP, και FTP. Ένα µήνυµα SOAP έχει µία πολύ απλή δοµή: ένα στοιχείο XML (που ονοµάζεται φάκελος - envelope) µε δύο υιικά στοιχεία. Το πρώτο στοιχείο, η κεφαλίδα - header περιλαµβάνει στοιχεία όπως η ασφάλεια και οι συναλλαγές. Το δεύτερο στοιχείο, το σώµα body περιλαµβάνει τα πραγµατικά ανταλλασσόµενα δεδοµένα. Σηµασιολογικός Ιστός και Υ ηρεσίες Ιστού Ο σηµασιολογικός Ιστός (semantic web) επιτρέπει την πρόσβαση στους πόρους Ιστού από το σηµασιολογικό περιεχόµενο παρά απλώς από τις λέξεις κλειδιά. Οι πόροι (σε 43

52 αυτήν την περίπτωση υπηρεσίες Ιστού) ορίζονται κατά τέτοιο τρόπο ώστε να είναι αυτόµατα κατανοητοί και επεξεργάσιµοι. Αυτό επιτρέπει την εκτέλεση των σηµασιολογικών υπηρεσιών Ιστού, περιλαµβάνοντας αυτοµατοποίηση της ανακάλυψης υπηρεσιών, απόκτηση, σύνθεση και παρακολούθηση. Οι τεχνολογίες SOAP, UDDI (Universal Description, Discovery, and Integration) και WSDL (Web Services Description Language) έχουν γίνει τα de facto πρότυπα για τη δηµιουργία και τη χρήση των Υπηρεσιών Ιστού. Εντούτοις, υπάρχουν περιορισµοί στις ικανότητές τους. Το UDDI δεν προσφέρει µια πλούσια περιγραφή µιας υπηρεσίας: εάν αναχθεί το ζήτηµα στο WWW, είναι εύκολο να φανταστούµε ότι η έρευνα από το UDDI οδηγεί σε έναν µεγάλο αριθµό υποψήφιων υπηρεσιών. Μια πιο λεπτοµερής επιλογή απαιτείται επικοινωνώντας µε καθένα service provider για επιπλέον πληροφορίες. Οµοίως, ενώ η WSDL περιγράφει τη µορφή εισόδου/εξόδου µιας υπηρεσίας Ιστού, δεν αναφέρει τίποτα για τον αντίκτυπο της υπηρεσίας αυτής στο φυσικό κόσµο ή στην πρόοδο µιας επιχειρησιακής διαδικασίας. Ένας περαιτέρω περιορισµός κοινός σε όλα τα XMLβασισµένα πρότυπα είναι η έλλειψη µιας ρητής σηµασιολογίας. Για να αντιµετωπιστούν αυτοί τους περιορισµούς, απαιτείται µια πλουσιότερη περιγραφή των υπηρεσιών Ιστού. Ευτυχώς, παράλληλα µε την ανάπτυξη της τεχνολογίας υπηρεσιών Ιστού, ο σηµασιολογικός Ιστός έχει αναπτύξει ενδιαφέρουσα δραστηριότητα[12,13] Ο σηµασιολογικός ιστός στηρίζεται επίσης στην XML και θεωρείται η επέκταση του τρέχοντος ιστού, όπου εκτός από το να είναι κατανοητό από τον άνθρωπο χρησιµοποιώντας τους WWW browsers, τα έγγραφα σχολιάζονται µε µεταδεδοµένα. Αυτά τα µεταδεδοµένα καθορίζουν τι πληροφορίες περιέχει το έγγραφο µε έναν τρόπο που είναι επεξεργάσιµες από µηχανή. Ενώ η XML είναι χρήσιµη για τη δοµή εγγράφων, δεν αναφέρει τίποτα για τη σηµασιολογία. Η απόδοση των σηµασιολογικών µεταδεδοµένων σε έγγραφα WWW, µπορεί να ενισχύσει την αυτοµατοποιηµένη επεξεργασία τέτοιων εγγράφων για εφαρµογές σε περιοχές όπως η διαχείριση γνώσης. Εντούτοις, αυτή η ιδέα µπορεί να επεκταθεί σε σηµασιολογικές περιγραφές των Υπηρεσιών Ιστού προκειµένου να υπερνικηθούν οι περιορισµοί της τρέχουσας τεχνολογίας Υπηρεσιών Ιστού. Όσον αφορά τη λειτουργικότητα και τη σύνθεση 44

53 υπηρεσιών, η χρήση της σηµασιολογικής τεχνολογίας Ιστού στην περιγραφή των υπηρεσιών Ιστού προσφέρει τη δυνατότητα να συνθέσει αυτόµατα ένα σύνολο υπηρεσιών για να ικανοποιήσει ένα συγκεκριµένο αίτηµα χρηστών. Η σχέση µεταξύ των υπηρεσιών Ιστού και της σηµασιολογικής τεχνολογίας Ιστού παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήµα. Οι Υπηρεσίες Ιστού προσθέτουν τα υπολογιστικά αντικείµενα στον Ιστό, ενώ ο σηµασιολογικός Ιστός φέρνει δοµηµένα, επεξεργάσιµα από µηχανή µεταδεδοµένα.[2] Ο συνδυασµός των δύο τεχνολογιών δηµιουργεί την επόµενη γενιά Υπηρεσιών Ιστού σηµασιολογικά ενισχυµένες υπηρεσίες Ιστού µε περιπλοκότερες ικανότητες συµπεριλαµβανοµένης της αυτοµατοποιηµένης ανακάλυψης, σύνθεσης, κλήσης και παρακολούθησης. Υπηρεσίες Ιστού Υπολογιστικά αντικείµενα SWWS αυτόµατη ανακάλυψη, σύνθεση,κλήση και έλεγχος υπηρεσιών WWW στατική µη δοµηµένη πληροφορία Σηµασιολογικός Ιστός Σηµασιολογικές πληροφορίες και υπηρεσίες Σχήµα 3: Υπηρεσίες Ιστού και Σηµασιολογικός Ιστός Η τεχνολογία σηµασιολογικού Ιστού παρέχει έναν τρόπο να περιγραφούν τα στοιχεία SOA (Service Oriented Architecture) µε έναν τρόπο ώστε να είναι κατανοητά και από τον άνθρωπο και από µηχανή, γεγονός που διευκολύνει την αυτόµατη ανακάλυψη και σύνθεση των στοιχείων σε νέες εφαρµογές. Το όραµα στον Σηµασιολογικό Ιστό είναι η περιγραφή των δυνατοτήτων και του περιεχοµένων των Υπηρεσιών Ιστού µε τρόπο που θα είναι αναγνωρίσιµος και κατανοητός από µηχανές (machine-understandable) και βελτίωση της ποιότητας και απόδοσης σε ήδη υπάρχοντες διαδικασίες, όπως η ανακάλυψη των υπηρεσιών και η δυναµική εκτέλεση τους. Για την υποστήριξη αυτού του οράµατος, οι Σηµασιολογικά ορισµένες Υπηρεσίες Ιστού θα χρειαστούν να περιγραφούν αναλυτικά µε τη χρήση οντολογιών ώστε να παρέχουν την 45

54 δυνατότητα για την ανάπτυξη έξυπνων εφαρµογών που θα εκµεταλλευτούν την σηµασιολογική περιγραφή τους και θα προσφέρουν πλέον στον άνθρωπο τις υπηρεσίες που χρειάζεται. [14] Πλαίσιο διαµόρφωσης των υ ηρεσιών Ιστού (WSMF) Το WSFM (Web Service Modeling Framework) προτάθηκε από τους Fensel et al [15] παραθέτοντας ένα εννοιολογικό µοντέλο για την χρήση σηµασιολογικά ορισµένων υπηρεσιών ιστού µε σκοπό την ολοκλήρωση κατανεµηµένων συστηµάτων. Το WSFM είναι κεντροθετηµένο γύρω από δύο συµπληρωµατικές αρχές: - Την ισχυρή αποσύζευξη των διαφόρων συστατικών που δηµιουργούν µια εφαρµογή του ηλεκτρονικού εµπορίου. Αυτή η αποσύζευξη περιλαµβάνει κρύψιµο των πληροφοριών, έχοντας ως βάση τις διαφορές που υπάρχουν µεταξύ της εσωτερικής επιχειρησιακής νοηµοσύνης και των διεπαφών των περιγραφών των πρωτοκόλλων για την δηµόσια ανταλλαγή µηνυµάτων (public message exchange protocol interface). Οι διαδικασίες σύζευξης µπορούν να πραγµατοποιηθούν µόνο µέσω διεπαφών που διατηρούν κλιµακωτό το ποσό των αλληλεπιδράσεων. - Την ισχυρή υπηρεσία µεσολάβησης που επιτρέπει σε οποιονδήποτε να µιλήσει µε οποιονδήποτε µε εξελικτικό τρόπο. Αυτή η υπηρεσία µεσολάβησης περιλαµβάνει την εισαγωγή των διαφορετικών ορολογιών καθώς και την εισαγωγή των διαφορετικών µορφών αλληλεπίδρασης. οµικά στοιχεία του λαισίου WSMF Το WSMF αποτελείται από τέσσερα διαφορετικά βασικά στοιχεία: - τις οντολογίες που παρέχουν την ορολογία που χρησιµοποιείται από τα άλλα στοιχεία, - τις αποθήκες στόχου (goal repositories) που καθορίζουν τα προβλήµατα που πρέπει να λυθούν από τις υπηρεσίες Ιστού, 46

55 - τις περιγραφές των υπηρεσιών Ιστού που καθορίζουν τις διάφορες πτυχές µιας υπηρεσίας Ιστού, - τους µεσολαβητές που παρακάµπτουν τα διαλειτουργικά προβλήµατα. Οντολογίες εριγραφής υ ηρεσιών ιστού Με θεµέλιο το WSMF υλοποιπήθηκαν τα τελευταία χρόνια δυο γλώσσες περιγραφής των υπηρεσιών ιστού, η WSMO (Web Services Modeling Ontology)[16,17] και η OWL-S (Ontology Web Language for Services)[18,19]. Στις επόµενες παραγράφους θα αναλυθούν οι δυνατότητες αυτών των οντολογιών. Web Service Modeling Ontology (WSMO) Η WSMO (Web Services Modeling Ontology)[16,17] παρέχει τις οντολογικές προδιαγραφές για τα βασικά στοιχεία των σηµασιολογικών υπηρεσιών Ιστού. Στην πραγµατικότητα, οι σηµασιολογικές υπηρεσίες Ιστού στοχεύουν σε µια ολοκληρωµένη τεχνολογία για την επόµενη γενιά του Ιστού, συνδυάζοντας τις τεχνολογίες του σηµασιολογικού Ιστού µε τις υπηρεσίες Ιστού, µετατρέποντας µε αυτόν τον τρόπο το ιαδίκτυο από µια αποθήκη πληροφοριών για την ανθρώπινη κατανάλωση σε ένα παγκόσµιο σύστηµα για διανεµηµένους υπολογισµούς του Ιστού. Για το λόγο αυτό, τα κατάλληλα πλαίσια των σηµασιολογικών υπηρεσιών Ιστού πρέπει να ενσωµατώσουν τις βασικές αρχές σχεδίασης του Ιστού που καθορίζονται για το σηµασιολογικό Ιστό, καθώς και τις αρχές σχεδίασης για τους διανεµηµένους, προσανατολισµένους στις υπηρεσίες υπολογισµούς του Ιστού. Έτσι, η WSMO βασίζεται στις ακόλουθες αρχές σχεδίασης: - ιαµόρφωση Ιστού: Η WSMO κληρονοµεί την αρχή του URI (Καθολικό Προσδιοριστικό Πόρων) για το µοναδικό προσδιορισµό των πόρων ως την ουσιαστική αρχή σχεδίασης του Παγκόσµιου Ιστού. Επιπλέον, η WSMO υιοθετεί την έννοια Namespaces για τη δήλωση των πληροφοριών, υποστηρίζει τη XML 47

56 και άλλες συστάσεις της W3C για τεχνολογίες Ιστού, καθώς επίσης και την αποκέντρωση των πόρων. - Βασισµένη στις οντολογίες: Οι οντολογίες χρησιµοποιούνται ως πρότυπα δεδοµένων σε όλη την WSMO, που σηµαίνει ότι όλες οι περιγραφές των πόρων καθώς επίσης και όλα τα δεδοµένα που ανταλλάσσονται κατά τη διάρκεια της χρήσης των υπηρεσιών είναι βασισµένα στις οντολογίες. Οι οντολογίες είναι µια ευρέως αποδεκτή τεχνική, και έχει καθοριστεί ως η κεντρική τεχνολογία ενίσχυσης του σηµασιολογικού Ιστού. Η εκτενής χρήση των οντολογιών επιτρέπει τη σηµασιολογικά ενισχυµένη επεξεργασία των πληροφοριών καθώς και υποστηρίζει επίσης τη διαλειτουργικότητα. Η WSMO υποστηρίζει επίσης τις γλώσσες οντολογίας που έχουν καθοριστεί για το σηµασιολογικό Ιστό. - Αυστηρή αποσύζευξη: Η αποσύζευξη δηλώνει ότι οι WSMO πόροι καθορίζονται µεµονωµένα, δηλαδή κάθε πόρος διευκρινίζεται ανεξάρτητα και χωρίς να λαµβάνεται υπόψη η πιθανή χρήση του ή οι αλληλεπιδράσεις του µε του άλλους πόρους, γεγονός που συµφωνεί και µε την ανοικτή και διανεµηµένη φύση του Ιστού. - Κεντρικότητα της µεσολάβησης: Ως συµπληρωµατική αρχή σχεδίασης της αυστηρής αποσύζευξης, η µεσολάβηση ασχολείται µε το χειρισµό των ετερογενειών που προκύπτουν στα ανοικτά περιβάλλοντα. Η ετερογένεια µπορεί να εµφανιστεί σε σχέση µε τα δεδοµένα, την οντολογία, το πρωτόκολλο ή τη διαδικασία. Η WSMO αναγνωρίζει τη σηµασία της µεσολάβησης για την επιτυχή επέκταση των υπηρεσιών Ιστού, και την αντιµετωπίζει ως πρώτης κατηγορίας συστατικό του πλαισίου. - Οντολογικός διαχωρισµός των ρόλων: Οι χρήστες, ή γενικότερα οι clients, λειτουργούν σε συγκεκριµένα πλαίσια που δεν είναι τα ίδια µε αυτά των διαθέσιµων υπηρεσιών Ιστού. για παράδειγµα, ένας χρήστης µπορεί να θέλει να κάνει κράτηση για διακοπές λαµβάνοντας υπόψη του τις καιρικές συνθήκες, τον πολιτισµό και τη φροντίδα των παιδιών, ενώ οι υπηρεσίες Ιστού θα ασχοληθούν µε 48

57 την αεροπορική πτήση και τη διαθεσιµότητα των ξενοδοχείων. Η βασική επιστηµολογία της WSMO διαφοροποιεί µεταξύ των επιθυµιών των χρηστών ή των πελατών και των διαθέσιµων υπηρεσιών. - Περιγραφή εναντίον Εφαρµογής: Η WSMO διαφοροποιεί µεταξύ των περιγραφών των στοιχείων των σηµασιολογικών υπηρεσιών Ιστού (περιγραφή) και των εκτελέσιµων τεχνολογιών (εφαρµογή). Ενώ το πρώτο απαιτεί ένα συνοπτικό και υγιές πλαίσιο περιγραφής βασισµένο στους κατάλληλους φορµαλισµούς, προκειµένου να παρασχεθεί µια συνοπτική βάση για τη σηµασιολογική περιγραφή, το τελευταίο αφορά την υποστήριξη των υπαρχουσών και των νέων τεχνολογιών εκτέλεσης για το σηµασιολογικό Ιστό και τις Υπηρεσίες Ιστού. WSMO στοχεύει στην παροχή ενός κατάλληλου οντολογικού προτύπου περιγραφής, που να είναι συµβατό µε τις υπάρχουσες και τις νέες τεχνολογίες. - Σηµασιολογία εκτέλεσης: Προκειµένου να επικυρωθεί ο WSMO καθορισµός, η επίσηµη σηµασιολογία εκτέλεσης των εφαρµογών αναφοράς όπως είναι η WSMX και άλλα συστήµατα, παρέχει την τεχνική πραγµατοποίησης της WSMO. - Υπηρεσίες εναντίον υπηρεσίες Ιστού: Μια υπηρεσία Ιστού είναι µια υπολογιστική οντότητα που είναι σε θέση (όταν ενεργοποιείται ) να επιτύχει το στόχο ενός χρήστη. Αντίθετα, η υπηρεσία είναι η πραγµατική λειτουργία που παρέχεται από αυτήν την ενεργοποίηση. Η WSMO παρέχει τα µέσα για να περιγραφούν οι υπηρεσίες Ιστού που παρέχουν την πρόσβαση (έρευνα, αγορά, κ.λπ...) στις υπηρεσίες. Η WSMO έχει σχεδιαστεί ως µέσο περιγραφής των πρώτων και όχι ως αντικαταστάτης της λειτουργία των τελευταίων. Η WSMO είναι ένα µετά-πρότυπο για τις σχετικές µε τις σηµασιολογικές υπηρεσίες Ιστού πτυχές. Για τον καθορισµό του προτύπου χρησιµοποιείται η Meta-Object Facility (MOF) προδιαγραφή. Η MOF καθορίζει µια αφηρηµένη γλώσσα και ένα πλαίσιο για τον καθορισµό, τη δηµιουργία και τη διαχείριση της των ουδέτερων µετά-προτύπων διαχείρισης. 49

58 Η MOF καθορίζει µια αρχιτεκτονική µεταδεδοµένων που αποτελείται από τέσσερα στρώµατα: - Το επίπεδο πληροφοριών περιλαµβάνει τα δεδοµένα που πρέπει να περιγραφούν - Το επίπεδο προτύπων περιλαµβάνει τα µεταδεδοµένα που περιγράφουν τα δεδοµένα του στρώµατος πληροφοριών. - Το µετά-πρότυπο επίπεδο περιλαµβάνει τις περιγραφές που καθορίζουν τη δοµή και τη σηµασιολογία των µεταδεδοµένων. - Το µετά-µετά-πρότυπο επίπεδο περιλαµβάνει την περιγραφή της δοµής και της σηµασιολογίας των µετα-µεταδεδοµένων. Σε σχέση µε τα τέσσερα επίπεδα της MOF, - η γλώσσα που καθορίζει την WSMO αντιστοιχεί στο µετά-µετά-πρότυπο επίπεδο - η WSMO αποτελεί η ίδια το µετά-πρότυπο επίπεδο, - οι πραγµατικές οντολογίες, οι υπηρεσίες Ιστού, οι στόχοι, και οι προδιαγραφές των µεσολαβητών αποτελούν το πρότυπο επίπεδο, - τα πραγµατικά στοιχεία που περιγράφονται από τις οντολογίες και που ανταλλάσσονται µεταξύ των υπηρεσιών Ιστού αποτελούν το επίπεδο πληροφοριών. 50

59 Σχήµα 4: MOF Αρχιτεκτονική και WSMΟ Το παραπάνω σχήµα παρουσιάζει τη σχέση µεταξύ της WSMO και της, αποτελούµενης από επίπεδα, MOF αρχιτεκτονικής. Το πιο συχνά χρησιµοποιηµένο MOF µετά-πρότυπο δηµιούργηµα για τον καθορισµό της WSMO είναι η Κλάση (Class) µαζί µε τις ιδιότητές της, τον τύπο των ιδιοτήτων και οι πολλαπλές προδιαγραφές τους. Όταν καθορίζεται η WSMO, γίνονται οι ακόλουθες την υποθέσεις: - Κάθε ιδιότητα θέτει εξ ορισµού την πολλαπλότητά ως multi-valued, όταν µια ιδιότητα απαιτεί την πολλαπλότητά της για να είναι single-valued, αυτό θα δηλωθεί ρητά στις παρακάτω λίστες. - Για µερικά WSMO στοιχεία είναι απαραίτητο οι ιδιότητες τους να παίρνουν τιµές από την ένωση διάφορων τύπων, ένα χαρακτηριστικό γνώρισµα που δεν υποστηρίζεται άµεσα από τα MOF µετά-πρότυπα δηµιουργήµατα. Αυτό µπορεί να προσοµοιωθεί στην MOF µε τον καθορισµό µιας νέας κατηγορίας ως υπέρκατηγορία όλων των τύπων που απαιτούνται για τον καθορισµό των ιδιοτήτων (που αντιπροσωπεύουν την ένωση των ανεξάρτητων τύπων), µε τον περιορισµό ότι κάθε στοιχείο αυτής της νέας κατηγορίας είναι στοιχείο τουλάχιστον ενός από των τύπων που χρησιµοποιούνται στην ένωση. 51

60 Ακολουθώντας τα κύρια στοιχεία που προσδιορίζονται στο πλαίσιο διαµόρφωσης υπηρεσιών Ιστού, η WSMO προσδιορίζει τέσσερα στοιχεία του ανωτέρου επιπέδου ως κύριες έννοιες (που παρουσιάζονται στο παρακάτω σχήµα) τα οποία πρέπει να περιγραφούν προκειµένου να περιγραφούν οι σηµασιολογικές υπηρεσίες Ιστού. Σχήµα 5: Τα τέσσερα στοιχεία της WSMO Οι στόχοι αντιπροσωπεύουν τις επιθυµίες των χρηστών, των οποίων η εκπλήρωση θα µπορούσε να επιδιωχθεί µε την εκτέλεση µιας υπηρεσίας Ιστού. Για την ορολογία των πεδίων µπορούν να χρησιµοποιηθούν οι οντολογίες για να περιγράψουν τις σχετικές πτυχές. Τέλος, οι µεσολαβητές περιγράφουν τα στοιχεία που υπερνικούν τα προβλήµατα διαλειτουργικότητας µεταξύ των διαφορετικών στοιχείων της WSMO. Οι µεσολαβητές είναι η κύρια αρχή για την επίλυση των προβληµάτων ασυµβατότητας στο επίπεδο των δεδοµένων, της διαδικασίας και πρωτοκόλλου. 52

61 OWL-S Η OWL-S (πρώην DAML- S) (Ontology Web Language for Services)[18,19] και άλλες σχετικές εργασίες µπορούν να ειδωθούν ως προσπάθειες για τη δηµιουργία των θεµελίων για την αποτελεσµατικότερη εξέλιξη των ικανοτήτων που σχετίζονται µε τις υπηρεσίες Ιστού, οι οποίες µπορούν να υποστηριχθούν από τις τρέχουσες και δηµιουργούµενες τεχνολογίες. Όµως ταυτόχρονα, ο στόχος είναι να προωθηθεί η γρήγορη υιοθέτηση των σηµασιολογικά εκφραστικών τεχνολογιών που είναι ήδη αρκετά κατανοητές και είναι πολλά αυτά που µπορούν να γίνουν στο κοντινό µέλλον. Για το λόγο αυτό, έχουν γίνει πολλές προσπάθειες ώστε να κατασκευαστούν µηχανισµοί από τους οποίους µπορεί να χρησιµοποιηθεί η OWL-S µαζί µε τα κυρίαρχα πρότυπα των υπηρεσιών Ιστού, όπως είναι η WSDL. H OWL-S είναι µια OWL οντολογία µε τρεις συσχετισµένες υπό-οντολογίες, οι οποίες είναι γνωστές ως Service Profile (σχεδιάγραµµα υπηρεσίας), Process Model (πρότυπο διαδικασίας) διαδικασίας, και Grounding (θεµελίωση). - Η οντολογία Service Profile χρησιµοποιείται για να εκφράσει «τι κάνει µια υπηρεσία», για λόγους διαφήµισης, για τη δηµιουργία αιτηµάτων για υπηρεσίες, και τη δηµιουργία ταιριασµάτων, - Η οντολογία Process Model διαδικασίας εξηγεί «πως γίνεται», ώστε να επιτραπεί η ενεργοποίηση, η θέσπιση, η σύνθεση, και ο έλεγχος και η αποκατάσταση, - Η οντολογία Grounding απεικονίζει τις δηµιουργίες του προτύπου διαδικασίας σε σχέση µε τις λεπτοµερείς προδιαγραφές των µορφών των µηνυµάτων, τα πρωτόκολλα, και ούτω καθ'εξής (συνήθως εκφράζεται µε WSDL). Στη συνέχεια θα αναλυθούν κυρίως µερικά από τις θεµελιώδες δηµιουργίες των Process Model και Grouding. Η WSDL 1.1 επιτρέπει τον καθορισµό των λειτουργιών ως τις βασικές δοµικές µονάδες των υπηρεσιών Ιστού. Οι λειτουργίες παρέχουν την οργανωτική δοµή γύρω από την οποία 53

62 διευκρινίζονται η σύνταξη και τα πρότυπα των µηνυµάτων εισόδου/εξόδου. Η OWL-S παρέχει µια ανάλογη αλλά κάπως πιο αφηρηµένη δηµιουργία, γνωστή ως ατοµική διαδικασία, η οποία χαρακτηρίζεται πρώτιστα από τα δεδοµένα εισόδου, τα δεδοµένα εξόδου, τις προϋποθέσεις, και τα αποτελεσµάτων της (inputs, outputs, preconditions, and effects, IOPEs). Τα δεδοµένα εισόδου και εξόδου µιας ατοµικής διαδικασίας (atomic process) είναι δεδοµένοι τύποι (ιεραρχική κατηγορία, περιγραφή βασισµένη στη λογική) από το σύστηµα ταξινόµησης της OWL, το οποίο επιτρέπει τη χρήση των εννοιών που καθορίζονται και διαµοιράζονται ως τµήµα του σηµασιολογικού Ιστού. Για παράδειγµα, το δείγµα του κώδικα, που φαίνεται στο παρακάτω σχήµα, παρουσιάζει µια απλουστευµένη OWL-S επεξήγηση µιας ατοµικής διαδικασίας µε τις I/O προδιαγραφές της. Στην περίπτωση αυτή, το AtomicProcess, η είσοδος (input), η έξοδος (output) παραγωγή, και η parameter-type ανήκουν στο OWL-S πρότυπο διαδικασίας namespace. Γίνεται η υπόθεση ο άνθρωπος (Human), το BookTitle, και το ISBN είναι κατηγορίες που καθορίζονται στις κατάλληλες οντολογίες πεδίου που έχουν άλλα namespaces. 54

63 Σχήµα 6: Παράδειγµα OWL-S Η θεµελίωση για αυτή την ατοµική διαδικασία θα καθιέρωνε την συσχέτισή της σε µια ιδιαίτερη WSDL λειτουργία, και την συσχέτιση κάθε I/O στοιχείου σε ένα ιδιαίτερο WSDL στοιχείο ενός τµήµατος του µηνύµατος. Ένα σηµαντικό τµήµα της σηµασιολογικής περιγραφής των υπηρεσιών Ιστού είναι ο καθορισµός των όρων και των περιορισµών, συµπεριλαµβανοµένων των προϋποθέσεων και των αποτελεσµάτων µιας διαδικασίας ή µιας υπηρεσίας. Οι προϋποθέσεις είναι λογικοί τύποι που πρέπει να ικανοποιηθούν (να εξασφαλιστεί ότι ισχύουν) από έναν αιτούντα της υπηρεσίας πριν από την εκτέλεση της υπηρεσίας. Τα αποτελέσµατα είναι λογικοί τύποι που δηλώνουν τι θα ισχύει µετά την επιτυχή εκτέλεση της υπηρεσίας. Τα OWL-S αποτελέσµατα είναι τα έµµεσα αποτελέσµατα της εκτέλεσης της υπηρεσίας. Πολλές υπηρεσίες που παρέχουν πληροφορίες δεν έχουν κανένα έµµεσο αποτέλεσµα. Υπάρχουν όµως και άλλες υπηρεσίες, συνήθως αυτές που σχετίζονται µε τις συναλλαγές, ποτ έχουν έµµεσα αποτελέσµατα στον πραγµατικό κόσµο, όπως τη χρέωση της πιστωτικής κάρτας του χρήστη, την αποστολή των αγαθών, κ.λπ. Η περιγραφή αυτών των έµµεσων 55

64 αποτελεσµάτων είναι κρίσιµη για ορισµένες πτυχές της αυτοµατοποίησης των υπηρεσιών Ιστού, και θα αναλυθεί περισσότερα σε επόµενη ενότητα. Για τον καθορισµό των προϋποθέσεων και των αποτελεσµάτων των διαδικασιών, η OWL-S επιτρέπει τη χρήση µιας πιο εκφραστικής γλώσσας από την OWL, όπως την RuleML, την DRS, ή την πρόσφατα προτεινόµενη OWL Γλώσσα Κανόνων (OWL Rules Language). Για παράδειγµα, µια από αυτές τις γλώσσες θα µπορούσε να χρησιµοποιηθεί για να εκφράσει µια προϋπόθεση για µια υπηρεσία πώλησης βιβλίων, δηλώνοντας ότι κάποιος θα πρέπει να έχει έναν έγκυρο λογαριασµό και µια έγκυρη πιστωτική κάρτα προκειµένου να κάνει µια αγορά. 56

65 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 3 [1] ALTEC ABEE., MODUS Α.Ε. ΙΕΛ, ΙΝΒΙΣ, ΚΛΕΙΩ Π1. Απαιτήσεις Χρηστών, Παραδοτέο έργου ΚΛΕΙΩ, ΓΓΕΤ, Ηλεκτρονικό Επιχειρείν (ebusiness), κωδ. ΕΒ53, [2] N J Davies, D Fensel, M Richardson (2004), The Future of Web Services, BT Technology Journal, Vol 22 No 1, January 2004, pp [3] Mark Colan, Evolution or Revolution? An Overview of Web Services, [4] Christofer A.Brooks, An Introduction to Web Services, University of Sascatchewan, [5] W3C - Web Services Activity, [6] Brent Sleeper and Bill Robins (2001), The Stencil Scope, Defining Web Services, Stencil Group, [7] Staab, S. van der Aalst, W. Benjamins, V.R. Sheth, A. Miller, J.A. Bussler, C. Maedche, A. Fensel, D. Gannon, D.(2003),Web Services: Been There, Done That?, IEEE Intelligent Systems, Jan-Feb 2003, Volume: 18, Issue: 1, pp [8] Francis Geysermans, IBM and Web Services, An Overview of Web Services Technologies at IBM, [9] R.Chinnici, M. Gudgin, J.J. Moreau, J. Schlimmer, S. Weerawarana. Web Services Description Language (WSDL )2.0. W3C, 2003, [10] K. Januszewski, E. Mooney, R. Harrah, S. Lee, J. Munter, C. von Riegen. UDDI ver, 3.0. UDDI.org, 202, [11] M. Gudgin, M. Hadley, N. Mendelsohn, J.J.Moreau, H. F. Nielsen. Simple Object Access Protocol (SOAP) 1.2. W3C, 2003, [12] Sheila A.Mcllraith, David L.Martin(2003), Bringing Semantics to Web Services, IEEE Intelligent Systems, January 2003,Volume 18, Issue 1, pp [13] R. Lara, H. Lausen, S. Arroyo, J. de Bruijn, and D. Fensel(2003), Semantic Web Services: Description Requirements and Current Technologies, In International Workshop on Electronic Commerce, Agents, and Semantic Web Services, September [14] S. A. McIlraith, T. C. Son, and H. Zeng(2001), Semantic web services, IEEE Intelligent Systems, Volume 16 Issue 2, pp [15] Fensel, D., Bussler, C.(2002), The Web Service Modeling Framework WSMF, Electronic Commerce: Research and Applications, 1(2): ,

66 [16] Dumitru Roman, Uwe Keller, Holger Lausen, Jos de Bruijn, Rubén Lara, Michael Stollberg, Axel Polleres, Cristina Feier, Christoph Bussler, and Dieter Fensel(2005), Web Service Modeling Ontology, Applied Ontology, 1(1),2005,pp [17] WSMO Working Group: Web Service Modeling Ontology (WSMO), (June 2005), [18] David Martin, Massimo Paolucci, Sheila McIlraith, Mark Burstein, Drew McDermott, Deborah McGuinness, Bijan Parsia, Terry Payne, Marta Sabou, Monika Solanki, Naveen Srinivasan, Katia Sycara(2005), Bringing Semantics to Web Services: The OWL-S Approach, Proceedings of the First International Workshop on Semantic Web Services and Web Process Composition (SWSWPC 2004), July 6-9, 2004, San Diego, California, USA. [19] OWL-S 1.1 Release, 58

67 Κ ε φ ά λ α ι ο 4 ΡΟΕΣ ΕΡΓΑΣΙΩΝ Η προσπάθεια που έγινε στα πλαίσια της υλοποίησης της παρούσας εργασίας προσανατολίστηκε στην αυτοµατοποίηση των διαδικασιών που διεξάγονται µέσα στο επιχειρησιακό / βιοµηχανικό περιβάλλον. Ο στόχος αυτός οδήγησε στην ανάγκη µοντελοποιήσης των επιχειρησιακών / βιοµηχανικών διαδικασιών µε ένα πρότυπο τρόπο ώστε να προσδιοριστούν οι ενέργειες που πρέπει να γίνουν και οι λειτουργίες που πρέπει να εκτελεστούν από τα διάφορα συστήµατα. Για την µοντελοποιήση των επιχειρησιακών διαδικασιών χρησιµοποιήθηκαν επιχειρησιακές ροές εργασιών (workflows) επειδή στον συγκεκριµένο επιστηµονικό πεδίο έχουν αναπτυχθεί ήδη δοκιµασµένα πρότυπα για την αναπαράσταση των ροών εργασιών σε αναγνωρίσιµη µορφή από την µηχανή βασισµένα σε γλώσσα µηχανής. Επίσης στην βιβλιογραφία αναφέρονται πρότυπα ροών εργασιών που βασίζονται σε Υπηρεσίες Ιστού που πρόκειται να χρησιµοποιηθούν στην προτεινόµενη αρχιτεκτονική. Στο παρόν κεφάλαιο παρουσιάζεται µια σύντοµη εισαγωγή στις ροές εργασίας και γίνεται µια πιο αναλυτική και συγκριτική αναφορά στα πρότυπα που χρησιµοποιούνται για την σύνθεση ροών εργασιών που χρησιµοποιούν ροές εργασίας, που είναι γνωστά ως πρότυπα Σύνθεσης Υπηρεσιών Ιστού(Web Services Composition). Οι επιχειρησιακές διαδικασίες είναι γραφικές αναπαραστάσεις δραστηριοτήτων που διενεργούν κάποια σηµαντική επιχειρησιακή λειτουργία, για παράδειγµα η αγορά ενός εισιτηρίου αερογραµµών, η απογραφή σε µια αποθήκη εµπορευµάτων ή η παραγγελία επίπλων για ένα σπίτι και ακόµα µακροπρόθεσµες συναλλαγές, όπως η παρακολούθηση µιας παραγγελίας µέχρι αυτή να εκπληρωθεί ή ο συνεργατικός προγραµµατισµός. [1] Ροές Εργασιών ως Σύνθεση Υ ηρεσιών Ιστού Με την ανάπτυξη των εφαρµογών των υπηρεσιών Ιστού, η έννοια της υπηρεσίας Ιστού παίζει πολύ σηµαντικό ρόλο στις WEB εφαρµογές. Κατά συνέπεια, η αποτελεσµατική 59

68 ανακάλυψη και η σύνθεση υπηρεσιών γίνονται ένα επείγον ζήτηµα για τις πολύπλοκες εφαρµογές Ιστού. Σύνθεση υπηρεσιών Ιστού είναι "η δυνατότητα µιας επιχείρησης να παράσχει προστιθεµένης αξίας υπηρεσίες µέσω της σύνθεσης βασικών υπηρεσιών Ιστού, ενδεχοµένως προσφερόµενες από διαφορετικές επιχειρήσεις. [2] Η σύνθεση υπηρεσιών επιταχύνει τη γρήγορη ανάπτυξη εφαρµογών και την επαναχρησιµοποίηση υπηρεσιών. Οι υπηρεσίες Ιστού είναι σχεδιασµένες για να συντεθούν, δηλαδή να συνδυαστούν σε ροές εργασίας ποικίλης πολυπλοκότητας για να παράσχουν λειτουργικότητα που καµία από τις συστατικές υπηρεσίες δεν θα µπορούσε να παρέχει µόνη της. Μια σύνθεση υπηρεσιών είναι µια σειρά κλήσεων υπηρεσιών που επιτυγχάνει ένα στόχο ή µια διεργασία. Είναι δυνατό να συντεθούν λειτουργίες που προσφέρονται από διαφορετικές ανεξάρτητες υπηρεσίες, ίσως από διαφορετικούς φορείς παροχής υπηρεσιών (service providers), σε µια σύνθετη υπηρεσία που θα αναπαριστά µια πλήρη επιχειρησιακή διαδικασία. Κάθε µεµονωµένη υπηρεσία µπορεί να έχει την δικιά της επιχειρησιακή πολιτική που θα καθοδηγεί την αλληλεπίδρασή της µε τους χρήστες της. εδοµένου ότι µια σύνθετη υπηρεσία θα αποτελείται πιθανότατα από διάφορες αυτόνοµες υπηρεσίες Ιστού, η αξιοπιστία της ροής εργασίας που θα προσφέρεται από τη σύνθετη υπηρεσία αποκτά µεγάλη σηµασία. Οφέλη της σύνθεσης των υ ηρεσιών Μείωση του κόστους των λειτουργιών. Η σύνθεση των Υπηρεσιών Ιστού συντελεί στην αύξηση της αποδοτικότητας των βέλτιστων προϊόντων και υπηρεσιών των επιχειρήσεων. Επίσης δίνεται η δυνατότητα για χρήση διαδικασιών και υπηρεσιών άλλων επιχειρήσεων χωρίς εκτενείς διαπραγµατεύσεις και µακροπρόθεσµες συµφωνίες όπως συνέβαινε µέχρι σήµερα. Μείωση του κόστους ενο οίησης των ε ιχειρησιακών διαδικασιών. 60

69 ίνεται η δυνατότητα να συνδέονται αυτόµατα και δυναµικά και να συνεργάζονται διάφορες επιχειρήσεις και να πραγµατοποιούνται συναλλαγές σε πραγµατικό χρόνο. Έτσι, δεν καταναλώνεται χρόνος στη χρονοβόρα συνεργασία µεταξύ επιχειρήσεων όπως γινόταν παλιότερα. Επίσης, µειώνεται το ευθύ κόστος των µεταβαλλόµενων επιχειρησιακών προτύπων έτσι ώστε η επιχείρηση να αποκοµίσει πλεονέκτηµα στην αγορά και να µπορεί να πραγµατοποιεί αλλαγές στο εσωτερικό της χωρίς να αλλάζει και τα συστήµατά της. Μείωση του κόστους ανά τυξης και του χρόνου ου α αιτείται για µια ε ιχείρηση να υλο οιήσει καινούριες υ ηρεσίες και ε αναχρησιµο οίηση δεδοµένων. Η επιχείρηση τώρα µπορεί να δηµιουργήσει Υπηρεσίες Ιστού από τις υπάρχουσες εφαρµογές, καθώς επίσης και να ενσωµατώσει στις δικές της εφαρµογές υπηρεσίες άλλων εταιρειών. Αύξηση εσόδων δηµιουργώντας και ουλώντας τις δικές της Υ ηρεσίες Ιστού. Μια επιχείρηση µπορεί να ανακαλύψει τις δυνάµεις της, να προσπαθήσει να επωφεληθεί από τα χαρακτηριστικά της που την κάνουν να υπερέχει σε σχέση µε τις άλλες, και στη συνέχεια να τα θέσει στην αγορά αυξάνοντας τα κέρδη της. Ακόµα πιο κερδοφόρο θα είναι αν χρησιµοποιήσει διαφηµιστικά τεχνάσµατα για να προωθήσει τις υπηρεσίες της ως προϊόν που κατασκεύασε για το κοινό συµφέρον στον επιχειρησιακό κόσµο. Ενδολειτουργικότητα ανάµεσα σε εφαρµογές Ιστού. Οι επιχειρησιακές διαδικασίες µπορούν να λειτουργήσουν εσωτερικά ανεξάρτητα από τις πλατφόρµες και τις γλώσσες στις οποίες έχουν υλοποιηθεί υναµική ενο οίηση. Οι επιχειρησιακές διαδικασίες µπορούν να ανακαλύψουν και να καταναλώσουν άλλες επιχειρησιακές διαδικασίες, γεγονός που διευκολύνει τη γρήγορη ενοποίηση. Με συστηµατική έκθεση των λειτουργιών λογισµικού ως επιχειρησιακές υπηρεσίες που µπορούν να προσεγγιστούν εσωτερικά χρησιµοποιώντας το SOAP (Simple Object Access 61

70 Protocol), µια επιχείρηση έχει την ευελιξία να ενσωµατώσει τα επιχειρησιακά συστήµατά της εσωτερικά, επιτρέποντάς της να επανασυντεθεί για να βελτιώσει την υποστήριξη ενός νέου επιχειρησιακού προτύπου το οποίο προσφέρει ένα ανταγωνιστικό πλεονέκτηµα στην επιχείρηση. Αυτό µπορεί να παρέχει ένα ισχυρό πλεονέκτηµα σε επιχειρήσεις µε αυστηρές υλοποιήσεις, όπου πρέπει να προσαρµόσουν το επιχειρησιακό τους πρότυπο στο λογισµικό, και όχι το αντίστροφο. Εκθέτοντας τις επιχειρησιακές λειτουργίες ως υπηρεσίες Ιστού που µπορούν να προσεγγιστούν εξωτερικά χρησιµοποιώντας το SOAP, µια εταιρεία γίνεται «ολοκληρώσιµη», έτοιµη να εκµεταλλευτεί µια ευκαιρία µε έναν επιχειρησιακό συνεργάτη. Με αυτό τον τρόπο µπορούν να δηµιουργηθούν νέες ευκαιρίες για αύξηση των εσόδων κάνοντας διαθέσιµες τις Υπηρεσίες Ιστού. Φάσεις κύκλου ζωής µιας διαδικασίας Ένα µοντέλο πόρων περιέχει τους ορισµούς των ανθρώπινων και τεχνικών πόρων που περιλαµβάνονται στην εκτέλεση ενός µοντέλου ροής εργασίας ως συµµετέχοντες ροής εργασίας. Ενώ το µοντέλο πόρων είναι µια δοµηµένη αναπαράσταση των επιχειρησιακών οντοτήτων, πρέπει να σηµειωθεί ότι αυτό το µοντέλο καθώς και τα στοιχεία που περιέχονται µέσα σε αυτό ακολουθούν έναν κύκλο ζωής και αλλάζουν µε τον χρόνο. Εποµένως, ένα σύστηµα διαχείρισης ροής εργασίας πρέπει να παρέχει έναν µηχανισµό αναπαράστασης των οργανωτικών δεδοµένων που περιλαµβάνονται στη ροή εργασίας, καθώς και µηχανισµούς για συνεχή αλλαγή αυτών των δεδοµένων. Ο κύκλος ζωής ροής εργασίας που παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήµα στηρίζεται σε αυτές τις προσεγγίσεις και τις επεκτείνει για να αναπαραστήσει ρητά την προοπτική πόρων κατά τη διάρκεια όλων των φάσεων του κύκλου ζωής ροής εργασίας [3]. Οι µαύροι κύκλοι αναφέρονται στις µεµονωµένες φάσεις κύκλου ζωής. Ο κύκλος αρχίζει µε µια ανάλυση των στόχων της σχεδίασης (organizational analysis), το περιβάλλον της µελλοντικής εφαρµογής ροής εργασίας και τις οργανωτικές δοµές και κανόνες που περιβάλλουν το νέο σύστηµα. Αυτή η φάση ακολουθείται από µια φάση σχεδιασµού διαδικασίας (process design), κατά τη διάρκεια της οποίας κατασκευάζεται η συνολική δοµή διαδικασίας, 62

71 σχεδιάζεται το προκύπτον πρότυπο ροής εργασίας, και ορίζονται οι πόροι που περιλαµβάνονται στην εκτέλεση διαδικασίας. Αυτό περιλαµβάνει την µοντελοποίηση των επιχειρησιακών δοµών και τον ορισµό των πολιτικών ανάθεσης και των µηχανισµών επίλυσης συγκρούσεων. Τα ολοκληρωµένα πρότυπα ροής εργασίας είναι είσοδος στη φάση υλοποίησης διαδικασίας (process implementation). Σ αυτή τη φάση, η ροή εργασίας είναι ενσωµατωµένη στα περιβάλλοντα συστήµατα πληροφοριών. Από την άποψη της διαχείρισης των πόρων, εδώ αντιµετωπίζεται το ζήτηµα της πρόσβασης στις υπάρχουσες βάσεις δεδοµένων των πόρων και οι µηχανισµοί ασφάλειας. Ο συγχρονισµός των ευθυνών δραστηριότητας µε τα δικαιώµατα πρόσβασης εφαρµογής είναι ύψιστης σηµασίας σε αυτήν την φάση. Εάν γίνουν σφάλµατα σχετικά µε αυτόν τον συγχρονισµό, ανατίθεται στους συνεργάτες που έχουν ανεπαρκή δικαιώµατα πρόσβασης να εκτελέσουν τις εφαρµογές που είναι απαραίτητες για την εκπλήρωση της εκκρεµούς δραστηριότητας. 63

72 Σχήµα 7: Κύκλος ροής εργασίας Κατά τη διάρκεια της φάσης θέσπισης διαδικασίας (process enactment), δηµιουργούνται µεµονωµένα στιγµιότυπα του προτύπου ροής εργασίας και συντονίζονται από την υπηρεσία θέσπισης ροής εργασίας. Οι εσωτερικοί συνέταιροι ειδοποιούνται για τις εκκρεµείς δραστηριότητες µέσω του καταλόγου εργασίας τους και µπορούν να τις επιλέξουν και να τις ενεργοποιήσουν. Με την ολοκλήρωση µιας δραστηριότητας, ο έλεγχος περνάει πίσω στην υπηρεσία θέσπισης ροής εργασίας. Ανάλογα µε τη φύση των δραστηριοτήτων, οι συνέταιροι µπορούν να είναι ανθρώπινο δυναµικό, τεχνικοί πόροι, ή ένας συνδυασµός και των δύο. Οι συµµετέχοντες στην εσωτερική ροή εργασίας µπορούν να λάβουν πληροφορίες για την ικανότητα και τη διαθεσιµότητά τους από τη µηχανή ροής εργασίας. Οι δραστηριότητες που αναθέτονται στους εσωτερικούς συνέταιρους µπορούν να ανακληθούν και να επανεκχωρηθούν σε άλλους συµµετέχοντες εάν ο µέγιστος χρόνος επεξεργασίας τους ξεπερνιέται, ή εµφανίζονται άλλες εξαιρέσεις. Οι εξωτερικοί 64

73 συµµετέχοντες διαδικασίας δεν είναι υπό τον έλεγχο της επιχείρησης. Οι πληροφορίες για την ικανότητα και τη διαθεσιµότητα αυτών των πόρων είναι σπάνια διαθέσιµες στην υπηρεσία θέσπισης εργασίας. Αυτοί οι πόροι ενηµερώνονται χαρακτηριστικά για τις εκκρεµείς δραστηριότητες µέσω ενός ασύγχρονου µέσου, όπως το ηλεκτρονικό ταχυδροµείο. Σε αυτήν την περίπτωση η ανάκληση των δραστηριοτήτων είναι συνήθως δυσκολότερη απ' ότι για τους εσωτερικούς συµµετέχοντες ροής εργασίας. Παράλληλα µε τη φάση θέσπισης διαδικασίας πραγµατοποιείται και έλεγχος διαδικασίας (process monitoring). Από τεχνικής άποψης, το ίδιο το σύστηµα µετράει την απόδοση διαχείρισης ροής εργασίας, ενώ από οργανωτική άποψη εποπτεύονται µετρικές όπως το µήκος των σειρών αναµονής εργασίας ή ο χρόνος αναµονής των εκκρεµών δραστηριοτήτων. Η φάση αξιολόγησης διαδικασίας (process evaluation) ολοκληρώνει τον κύκλο ροής εργασίας. Εδώ, η εκτέλεση των στιγµιότυπων ροής εργασίας αναλύεται από µια εκ των υστέρων προοπτική, βασισµένη στα πρωτόκολλα εκτέλεσης (η αποκαλούµενη διαδροµή ελέγχου ). Τα αποτελέσµατα από αυτήν την ανάλυση µπορούν να χρησιµεύσουν ως η βάση για τον προγραµµατισµό των ικανοτήτων των πόρων (π.χ., πόσοι εκτελεστές χρειάζονται για να επιτύχουν µια συγκεκριµένη ποιότητα υπηρεσιών). Οι ρυθµίσεις ικανότητας εξετάζονται κατά τη διάρκεια της φάσης ζωτικότητας και προσοµοίωσης (animation and simulation), όπου χρησιµοποιούνται οι πληροφορίες απόδοσης από προηγούµενα στιγµιότυπα ροής εργασίας ως παράµετροι προσοµοίωσης. Προκειµένου να υλοποιηθεί οργανωτικός έλεγχος, τα συστήµατα διαχείρισης ροής εργασίας διατηρούν ένα πρότυπο της περιβάλλουσας επιχειρησιακής δοµής. Αυτό το πρότυπο κρατείται χωριστά από το πρότυπο ροής εργασίας, το οποίο εστιάζει στην ακολουθία δραστηριοτήτων µέσα σε µια διαδικασία. Ο χωρισµός µεταξύ ενός προτύπου διαδικασίας και ενός προτύπου πόρων ενθαρρύνει τη ξεχωριστή εξέλιξη και των δύο προτύπων, αφού ο κύκλος ζωής των πόρων µέσα σε µια επιχείρηση ποικίλλει ανάλογα µε τους κύκλους ζωής των επιχειρησιακών διαδικασιών. Επιπλέον, ο χωρισµός επιτρέπει στους σχεδιαστές ροής εργασίας να δηµιουργήσουν πρότυπα ροής εργασίας που είναι 65

74 ανεξάρτητα από τυχόν αλλαγές στην οργανωτική δοµή της επιχείρησης, κι αυτό τα κάνει ισχυρά. Σε µεγάλες επιχειρήσεις, η διαχείριση πόρων µέσα στην υπηρεσία θέσπισης ροής εργασίας µπορεί να οδηγήσει σε προβλήµατα εάν διάφορα συστήµατα διαχείρισης ροής εργασίας χρησιµοποιούνται για την εφαρµογή µιας σύνθετης διαδικασίας. Αυτά τα συστήµατα δεν µπορούν να µοιραστούν τις κοινές πληροφορίες για επιχειρηµατικούς πόρους, οδηγούµενοι έτσι σε περιττές προδιαγραφές πόρων. Εκτός από αυτό, πληροφορίες όπως ο φόρτος εργασίας µεµονωµένων πόρων µπορούν να καθοριστούν µόνο εάν παγιωθούν κατανεµηµένες πληροφορίες για µεµονωµένα συστήµατα διαχείρισης ροής εργασίας. Εάν αυτές οι πληροφορίες δεν είναι ευπρόσιτες, υπάρχει αποδοτική χρήση πόρων µόνο σε τοπικό επίπεδο. Κατά τη διάρκεια της κατασκευής µιας εφαρµογής ροής εργασίας, ο σχεδιαστής εφαρµογής ροής εργασίας πρέπει να σχεδιάσει τη δοµή της επιχειρησιακής διαδικασίας ώστε να αυτοµατοποιηθεί, και τη δοµή των πόρων που πραγµατοποιούν τη διαδικασία. Αυτοί οι πόροι µπορούν να ρυθµιστούν από το σύστηµα διαχείρισης ροής εργασίας, ή µια εξωτερική δυνατότητα διαχείρισης πόρων. Γλώσσες Σύνθεσης Υ ηρεσιών Ιστού Στο κεφάλαιο αυτό θα περιγραφούν λεπτοµερώς οι τεχνολογίες σύνθεσης Υπηρεσιών Ιστού WSFL[4], XLANG[5] και BPEL4WS[6] όπως αναπτύχθηκαν τα τελευταία χρόνια. Η γλώσσα WSFL είναι ένα πρότυπο που προτάθηκε από την IBM το 2001 µε σκοπό να ανακαλυφθούν οι λειτουργίες που θα έχει η σύµπτυξη υπηρεσιών. Η XLANG δηµιουργήθηκε από τη Microsoft σε µια προσπάθεια να αυτοµατοποιηθούν οι επιχειρησιακές διεργασίες και να προκύψουν µακροπρόθεσµες επιχειρησιακές αλληλεπιδράσεις. Το BPEL4WS προέκυψε το 2002 από τη συνεργασία των IBM, Microsoft µαζί µε άλλες δύο προδιαγραφές, τις WS-Transaction[7] και WS- Coordination[8] για τη δροµολόγηση των συναλλαγών ανάµεσα στις Υπηρεσίες Ιστού. 66

75 WSFL Η γλώσσα WSFL (Web services flow language) [4,9-12] χρησιµοποιείται στην ανάπτυξη web services για να µπορέσει να περιγράψει αναλυτικά τις διαδικασίες και δραστηριότητες που λαµβάνουν χώρα κατά την εκτέλεση επιχειρησιακών διεργασιών. Η WSFL είναι µία γλώσσα βασισµένη σε XML για την περιγραφή συνθέσεων web services ως µέρος του ορισµού µίας επιχειρησιακής διεργασίας. Η WSFL σχεδιάστηκε από την IBM στα πλαίσια κατασκευής ενός framework για την υλοποίηση web services. Στηρίζεται και παράλληλα συµπληρώνει άλλα πρότυπα στον χώρο των web services όπως SOAP, WSDL, XMLP και UDDI. Η WSFL εξετάζει δύο ειδών συνθέσεων web services: - Το πρώτο είδος ορίζει µία εκτελέσιµη επιχειρηµατική διεργασία και είναι γνωστό ως flow model. Πιο συγκεκριµένα, ορίζει ένα κατάλληλο εκτελέσιµο πρότυπο µιας συλλογής από web services, µε τέτοιο τρόπο που η τελική σύνθεση περιγράφει πως πετυχαίνεται η διεργασία. Τυπικά το αποτέλεσµα είναι µία περιγραφή της διεργασίας. - Το δεύτερο είδος ορίζει µία επιχειρηµατική συνεργασία και ονοµάζεται global model. Ειδικότερα, ορίζει ένα αλληλεπιδραστικό πρότυπο µίας συλλογής από web services του οποίου το αποτέλεσµα είναι η συνολική περιγραφή όλων των αλληλεπιδράσεων των συνεργατών. Σε αντίθεση µε άλλα πρότυπα ροής εργασίας (work flow) η WSFL επικεντρώνεται στο να δηµιουργήσει ένα καθαρό µοντέλο ροής εργασίας. Μοντελοποιεί την κύρια διεργασία και τις απλές κατευθυνόµενες ακµές που ορίζουν την ροή της διεργασίας από την µία δραστηριότητα στην άλλη. Για να το πετύχει αυτό θεωρεί ότι η ροή εργασίας, όπου παριστάνονται οι δραστηριότητες ως κόµβοι, και η ροή του ελέγχου της διεργασίας, που παριστάνεται από κατευθυνόµενες ακµές, αποτελούν ένα γράφηµα. Στο γράφηµα 67

76 υπάρχουν και σηµεία ελέγχου που αποφασίζουν για την συνέχεια µιας διεργασίας ή για το ποια δραστηριότητα θα εκτελεσθεί. Η WSFL είναι ένα εργαλείο µοντελοποίησης η οποία χρησιµοποιεί την XML για να αναπαραστήσει επακριβώς το παραπάνω γράφηµα, ώστε να µπορεί να κατανοηθεί τόσο από ανθρώπους όσο και από ηλεκτρονικούς υπολογιστές. Η δοµή και η λογική που χρησιµοποιεί η WSFL για να µπορέσει να αναπαραστήσει ένα µοντέλο ροής εργασίας είναι βασισµένα σε κάποια ιδιαίτερα χαρακτηριστικά και ορισµούς που αναφέρονται παρακάτω: - Επιχειρησιακή διεργασία (business process): η επιχειρησιακή διεργασία είναι οποιαδήποτε συλλογή δραστηριοτήτων που όταν συνδυασθούν ολοκληρώνουν ένα δεδοµένο επιχειρηµατικό στόχο. Παραδείγµατος χάριν, η επεξεργασία ενός αριθµού πιστωτικών καρτών, η µίσθωση ενός νέου πελάτη και η υποβολή ενός διπλώµατος ευρεσιτεχνίας είναι όλα παραδείγµατα επιχειρηµατικών διεργασιών. - Μοντέλο ροής (flow model): το µοντέλο ροής, που είναι το πρώτο είδος σύνθεσης web ser-vices που επεξεργάζεται η WSFL, είναι η πραγµατική XML απεικόνιση του κατευθυνόµενου γράφου ο οποίος αναπαριστά την επιχειρησιακή διαδικασία. Είναι η δοµή που χρησιµοποιείται για να συνθέσει τα web services, όπως καθορίζονται από τα WSDL (web services description language) έγγραφά τους σε ροές διεργασιών. Τα µοντέλα ροής είναι γνωστά ως σύνθεσης ροής (flow composition), ενορχήστρωση ροής (flow orchestration) και χορογραφία ροής (flow choreography). - Global model: η απλή µοντελοποίηση της ροής επεξεργασίας µεταξύ των δραστηριοτήτων µέσα σε µία ροή διεργασιών, δηλαδή η µοντελοποίηση της ροής επεξεργασίας µεταξύ web services, δεν είναι αρκετή. Επιπρόσθετα στο µοντέλο ροής χρειάζεται ο απόλυτος καθορισµός του τρόπου που αλληλεπιδρούν τα εµπλεκόµενα web services. Η WSFL για αυτό τον σκοπό χρησιµοποιεί το global model. Το global model είναι µία συλλογή από συνδέσµους που καθορίζει τον 68

77 τρόπο που θα αποστέλλονται τα µηνύµατα µεταξύ web services στο µοντέλο ροής καθώς εκτελείται. - Περιοδική σύνθεση (recursive composition): ένα από τα βασικά προσόντα της WFSL είναι ότι µόλις καθορισθούν το flow model και global model για µία δεδοµένη επιχειρησιακή διεργασία ως ενιαίο web service που µπορεί να χρησιµοποιηθεί µε άλλες επιχειρησιακές διεργασίες. Συνοπτικά, η WSFL παρέχει την δυνατότητα να συνθέτονται WSFL επιχειρησιακές διεργασίες µέσα σε ένα ήδη υπάρχον WSFL. Αυτό επιτρέπει ευελιξία στα µοντέλα που έχουν ήδη καθορισθεί. - Φορέας παροχής υπηρεσιών (service provider):ένας φορέας παροχής υπηρεσιών είναι το συµβαλλόµενο µέρος το οποίο είναι αρµόδιο για την εκτέλεση µας ιδιαίτερης δραστηριότητας µέσα σε µια επιχειρησιακή διαδικασία. Στην WSFL, κάθε δραστηριότητα είναι web service και, εποµένως, κάθε φορέας παροχής υπηρεσιών είναι φορέας παροχής web services. - Τύπος φορέα παροχής υπηρεσιών (service provider type): προκειµένου να διατηρηθεί ένας σαφής χωρισµός µεταξύ της επιχειρησιακής διεργασίας και της εφαρµογής της, η WSFL και τα global models καθορίζουν κάθε δραστηριότητα ως εφαρµοζόµενη από συγκεκριµένους φορείς παροχής υπηρεσιών και όχι από τους συγκεκριµένους φορείς παροχής υπηρεσιών. Ο τύπος φορέων παροχής υπηρεσιών καθορίζεται από ένα web service interface έγγραφο χρησιµοποιώντας WSDL. Οι φορείς παροχής υπηρεσιών πρέπει να εφαρµόζουν το κατάλληλο web service interface προκειµένου να διαπιστευτούν ως κατάλληλοι τύποι φορέων παροχής υπηρεσιών για να χειριστούν µία ιδιαίτερη δραστηριότητα στην επιχειρησιακή διεργασία. - Control link: ένα control link είναι το WSFL ισοδύναµο µε την κατευθυνόµενη άκρη που α-ναφέρθηκε νωρίτερα, δηλαδή είναι ο µηχανισµός µέσω του οποίου καθορίζεται η ροή της διεργασίας µεταξύ των δραστηριοτήτων στην επιχειρησιακή διεργασία. 69

78 - Data link: το data link είναι ο µηχανισµός που χρησιµοποιείται για τον έλεγχο της ροής πληροφορίας µέσα σε µία επιχειρησιακή διεργασία. Ενώ στις περισσότερες περιπτώσεις, η ροή στοιχείων θα ακολουθήσει στενά την ροή ελέγχου, είναι δυνατόν ο τρόπος που ρέουν οι πληροφορίες µέσε σε µία διαδικασία να είναι διαφορετικός από την ακολουθία που εκτελούνται οι δραστηριότητες. - Όροι µετάβασης (transition conditions): κατά την εκτέλεση µιας επιχειρησιακής διαδικασίας, ο επεξεργαστής ροής πρέπει να είναι σε θέση να αναγνωρίσει πότε µία ιδιαίτερη δραστηριότητα είναι ολοκληρωµένη και πότε η επόµενη δραστηριότητα µπορεί να καθορισθεί και να εκτελεστεί. Ένας όρος µετάβασης είναι µία Boolean µεταβλητή που ο επεξεργαστής µπορεί να χρησιµοποιήσει για να καθορίσει την τρέχουσα κατάσταση οποιασδήποτε δραστηριότητας. - Lifecycle interface: όπως αναφέρθηκε ανωτέρω, οι WSFL επιχειρησιακές διεργασίες µπορούν να οριστούν ως web services. Το lifecycle είναι ένα WSDLdefined interface που περιγράφει το βασικό σύνολο διαδικασιών που όλα τα WSFL web services υποστηρίζουν µέσα σε µία συγκεκριµένη εφαρµογή/ Αυτές οι διαδικασίες περιλαµβάνουν την δυνατότητα να καλεστεί, να ανασταλεί, να επαναληφθεί, να σταµατήσει και να ολοκληρωθεί η επιχειρησιακή διαδικασία ώστε να χαρακτηριστεί από την παρούσα κατάστασή της. XLANG Η XLANG (XML-based Language)[5,13] είναι µια σηµείωση για την προδιαγραφή της συµπεριφοράς ανταλλαγής µηνυµάτων µεταξύ των συνεταίρων υπηρεσιών Ιστού ενισχύοντας ειδικά την αυτοµατοποίηση των επιχειρησιακών διαδικασιών. Η XLANG αναµένεται να χρησιµεύσει ως η βάση για αυτοµατοποιηµένες µηχανές πρωτοκόλλου που µπορούν να ανιχνεύσουν την κατάσταση των στιγµιότυπων διαδικασίας και να ενισχύσουν την ορθότητα πρωτοκόλλου στις ροές µηνυµάτων. Είναι µια XML γλώσσα επιχειρησιακής διαδικασίας που παρέχει έναν τρόπο να ενορχηστρωθούν οι εφαρµογές και οι XML υπηρεσίες Ιστού σε µεγαλύτερης κλίµακας, συνενωµένες εφαρµογές διευκολύνοντας τους 70

79 σχεδιαστές να θεωρήσουν ακόµη και τις µεγαλύτερες εφαρµογές ως συστατικά σε µια µακροχρόνια επιχειρησιακή διαδικασία. Η XLANG παρέχει τις γλωσσικές δοµές για την περιγραφή στοιχείων συµπεριφοράς web ser-vices ενώ διαθέτει το απαραίτητο γλωσσικό πλαίσιο για το συνδυασµό αυτών των web services για την ανάπτυξη επιχειρησιακών διεργασιών (business processes). Στο επίπεδο των υπηρεσιών, η XLANG επεκτείνει την WSDL προσθέτοντας ένα στοιχείο συµπεριφοράς. Αυτό το στοιχείο ορίζει τη λίστα των ενεργειών που ανήκουν στην υπηρεσία και τη σειρά µε την οποία αυτές πρέπει να εκτελεστούν. Επίσης, ορίζει ένα στοιχείο συµβολαίου το οποίο επιτρέπει τη διασύνδεση πολλών XLANG περιγραφών. Η σειρά εκτέλεσης των ενεργειών ορίζεται µέσω διεργασιών ελέγχου (control processes). Μια τέτοια διεργασία ονοµάζεται context και επιτρέπει την υποστήριξη συναλλαγών (transactions). Σε περίπτωση που η εκτέλεση µιας ενέργειας ακυρωθεί ή αποτύχει, compensation κώδικας θα εκτελεστεί για να αντιµετωπίσει την αστοχία. Αυτό που ενδιαφέρει τελικά είναι ότι η XLANG έρχεται να συµπληρώσει τη WSDL γλώσσα οπότε για να µετατρέψουµε µια σειρά web ser-vices σε business processes αρκεί να γίνουν οι κατάλληλες προσθήκες στα/ο WSDL αρχεία/ο που θα περιγράφουν τη σειρά εκτέλεσης και τη συµπεριφορά των ενεργειών. BPEL4WS Η BPEL4WS (Bussiness Process Execution Language for Web Services)[6,14-16] ορίζει ένα µοντέλο και µία γραµµατική για την περιγραφή της συµπεριφοράς µιας επιχειρησιακής διεργασίας βάσει των αλληλεπιδράσεων µεταξύ της διεργασίας και των εταίρων που συµµετέχουν σε αυτή. Η αλληλεπίδραση µε κάθε εταίρο συµβαίνει µέσω διεπαφών Web Ser-vice, και η δοµή της σχέσης στο επίπεδο της διεπαφής ενσωµατώνεται σε αυτό που ονοµάζεται σύνδεσµος εταίρου (partner link). Η διαδικασία BPEL4WS ορίζει πως πολλαπλές αλληλεπιδράσεις υπηρεσιών µε τους εταίρους συντονίζονται για να επιτευχθεί ένας επιχειρηµατικός στόχος, καθώς επίσης την κατάσταση και τη λογική η οποία είναι αναγκαία για αυτό το συντονισµό. Η BPEL4WS επίσης εισάγει µηχανισµούς συστήµατος για να γίνει ο χειρισµός exceptions και σφαλµάτων διαδικασίας. Επίσης, η BPEL4WS 71

80 εισάγει ένα µηχανισµό για να ορίσει πως ατοµικές ή σύνθετες δραστηριότητες εντός µιας διεργασίας θα αντισταθµιστούν σε περιπτώσεις που συµβαίνουν σφάλµατα ή αναστροφή των εταιρικών αιτήσεων. Η BPEL4WS διαστρωµατώνεται πάνω από αρκετές προδιαγραφές XML: WSDL 1.1, XML Schema 1.0, και XPath1.0. Μηνύµατα WSDL και ορισµοί τύπου XML Schema παρέχουν το µοντέλο δεδοµένων που χρησιµοποιείται από τις διαδικασίες BPEL4WS. Το XPath παρέχει υποστήριξη για χειρισµό δεδοµένων. Όλοι οι εξωτερικοί πόροι και εταίροι αναπαριστώνται ως WSDL υπηρεσίες. Η BPEL4WS παρέχει επεκτασιµότητα για να προσαρµόσει µελλοντικές εκδόσεις αυτών των προτύπων, ιδιαιτέρως του XPath και σχετιζόµενων προτύπων. Ανάµεσα στα ανωτέρω πρότυπα, η WSDL έχει τη µεγαλύτερη επιρροή στη γλώσσα BPEL4WS. Το µοντέλο διαδικασιών BPEL4WS ευρίσκεται πάνω από το µοντέλο υπηρεσιών που ορίζεται από την WSDL 1.1. Στον πυρήνα του µοντέλου διαδικασιών BPEL4WS ευρίσκεται η ιδέα της σηµείου-προς-σηµείο (peer-to-peer) διάδρασης µεταξύ υπηρεσιών που περιγράφονται µε την WSDL. Τόσο η διαδικασία όσο και οι εταίροι της µοντελοποιούνται ως υπηρεσίες WSDL. Μία επιχειρησιακή διεργασία ορίζει πως συντονίζονται οι διαδράσεις µεταξύ µιας διεργασίας και των εταίρων της. Έτσι, ένας ορισµός διαδικασιών BPEL4WS παρέχει και/ή χρησιµοποιεί µία ή περισσότερες WSDL υπηρεσίες, και παρέχει την περιγραφή της συµπεριφοράς και των διαδράσεων µιας διαδικασίας σε σχέση µε τους εταίρους της και τους πόρους της µέσω διεπαφών Web Service. Αυτό σηµαίνει ότι η BPEL4WS ορίζει τα πρωτόκολλα ανταλλαγής µηνυµάτων που ακολουθούνται από την επιχειρησιακή διαδικασία συγκεκριµένου ρόλου στη διάδραση. Ο ορισµός µιας επιχειρησιακής διεργασίας BPEL4WS επίσης ακολουθεί το µοντέλο WSDL για το διαχωρισµό µεταξύ των αφηρηµένων περιεχοµένων µηνυµάτων που χρησιµοποιούνται από την επιχειρησιακή διεργασία και της πληροφορίας για την ανάπτυξή τους (deployment) (µηνύµατα και τύποι θυρών σε αντιπαράθεση µε πληροφορία binding και διευθυνσιοδοσίας). Ειδικότερα, µία BPEL4WS διαδικασία αναπαριστά όλους τους εταίρους και τις διαδράσεις µε αυτούς τους εταίρους σε όρους αφαιρετικών διεπαφών 72

81 WSDL. εν γίνονται αναφορές σε πραγµατικές υπηρεσίες που χρησιµοποιούνται από µία διαδικασία. Ως τόσο, το αφαιρετικό µέρος της WSDL δεν ορίζει τους περιορισµούς που τίθενται στους επικοινωνιακούς τύπους που υποστηρίζονται από τις συµπαγείς συνδέσεις. Ως εκ τούτου µία διαδικασία BPEL4WS µπορεί να ορίσει συµπεριφορά σχετική µε µία υπηρεσία εταίρου που δεν υποστηρίζεται από όλες τις πιθανές συνδέσεις, και µπορεί να συµβεί µερικές συνδέσεις να είναι άκυρες για έναν ορισµό διαδικασιών κατά BPEL4WS. Μία διαδικασία BPEL4WS είναι ένας επαναχρησιµοποιούµενος ορισµός που µπορεί να αναπτυχθεί κατά διαφορετικούς τρόπους και µε διαφορετικά σενάρια, διατηρώντας µία ενιαία συµπεριφορά στο επίπεδο εφαρµογής για όλα. Η περιγραφή της διαδικασίας ανάπτυξης δεν αποτελεί στόχο της προδιαγραφής BPEL4WS. Σύγκριση των τεχνολογιών σύνθεσης υ ηρεσιών ιστού Όσον αφορά τις γλώσσες σύνθεσης υπηρεσιών Ιστού, οι προµηθευτές λογισµικού όπως η ΙΒΜ, η Microsoft, η Sun, η BEA, και η SAP είναι οι κύριοι οδηγοί της ανάπτυξης. Αυτό έχει σαν αποτέλεσµα µια αφθονία προτύπων που έχουν επικαλυπτόµενη λειτουργία. Εξετάζοντας τα πρότυπα λεπτοµερέστερα, βλέπουµε ότι συχνά είναι βασισµένα σε υπάρχοντα προϊόντα, ακριβώς όπως η WSFL είναι σχεδόν αντίγραφο της σειράς MQ γλώσσας ροής εργασίας. Τα πρότυπα που περιλαµβάνουν πολλούς προµηθευτές λογισµικού είναι συχνά ένας συµβιβασµός µεταξύ ανταγωνιστικών απόψεων. Συνεπώς, τέτοια πρότυπα τείνουν να είναι ανακριβή ή σύνθετα χωρίς να υπάρχει ανάγκη. Το XPDL (XML Process Definition Language) της WfMC (Workflow Management Coalition) είναι ένα παράδειγµα ανακριβούς προτύπου, αφήνοντας µε αυτόν τον τρόπο τους προµηθευτές να αναπτύξουν δικές τους ερµηνείες (και καθιστώντας το άχρηστο). Το BPEL4WS συνενώνει στοιχεία από την WSFL και από την XLANG, καθιστώντας κατά συνέπεια τη γλώσσα σύνθετη. Λαµβάνοντας υπόψη αυτές τις παρατηρήσεις, είναι χρήσιµη η αναζήτηση αντικειµενικών µέτρων για τη σύγκριση γλωσσών σύνθεσης υπηρεσιών ιστού. Για το ζήτηµα του ελέγχου ροής, µπορούµε να χρησιµοποιήσουµε µερικά αποτελέσµατα από έρευνες πάνω στη ροή εργασίας. Ένας τρόπος να συγκρίνουµε πρότυπα όπως τα 73

82 BPEL4WS, XLANG, και WSFL είναι να χρησιµοποιήσουµε κάποια σχέδια για κατασκευές δροµολόγησης που απαιτούνται κατά τη διάρκεια του σχεδιασµού ροής εργασίας. Τα πρότυπα, που αναπτύχθηκαν από την συνεργασία διαφόρων προµηθευτών λογισµικού, είναι συχνά ένας συµβιβασµός µεταξύ των ανταγωνιστικών απόψεων. Για παράδειγµα το BPEL4WS ενώνει τις απόψεις και από το WSFL και από το XLANG πράγµα που καθιστά τη γλώσσα πολύ σύνθετη. Λαµβάνοντας υπόψη αυτές τις παρατηρήσεις είναι χρήσιµο να προσδιοριστούν τα αντικειµενικά µέτρα για τις γλώσσες σύνθεσης web services. Ένας τρόπος να συγκριθούν τα πρότυπα όπως BPEL4WS, XLANG και WSFL είναι να χρησιµοποιηθεί το σύνολο των προτύπων ροής εργασιών διαθέσιµων από το Workflow Pattern Iniative [16,17] Κάθε ένα από αυτά τα πρότυπα αντιστοιχεί σε ένα στοιχείο δροµολόγησης που απαιτείται συχνά κατά το σχεδιασµό µιας ροής εργασιών. Ολόκληρο το σύνολο προτύπων έχει χρησιµοποιηθεί για να αξιολογήσει και να συγκρίνει περίπου 20 συστήµατα διαχείρισης ροής εργασιών. Τα αποτελέσµατα φαίνονται στον παρακάτω πίνακα.[18] BPEL4WS XLANG WSFL Sequence Parallel (Split & Split+Join) Synchronization Exclusive Choice + +/- + Simple Merge Multi-Choice Synchronizing Merge Multi-Merge Discriminator Arbitrary Cycles

83 Implicit Termination Multiple Instances Without Synchronization Multiple Instances With a priori Design Time Knowledge Multiple Instances With a priori Runtime Knowledge Multiple Instances Without a priori Runtime Knowledge Deferred Choice Interleaved Parallel Routing +/- - - Milestone Cancel Activity Cancel Case Πίνακας 2: Σύγκριση γλωσσών σύνθεσης υπηρεσιών ιστού Ο πίνακας παρουσιάζει µια σύγκριση των γλώσσών σύνθεσης Web Services Τα πρώτα πέντε σχέδια αντιστοιχούν στα βασικά στοιχεία δροµολόγησης (π.χ., ακολουθία) που µπορούν να βρεθούν σε όλες τις γλώσσες. Τα άλλα σχέδια αναφέρονται στα πιο προηγµένα στοιχεία που δεν υποστηρίζονται από τα περισσότερα πρότυπα και προϊόντα. Κάθε "+" αναφέρεται στην άµεση υποστήριξη, δηλ., υπάρχει ένα χαρακτηριστικό στη γλώσσα που υποστηρίζει άµεσα το στοιχείο. Ένα "-" στον πίνακα αναφέρεται σε καµία άµεση υποστήριξη. Σηµειώστε ότι αυτό δεν σηµαίνει ότι δεν είναι δυνατό να πραγµατοποιηθεί το αντίστοιχο χαρακτηριστικό µέσω κάποιας επεξεργασία. Μερικές φορές υπάρχει ένα χαρακτηριστικό γνώρισµα που υποστηρίζει µερικώς ένα στοιχεία, π.χ., ένα στοιχεία που επιβάλλει ορισµένους περιορισµούς στη δοµή της διαδικασίας, και η υποστήριξη αποτυπώνεται µε "+/-". Βλέποντας τον πίνακα φαίνεται καθαρά ότι BPEL4WS είναι πράγµατι ο συνδυασµός των XLANG και WSFL. Τέλος, υπάρχουν σχετικές διαφορές µεταξύ των γλωσσών συνθέσεων 75

84 Web Services όταν πρόκειται την υποστήριξη των στοιχείων δροµολόγησης, αν και θα µπορούσε να θεωρηθεί η BPEL4WS ως συνδυασµός των άλλων δύο. Όποτε δεν µπορεί κανείς να δώσει µια γενική απάντηση για το πια είναι καλύτερη. Για κάθε περίπτωση σύνθεσης web services η επιλογή θα γίνει µε βάση κριτήρια που απορρέουν από την φύση των διεργασιών που εκτελούνται[19,20,21]. 76

85 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 4 [1]. Rainer Tellmann, Alexander Maedche(2003), Analysis of Web Service Solutions, Deliverable of IST Project Semantic Web Enabled Web Services, [2]. Marek Lehmann(2004), Web Services Composition, Lecture Notes, University of Klangefurt, Department of Informatics-Systems [3]. Michael Zur Muehlen(2004), Organizational Management in Workflow Applications Issues and Perspectives, Information Technology and Management, Volume 5, Issue 3-4 July-October 2004, pp [4]. IBM (2003), Web Services Flow Language (WSFL,) [5]. Microsoft (2003), Web Services for Business Process Design (XLANG), [6]. BEA, IBM, and Microsoft (2003), Business Process Execution Language for Web Services (BPEL4WS), [7]. Felipe Cabrera, George Copeland, Bill Cox, Tom Freund, Johannes Klein, Tony Storey, Satish Thatte(2002), Web Services Transaction (WS-Transaction) Specification, Microsoft MSDN. [8]. Felipe Cabrera, George Copeland, Tom Freund, Johannes Klein, David Langworthy, David Orchard, John Shewchuk, Tony Storey(2002), Web Services Coordination (WS-Coordination) Specification, Microsoft MSDN. [9]. Francisco Curbera and Matthias Kloppmann(2002), Java Web Services Unleashed, Chapter 18: Web Services and Flows (WSFL), Sams Publishing, ISBN: X. [10]. James Snell(2001), The Web services insider, Part 6: Assuming responsibility, Implementing roles in WSFL, IBM developerworks, ibm.com/developerworks. [11]. Ajamu Wesley(2002), WSFL in action, Part 1, When Web services cooperate IBM developerworks, [12]. James Snell(2001), Web services insider, Part 7: WSFL and recursive composition, IBM developerworks, [13]. Satish Thatte(2001), XLANG Web Services for Business Process Design, Online Article, Microsoft Coorparation, [14]. R. Farahbod, U. Glässer, and M. Vajihollahi(2004). Specification and Validation of the Business Process Execution Language for Web Services, Abstract State Machines Advances In Theory and Practice: 11th International Workshop (ASM 2004), Germany, March Springer-Verlag. 77

86 [15]. OASIS Web Services Business Process Execution Language (WSBPEL) TC, [16]. W.M.P. van der Aalst, A.H.M. ter Hofstede, B. Kiepuszewski, and A.P. Barros(2003), Workflow Patterns, Distributed and Parallel Databases, 14(3), July 2003, pp [17]. Workflow Patterns Initiative, [18]. W.M.P. van der Aalst(2003), Don t go with the flow: Web services composition standards exposed. Web Services - Been there done that?, Trends & Controversies, IEEE Intelligent Systems 18(1), Jan/Feb 2003, pp [19]. Xiang Fu, Tevfik Bultan, Jianwen Su(2004), Analysis of Interacting BPEL Web Services, Proceedings of the 13th international conference on World Wide Web, New York, NY, USA 2004, pp [20]. Robert Shapiro(2002),A Comparison of XPDL, BPML and BPEL4WS, Cape Visions, [21]. S. Chadrasekaran, J. A. Miller, G. Silver, I. B. Arpinar, and A. Sheth(2003), Performance Analysis and Simulation of Web Services, Electronic Markets: The International Journal of Electronic Commerce and Business Media, Vol. 13, No. 2, 06/2003, pp

87 Κ ε φ ά λ α ι ο 5 ΣΗΜΑΣΙΟΛΟΓΙΚΟ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ Στα προηγούµενα κεφάλαια έγινε µια εκτεταµένη αναφορά στις τεχνολογίες που θα χρησιµοποιηθούν στην παρούσα εργασία ώστε να επιτευχθεί ο στόχος της που είναι η ολοκλήρωση των επιχειρησιακών / βιοµηχανικών συστηµάτων µε σκοπό την αυτοµατοποίηση της εκτέλεσης και της διαχείρισης των διάφορων επιχειρησιακών διαδικασιών. Η προτεινόµενη προσέγγιση βασίζεται στην δηµιουργία ενός σηµασιολογικού επιχειρησιακού µοντέλου το οποίο θα χρησιµοποιηθεί ώστε να προσφέρει, πρώτον µια κατανοητή από µηχανές περιγραφή των πόρων, των δυνατοτήτων και της δοµής της επιχείρησης και δεύτερον ένα διαφανές µοντέλο που είναι ανεξάρτητο από την υλοποίηση των συστηµάτων που χρησιµοποιούνται στην επιχείρηση / βιοµηχανία. Το παρόν κεφάλαιο παρουσιάζει την µεθοδολογία που πρέπει να ακολουθηθεί ώστε να συνταχθεί το σηµασιολογικό µοντέλο ανάλογα µε τις ανάγκες και την δοµή της εκάστοτε επιχείρησης/ βιοµηχανίας. Εκτεταµένο Ε ιχειρησιακό Μοντέλο Στο επιχειρησιακό/ βιοµηχανικό περιβάλλον υπάρχει ένας µεγάλος αριθµός συστηµάτων και εφαρµογών. Το πλήθος των συστηµάτων και η πολυπλοκότητα των λειτουργιών που εκτελούν οδήγησε στην σύνθεση ενός ιεραρχικού προτύπου επιχειρησιακών συστηµάτων. Αυτό το πρότυπο περιλαµβάνει τέσσερα διαφορετικά επίπεδα: επίπεδο µηχανών (field layer), επίπεδο ελέγχου (shop floor layer), επίπεδο εκτέλεσης (plant layer) και το επίπεδο επιχείρησης (enterprise layer).[1] Τα επίπεδα field και shop floor είναι τα δύο χαµηλότερα επίπεδα του προτύπου και περιλαµβάνουν τις εφαρµογές και τα συστήµατα που συνδέονται µε τις βιοµηχανικές διαδικασίες κατασκευής. Σε αυτά τα στρώµατα ο βιοµηχανικός εξοπλισµός επιπέδων τοµέων, όπως οι αισθητήρες και οι ενεργοποιητές(actuators), και οι βιοµηχανικοί ελεγκτές, όπως τα Programmable Logic Controllers (PLC) και οι αριθµητικοί ελεγκτές (numeric 79

88 controllers), διασυνδέονται. Οι εφαρµογές σε αυτά τα επίπεδα είναι σχετικές, παραδείγµατος χάριν ο διανεµηµένος κώδικας ελέγχου που απαιτείται για τις διαδικασίες βιοµηχανικής παραγωγής. Εξαιτίας του γεγονότος ότι αυτά τα δυο χαµηλότερα επίπεδα παρουσιάζουν µεγάλες οµοιότητες σε σχέση µε το πεδίο και τους σκοπούς των εφαρµογών και των συστηµάτων τους τα θεωρούµε ως ενιαίο επίπεδο και το ονοµάζουµε Shop-Floor Layer. Τα επίπεδα plant and enterprise καλύπτουν τις εφαρµογές που χαρακτηρίζονται παραδοσιακά ως εφαρµογές ανωτέρων επιπέδων. Ποιό συγκεκριµένα το enterprise επίπεδο περιλαµβάνει τα Συστήµατα Προγραµµατισµού των επιχειρηµατικών πόρων (ERP) της επιχείρησης, χρησιµοποιεί τα πληροφοριακά συστήµατα (ISs) και εφαρµογές µε σκοπό να παρέχει ενοποιηµένες υπηρεσίες των ποικίλων επιχειρηµατικών λειτουργιών συµπεριλαµβανοµένου του ανθρώπινου δυναµικού, των καταλόγων και των οικονοµικών, και συγχρόνως µιας επιτυχούς σύνδεσης της επιχείρησης µε τους πελάτες και τους προµηθευτές του. Το επίπεδο plant περιέχει το Manufacturing Execution System (MES) της επιχείρησης. Το MES αντιπροσωπεύει συστήµατα που διαχειρίζονται την ολοκλήρωση των λειτουργιών µεταξύ του shop floor και enterprise επιπέδων. Οι λειτουργίες του MES περιλαµβάνουν τον προγραµµατισµό του συστηµάτων στο shop-floor και της παραγωγής καθώς και την δηµιουργία αναφορών σχετικά µε την κατάσταση της παραγωγής στα χαµηλά επίπεδα προς τα υψηλότερα επίπεδα. 80

89 Σχήµα 8: Εκτεταµένο Επιχειρησιακό Μοντέλο Το εκτεταµένο επιχειρησιακό µοντέλο, κατηγοριοποιεί τα συστήµατα, τις εφαρµογές και τους πόρους βάση ενός ιεραρχικού µοντέλου τριών επιπέδων όπως φαίνεται στο σχήµα 8. Το µοντέλο τριών επιπέδων αποτελείται από το Enterprise Layer, το Plant Layer και το Shop-Floor Layer. Συστήµατα όπως the Enterprise Resource Planning (ERP) και Customer Relationship Management (CRM) υποστηρίζουν τις επιχειρησιακές διαδικασίες στο Enterprise Layer, το Plant Layer χαρακτηρίζεται από τα Manufacturing Execution Systems (MES) όταν το χαµηλότερο Shop-Floor layer περιέχει συστήµατα και µηχανές που υποστηρίζουν και εκτελούν την διαδικασία παραγωγής [2]. Σηµασιολογική Ολοκλήρωση Συστηµάτων µε Υ ηρεσίες Ιστού Οι σύγχρονες τεχνολογίες επικοινωνίας θέτουν την βάση για την αξιόπιστη ενοποίηση των προαναφερόµενων επιπέδων. Πιο συγκεκριµένα, η ευρύς καθιέρωση των TCP/IP δικτύων, όπως το διαδίκτυο και το Ethernet, έδωσε την ώθηση στην ανάπτυξη πρωτοτύπων και τεχνολογιών βασισµένες στο διαδίδυκτιο, όπως είναι οι Υπηρεσίες Ιστού. Θεωρώντας ότι τα επιχειρησιακά (Ethernet) και βιοµηχανικά δίκτυα(industrial Ethernet) είναι µικρογραφία του διαδικτύου, τα οφέλη και οι δυνατότητες της τεχνολογίας των Υπηρεσιών Ιστού µπορούν να υιοθετηθούν και στα συστήµατα µιας επιχείρησης /βιοµηχανίας. Σε 81

90 αυτή την κατάληξη, οι επιχειρησιακές εφαρµογές µπορούν να εκθέσουν τις λειτουργίες τους µε οµοιόµορφο τρόπο µέσω της κοινής και προτοτυποποιηµένης διεπαφής που ορίζουν οι Υπηρεσίες Ιστού. Επίσης, τα παλιότερα συστήµατα µπορούν και αυτά να εκθέσουν τις λειτουργίες τους µέσω κατάλληλης ενδιάµεσης επαφής.[3]. Ακολουθώντας την παραπάνω προσέγγιση υπάρχει η δυνατότητα οι επιχειρησιακές εργασίες που εκτελούνται από τα επιχειρησιακά / βιοµηχανικά συστήµατα να περιγραφούν σε µια ενιαία µορφή (format) ακολουθώντας το WSDL πρότυπο. Αυτό επιτρέπει την ανάπτυξη αρχιτεκτονικών ολοκλήρωσης όπου πλέον ρόλο δεν παίζουν τα συστήµατα ή το επίπεδο που βρίσκονται αλλά οι λειτουργίες υπηρεσίες που προσφέρει το καθένα. Σε αυτή την λογική ορίσθηκε η Service Oriented Architecture (SOA) [4], η οποία είναι µια αρχιτεκτονική που αρχικά χρησιµοποιήθηκε για την ολοκλήρωση εφαρµογών στο διαδίκτυο (ηλεκτρονικά καταστήµατα, ταξιδιωτικοί πράκτορες, κ.τ.λ.) αλλά σύντοµα βρήκε απήχηση και στις ενδοεπιχειρησιακές εφαρµογές. Τεχνολογικά η αρχιτεκτονική SOA βασίστηκε στην τεχνολογία των Υπηρεσιών Ιστού, βλέποντας τις εφαρµογές ως µαύρα κουτιά που προσφέρουν λειτουργικές υπηρεσίες σε τρίτες εφαρµογές µέσω προτοτυποποιηµένου τρόπου. Η υιοθέτηση της SOA στις ενδοεπιχειρησιακές διαδικασίες ενισχύθηκε µε την εµφάνιση των γλωσσών σύνθεσης υπηρεσιών ιστού που αναφέρθηκαν σε προηγούµενο κεφάλαιο. Όπως επισηµάνθηκε οι επιχειρησιακές / βιοµηχανικές διαδικασίες είναι πολύπλοκες και ο ορισµός τους δεν προβλέπει µόνο µια ακολουθιακή εκτέλεση υπηρεσιών ιστού. Με την είσοδο των ροών εργασιών που περιλαµβάνουν την εκτέλεση υπηρεσιών ιστού τα πράγµατα απλουστεύτηκαν λίγο και πλέον είναι δυνατό να συνταχθούν ροές επιχειρησιακών εργασιών που να αποτυπώνονται και να εκτελούνται σε µορφή συνθέσεων υπηρεσιών ιστού. Η χρήση των υπηρεσιών ιστού και των ροών εργασιών παρόλα αυτά δεν έλυσε απόλυτα το πρόβληµα της κάθετης ολοκλήρωσης των επιχειρησιακών / βιοµηχανικών συστηµάτων. Το πρόβληµα ωστόσο σχετίζεται µε την έλλειψη γνώσης για τους ρόλους, την ανταλλασόµενη πληροφορία και τις εργασίες που αφορούν τις επιχειρησιακές διαδικασίες, αφού η περιγραφή ακολουθώντας το µοντέλο των Υπηρεσιών Ιστού είναι περιορισµένη σε 82

91 πληροφορία που αφορά εκτέλεση και τον τύπο δεδοµένων, ενώ δεν υπάρχει επαρκής για το είδος, την ποιότητα και την χρησιµότητα µιας λειτουργίας από ένα επιχειρησιακό / βιοµηχανικό σύστηµα. Για αυτό και η χρήση των Υπηρεσιών Ιστού χρειάζεται να συνδυαστεί µε σηµασιολογική πληροφορία, ώστε να µπορέσει να µειώσει την ισχυρή συσχέτιση που υπάρχει µεταξύ µιας επιχειρησιακής διαδικασίας και την πραγµατική επιχειρησιακή υποδοµή και συστήµατα που απαιτούνται για να εκτελεστεί. Αυτή η προσέγγιση αναµένεται να αποσπάσει τον ορισµό των επιχειρησιακών διαδικασιών από τα συστήµατα που την εκτελούν και αποκτήσει έτσι η επιχείρηση µεγαλύτερη ευελιξία σε αλλαγές που γίνονται στα πληροφοριακά συστήµατά της. Στα πλαίσια αυτής της εργασία προτείνεται η χρήση οντολογιών για την εισαγωγή της παραπάνω αναφερόµενης σηµασιολογικής πληροφορίας, σχετιζόµενης µε τις επιχειρησιακές / βιοµηχανικές διαδικασίες και πόρους. Τα πλεονεκτήµατα της χρήσης των οντολογιών βασίζονται στο γεγονός ότι είναι αναγνώσιµες και αναγνωρίσιµες από υπολογιστικά συστήµατα, δηµιουργώντας ένα θεµελιώδες µοντέλο για τις επιχειρησιακές εφαρµογές και συστήµατα. Για να είναι δυνατή µια ολοκληρωµένη περιγραφή των επιχειρησιακών / βιοµηχανικών διαδικασιών και πόρων µέσω της αποτύπωσης τους σε οντολογίες, είναι απαραίτητο να έχουµε εννοιολογική περιγραφή τόσο της δοµής της επιχείρησης όσο και των υπηρεσιών ιστού που παρέχονται από τα συστήµατα δηλώνοντας τις λειτουργίες τους. Σε αυτή τη λογική, οι ρόλοι, η ιεραρχία και οι σχέσεις των διαφορετικών δοµικών χαρακτηριστικών και συστηµάτων µιας επιχείρησης χρειάζεται να περιγραφούν µε την χρήση οντολογιών. Επιπρόσθετα, οι υπηρεσίες ιστού που παρέχονται από τα διάφορα συστήµατα, περιγεγραµµένες βάση του WSDL προτύπου, θα πρέπει να εµπλουτιστούν µε πληροφορία που αφορά τον σκοπό τους, τους ρόλους και το είδος πληροφορίας των λειτουργιών (operations) που υποστηρίζουν. Στα παρακάτω κεφάλαια θα παρουσιαστεί το σηµασιολογικό επιχειρησιακό µοντέλο που χωρίζεται σε δυο επίπεδα, την σηµασιολογική περιγραφή της δοµής και των λειτουργιών 83

92 της επιχείρησης / βιοµηχανίας και των σηµασιολογικά ορισµένων υπηρεσιών ιστού. Τέλος το µοντέλο θα ολοκληρωθεί µε την παρουσίαση των συσχετίσεων (mapping) της σηµασιολογικής πληροφορίας που περιέχεται στα δυο επίπεδα. Σηµασιολογική Περιγραφή της Ε ιχειρησιακής οµής Ανάλογα µε την επιχειρηµατική δραστηριότητα, η δοµή της επιχείρησης µπορεί να διαφέρει ουσιαστικά. Αυτές οι διαφορές µπορούν να δικαιολογηθούν από τις διαφορές στα προσφερόµενα και παραγόµενα προϊόντα ή τις υπηρεσίες, ή το ακολουθούµενο επιχειρησιακό πρότυπο. Αυτή η επιχειρηµατική ετερογένεια καθιστά αναγκαίο την ύπαρξη περισσότερων από µιας οντολογίας για την περιγραφή των διαφορετικών πτυχών της επιχειρηµατικής δοµής. Αυτή η κατανεµηµένη προσέγγιση στην επιχειρηµατική σηµασιολογική αναπαράσταση συµβάλλει επίσης στην απλότητα και την ευκολία της επαναχρησιµοποίησης του επιχειρησιακού οντολογικού µοντέλου στις διαφορετικές επιχειρήσεις. Η προσέγγιση που παρουσιάζεται στην παρούσα εργασία εισάγει δύο επίπεδα σηµασιολογικής περιγραφής, περιλαµβάνοντας µια Υψηλού- Επιπέδου Οντολογία (Top- Level Ontology) που περιγράφει τα τρία προαναφερθέντα επιχειρηµατικά στρώµατα, και ένα σύνολο Οντολογιών Περιγραφής Γνωσιακών Πεδίων (Domain Ontologies) που περιγράφουν τη δοµή, τους ρόλους, την επιχείρηση/τα βιοµηχανικά συστήµατα και τα δεδοµένα που ανταλλάσσονται σε κάθε στρώµα. Η ιδέα της χρήσης ενός ιεραρχικού οντολογικού µοντέλου για την ολοκλήρωση ετερογενών συστηµάτων είναι µια προσέγγιση που δοκιµάστηκε µε επιτυχία σε άλλα επιστηµονικά πεδία από τον συγγραφέα και του συνεργάτες του στο Εργαστήριο Αναγνώρισης Προτύπων. Ένα παρόµοιο ιεραρχικό µοντέλο για την ολοκλήρωση κατανεµηµένων υπερµεσικών (hypermedia) και ψηφιακών δεδοµένων παρουσιάστηκε στις εργασίες [5] και [6]. Enterprise Ontology Στην προσέγγιση που παρουσιάζεται η Υψηλού- Επιπέδου Οντολογία έχει ως στόχο την περιγραφή των γενικών χαρακτηριστικών που συνθέτουν µια επιχείρηση / βιοµηχανία. Για 84

93 αυτό και η δοµή της και το περιεχόµενό της βασίζεται στο εκτεταµένο επιχειρησιακό µοντέλο που παρουσιάστηκε στην αρχή της παραγράφου. Η οντολογία αυτή ονοµάζεται «Enterprise Ontolology», και παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήµα. Η «Enterprise Ontolology» περιέχει σηµασιολογική πληροφορία για τα προαναφερθέντα τρία επίπεδα της επιχείρησης και αποτελείται από τρεις βασικές κλάσεις που περιγράφουν τα βασικά χαρακτηριστικά µιας επιχείρησης: Layer που περιέχει µηχανισµούς για την περιγραφή των επιπέδων. Department, που διαθέτει µηχανισµούς για την περιγραφή των τµηµάτων. Job, που χρησιµοποιείται για την περιγραφεί τις θέσεις εργασίας που υπάρχουν σε µια εταιρία. Σχήµα 9: Enterprise Ontology Η κλάση Layer περιέχει τρεις υποκλίσεις: EnterpriseL, PlantL και Shop_FloorL, που αναφέρονται στα τρία επίπεδα του εκτεταµένου µοντέλου περιγραφής µιας επιχείρησης. Η κλάση Layer περιγράφεται από τις εξής ιδιότητες: a) Departments δηλώνοντας τα τµήµατα που υπάρχουν στο συγκεκριµένο Layer και σε 85

94 σηµασιολογικά σχετίζονται µε τα στιγµιότυπα της κλάσης Department και b) Details που παρέχει σε ένα κείµενο τη λεπτοµερή περιγραφή του ρόλου του επιπέδου στην επιχείρηση. Η κλάση Department χαρακτηρίζεται από τις ιδιότητες Name, Role και Jobs που περιγράφουν το προσωπικό που εργάζεται στο σε κάθε τµήµα. Η ιδιότητα Jobs σχετίζεται µε τα στιγµιότυπα της κλάσης Job. Η κλάση Job περιγράφει τις θέσεις εργασίας που υπάρχουν σε µια επιχείρηση. Η κλάση χαρακτηρίζεται από τις ιδιότητες Title, Description and Responsibility. Όλες οι ιδιότητες είναι περιγραφές σε µορφή κειµένου των βασικών χαρακτηριστικών ενός υπαλλήλου σε µια επιχείρηση. Αξίζει να σηµειωθεί ότι η παρούσα µορφή και δοµή της Enterprise Ontology είναι γενική και περιέχει τα βασικά χαρακτηριστικά που χρειάζονται για την περιγραφή των βασικών χαρακτηριστικών που ισχύουν σε µια επιχείρηση / βιοµηχανία. Είναι επίσης αποδεκτό ότι µπορεί ανάλογα µε την περίπτωση εφαρµογής να προστεθούν και άλλες κλάσεις και ιδιότητες ώστε να βοηθήσουν στην καλύτερη ανάπτυξη του προτεινόµενου επιχειρησιακού µοντέλου. Domain Ontologies Οι Domain Ontologies χρησιµοποιούνται για κάθε ένα από τα τρία επίπεδα ώστε να περιγράψουν τα βασικά χαρακτηριστικά του. Αναφέρονται σε κάθε επίπεδο της συγκεκριµένης επιχείρησης διαµορφώνοντας τους πραγµατικούς ρόλους του εκάστοτε επιπέδου, τις εργασίες, τα επιχειρησιακά/ βιοµηχανικά συστήµατα και τη µορφή και δοµή των ανταλλαγµένων στοιχείων. Οι βασικές κλάσεις που χρησιµοποιούνται σε κάθε µια από τις Domain Ontologies είναι οι LayerDetails, DataExchanged, και Systems. Θα χρειαστεί να υπάρξουν περισσότερες κλάσεις, υποκλίσεις και ιδιότητες κάτω από τις βασικές κλάσεις, µε σκοπό να 86

95 αποτυπωθεί περισσότερη πληροφορία για την δοµή και πολιτική της επιχείρησης σε κάποιο επίπεδο. Η κλάση LayerDetails περιέχει πληροφορία για το αναφερόµενο επίπεδο. Η κύρια χρηστικότητα της είναι να παρέχει τα χαρακτηριστικά για την συσχέτιση (mapping) µε την Enterprise Ontology, όπως αυτή θα αναλυθεί σε παρακάτω ενότητα. Η κλάση αυτή αποτελείται από τρεις κλάσεις : Layer, Departments and Jobs που αντιστοιχούν στις κλάσεις της Enterprise Ontology. Οι κλάσεις Data_Exchanged και Systems περιέχουν υποκλάσεις και ιδιότητες που χρησιµοποιούνται για την περιγραφή ενός ή περισσότερων τύπων δεδοµένων και επιχειρησιακών / βιοµηχανικών συστηµάτων αντίστοιχα. Ένα διευκρινιστικό παράδειγµα υποκλάσης της Data_Exchanged µπορεί να είναι η Product µε τις ιδιότητες Product_SerialNumber και Product_Name. Μια υποκλάση της Systems µπορεί να είναι η PLC µε ιδιότητες όπως ModelName, DepartmentResiding, EmployeesUsers και ModelSerialNumber. Συνοπτικά, η κλάση LayerDetails χρησιµοποιείται για τον ορισµό του επιπέδου που περιγράφει σε µια συγκεκριµένη επιχείρηση στην οποία εφαρµόζεται το οντολογικό µοντέλο. Οι κλάσεις Data_Exchanged και Systems παρέχουν ορισµούς για την ανταλλασσόµενη πληροφορία και τα εγκατεστηµένα συστήµατα στο συγκεκριµένο επιχειρησιακό / βιοµηχανικό περιβάλλον. Σηµασιολογικά Ορισµένες Υ ηρεσίες Ιστού Η Enterprise Ontology και οι παραγόµενες Domain Ontologies παρέχουν µια συγκεκριµένη περιγραφή για την επιχειρησιακή δοµή, τα επιχειρησιακά / βιοµηχανικά συστήµατα καθώς και την αντίστοιχη επιχειρησιακή ιεραρχία. Σε αυτή την περιγραφή δεν γίνεται όµως αναφορά στις λειτουργίες και στις υπηρεσίες που παρέχονται από τα επιχειρησιακά / βιοµηχανικά συστήµατα και εφαρµογές. 87

96 Σύµφωνα µε την προσέγγιση που παρουσιάζεται σε αυτή την εργασία, οι λειτουργίες που δύναται να εκτελέσουν τα επιχειρησιακά / βιοµηχανικά συστήµατα µπορούν να ενεργοποιηθούν από εξωτερικές εφαρµογές µε την χρήση των τεχνολογιών των Υπηρεσιών Ιστού, πάντα µέσα στο επιχειρησιακό δίκτυο. Το προτεινόµενο επιχειρησιακό µοντέλο περιλαµβάνει την σηµασιολογική περιγραφή των παρεχόµενων Υπηρεσιών Ιστού των επιχειρησιακών / βιοµηχανικών συστηµάτων µε την χρήση OWL-S[7] Οντολογίας, ώστε να προταθεί η απαραίτητη σηµασιολογική πληροφορία στην ήδη υπάρχουσα WSDL περιγραφή τους. H σηµασιολογική πληροφορία που απαιτείται να προστεθεί θα είναι η περιγραφή των λειτουργιών (operations) των Υπηρεσιών Ιστού, η σηµασία των ορισµάτων αίτησης / απάντησης (request/response) όπως και οι πληροφορίες εκτέλεσης τους. Η OWL-S οντολογία περιέχει τρία είδη σηµασιολογικής πληροφορίας, το Service Profile, το Service Grounding και το Service Model. Το Service Profile παρέχει µια περιγραφή της λειτουργίας που πραγµατοποιείται επάνω σε µια συγκεκριµένη εκτέλεση της WS. Κατά συνέπεια, είναι δυνατό να µεταβιβαστούν πληροφορίες όπως µια περιγραφή της πραγµατικής λειτουργίας της WS, των περιορισµών για τη δυνατότητα εφαρµογής των υπηρεσιών και την ποιότητα της υπηρεσίας, καθώς επίσης και των απαιτήσεων που πρέπει να καλυφθούν από τον αιτούντα υπηρεσιών για την επιτυχείς εκτέλεση και τη χρήση υπηρεσιών. Το Service Model παρέχει στον ενδεχόµενο πελάτη υπηρεσιών «οδηγίες» για τη χρησιµοποίηση της WS, που απαριθµεί το σηµασιολογικό περιεχόµενο των αιτηµάτων, τους όρους κάτω από τους οποίους οι ιδιαίτερες εκβάσεις θα εµφανιστούν, και, όπου είναι απαραίτητο, οι βαθµιαίες διαδικασίες που οδηγούν σε εκείνες τις εκβάσεις. Το Service Grounding διευκρινίζει τις λεπτοµέρειες για τον πελάτη υπηρεσιών σχετικά µε τον τρόπο να εκτελέσει µια υπηρεσία µέσω του συγκεκριµένου πρωτοκόλλου επικοινωνίας, των σχηµάτων µηνυµάτων, και άλλων λεπτοµερειών σχετικών µε την υπηρεσία όπως οι αριθµοί λιµένων που χρησιµοποιούνται σε επαφή της υπηρεσίας. 88

97 Η µετατροπή της κλασικής περιγραφής WSDL των Υπηρεσιών Ιστού στη σηµασιολογική περιγραφή OWL-S είναι δυνατή µέσω της χρησιµοποίησης εργαλείων όπως OWL-S Editor (Protégé Plug-In) [ 8 ] Η προσέγγισή που παρουσιάστηκε καθιστά πιθανό να χρησιµοποιήσει τις σηµασιολογικές πληροφορίες της οντολογίας OWL-S για τα επιχειρησιακά / βιοµηχανικά συστήµατα. Έτσι, οι λειτουργίες των συστηµάτων µπορεί να χρησιµοποιηθούν µε έναν ενοποιηµένο τρόπο µέσω της αναγνώσιµης και κατανοητής από µηχανή (machine readable and machine understandable) περιγραφής τους. Συσχετίσεις Σηµασιολογικής Πληροφορίας Όπως παρουσιάζεται παραπάνω η εργασία εισάγει δύο διαφορετικούς τύπους σηµασιολογικών περιγραφών: ο πρώτος συνδέεται µε την επιχειρηµατική δοµή και η δεύτερη µε τα χαρακτηριστικά των Υπηρεσιών Ιστού που τρέχουν τα επιχειρησιακά/βιοµηχανικά συστήµατα. Σε αυτό το πλαίσιο, µια πλήρης περιγραφή των διαφορετικών επιχειρηµατικών πτυχών είναι δυνατή. Αυτό που λείπει ακόµα είναι η ένωση των σηµασιολογικών πληροφοριών που αντιπροσωπεύουν τη δοµή της επιχείρησης µε τη σηµασιολογία των WSs που χρησιµοποιούν ή εφαρµόζουν τα επίπεδα του επιχειρησιακού σηµασιολογικού µοντέλου. Αυτή η ένωση προωθεί µια ενσωµατωµένη περιγραφή της σχετιζόµενης µε την επιχείρηση γνώσης που µπορεί να είναι αναγνώσιµη από µηχανή. Μια µεθοδολογία απαιτείται για να καλύψει τις ανάγκες συσχέτισης µεταξύ των διαφορετικών εφαρµοσµένων οντολογιών που παρέχουν τις προαναφερθείσες σηµασιολογικές πληροφορίες. Το πρώτο βήµα σε αυτήν την µεθοδολογία αφορά τη συσχέτιση των domain ontologies στην Enterprise ontology. Αυτή η συσχέτιση είναι δυνατή µε τη χρησιµοποίηση των στιγµιοτύπων της κλάσης LayerDetails κάθε domain ontology και τη συσχέτιση τους στα αντίστοιχα στιγµιότυπα των κλάσεων της Enterprise ontology. Η συσχέτιση κάθε κλάσης LayerDetails αντιστοιχεί µε σηµασιολογικές λεπτοµέρειες των domain ontologies όπως τα τµήµατα και τις θέσεις εργασίες, που οδηγούν σε µια έµµεση ένωση της κ Enterprise 89

98 ontology στα αντίστοιχα χαρακτηριστικά των domain ontologies όπως τους τύπους ανταλλαγής δεδοµένων και τα εγκατεστηµένα συστήµατα σε κάθε επίπεδο. Το δεύτερο βήµα στην προτεινόµενη µεθοδολογία θεωρεί την αναγκαία συσχέτιση µεταξύ των διαφορετικών επιχειρησιακών Domain Ontologies. Αυτή η συσχέτιση είναι απαραίτητη, δεδοµένου ότι κάθε domain ontology αντιπροσωπεύει τη σηµασιολογία ενός διαφορετικού επιχειρησιακού επιπέδου. εδοµένου ότι οι λειτουργίες του επιπέδου διαφέρουν πολύ, οι παρόµοιες διαφορές µπορούν να είναι παρούσες στις αντίστοιχες οντολογίες. εδοµένου ότι οι ανάγκες για κάθετη ολοκλήρωση απαιτούν ότι οι πληροφορίες περνούν µε διαφορετική µορφή µεταξύ των διαφορετικών επιπέδων, η συσχέτιση των domain ontologies είναι απολύτως απαραίτητη. Το τελικό βήµα στη µεθοδολογία εισάγει τη συσχέτιση των Domain Ontologies στις σηµασιολογικές πληροφορίες σχετικές µε τις πραγµατικές υπηρεσίες Ιστού που εφαρµόζονται στο σχετικό επίπεδο της επιχείρησης. Αυτή η χαρτογράφηση συσχετίζεται µε τις πληροφορίες για τις Υπηρεσίες Ιστού όπως, πιο σύστηµα την παρέχει, τι είναι τα ορίσµατα του αιτήµατος/απάντησης καθώς επίσης και ο τύπος των δεδοµένων που ανταλλάσσονται. Αυτές οι σηµασιολογικές πληροφορίες προέρχονται από την περιγραφή οντολογίας OWL-S των υπηρεσιών Ιστού και πρέπει να συσχετιστούν στις αντίστοιχες κατηγορίες και τις ιδιότητες της σχετικής domain ontology. Πιο συγκεκριµένα οι συσχετίσεις µεταξύ των υπηρεσιών ιστού και των Domain Ontologies διαχωρίζονται σε δυο είδη: 1. Συσχέτιση ορισµάτων αιτήµατος µε την οντολογία. Κάθε αίτηµα µιας µεθόδου Υπηρεσίας Ιστού αποτελείται από ένα πλήθος ορισµάτων. Όσον αφορά στη µορφή αυτής της συσχέτισης υπάρχουν οι ακόλουθες περιπτώσεις: o Όρισµα Ιδιότητα οντολογίας. Στην περίπτωση αυτή υπάρχει όρος στην οντολογία που ανταποκρίνεται ακριβώς στο όρισµα που απαιτεί το αίτηµα της υπηρεσίας ιστού, οπότε έχουµε µια αντιστοιχία ένα προς ένα. 90

99 o Όρισµα µε πεδίο τιµών Κλάσεις της οντολογίας. Σε αυτή την περίπτωση, η περιγραφή του ορίσµατος απαιτεί ένα συγκεκριµένο πεδίο τιµών που ανταποκρίνεται σε κάποιες κλάσεις της οντολογίας. Έτσι αρχικά δηµιουργείται ένας πίνακας αντιστοιχιών για τις τιµές του πεδίου ορισµού του ορίσµατος µε τις κλάσεις της οντολογίας και στη συνέχεια ο πίνακας αυτός ορίζεται ως αντιστοιχία του ορίσµατος του αιτήµατος. o Όρισµα µε πεδίο τιµών Ιδιότητα οντολογίας. Υπάρχει περίπτωση η περιγραφή να ορίζει ένα συγκεκριµένο πεδίο τιµών για ένα όρισµα, παρ όλο που στην οντολογία υπάρχει συγκεκριµένη ιδιότητα για το αντίστοιχο όρισµα. Έτσι γίνεται αντιστοιχία ένα προς ένα όπως στην πρώτη περίπτωση και παράλληλα αποθηκεύεται και ο περιορισµός των τιµών στο αρχείο παραµετροποίησης. o Όρισµα Πολλαπλές Ιδιότητες οντολογίας. Υπάρχουν ορίσµατα αιτήµατος σε Υπηρεσίες Ιστού όπου η τιµή τους αντιστοιχεί σε ένα συνδυασµό ιδιοτήτων, παραδείγµατος χάριν µπορεί µια υπηρεσία να ζητάει ως όρισµα το ονοµατεπώνυµο ενώ στην οντολογία να υπάρχουν ξεχωριστές ιδιότητες όνοµα και επίθετο. Σε αυτή την περίπτωση γίνεται µια αντιστοιχία ένα προς πολλά. 2. Συσχέτιση απάντησης µε την οντολογία. Η απάντηση µιας υπηρεσίας ιστού περιέχει παρόµοια πολυπλοκότητα µε τα ορίσµατα του αιτήµατος. Και εδώ διακρίνονται οι εξής περιπτώσεις: o Απάντηση Ιδιότητα οντολογίας. Στην περίπτωση αυτή υπάρχει όρος στην οντολογία που ανταποκρίνεται ακριβώς στην απάντηση της υπηρεσίας ιστού, οπότε έχουµε µια αντιστοιχία ένα προς ένα. o Απάντηση µε πεδίο τιµών Κλάσεις της οντολογίας. Σε αυτή την περίπτωση, η περιγραφή της απάντησης απαιτεί ένα καθορισµένο πεδίο τιµών που ανταποκρίνεται σε κάποιες κλάσεις της οντολογίας. Οπότε 91

100 αρχικά δηµιουργείται ένας πίνακας αντιστοιχιών για τις τιµές του πεδίου τιµών της απάντησης µε τις κλάσεις της οντολογίας και στη συνέχεια ο πίνακας αυτός ορίζεται ως αντιστοιχία του ορίσµατος του αιτήµατος. o Απάντηση µε πεδίο τιµών Ιδιότητα οντολογίας. Υπάρχει περίπτωση η περιγραφή να ορίζει ένα συγκεκριµένο πεδίο τιµών για ένα όρισµα, παρ όλο που στην οντολογία υπάρχει συγκεκριµένη ιδιότητα για το αντίστοιχο όρισµα. Έτσι γίνεται αντιστοιχία ένα προς ένα όπως στην πρώτη περίπτωση και παράλληλα αποθηκεύεται και ο περιορισµός των τιµών στο αρχείο παραµετροποίησης. o Απάντηση µε πολλαπλά πεδία Πολλαπλές Ιδιότητες οντολογιας. Είναι συχνό φαινόµενο σε υπηρεσίες ιστού να επιστρέφονται πολλές τιµές µιας οµάδας µεταβλητών, όπως για παράδειγµα κάποιες εγγραφές ενός πίνακα σε µια βάση δεδοµένων. Σε αυτή την περίπτωση η συσχέτιση µπορεί να υποστηρίξει την διάκριση των τιµών µόνο όταν οι τιµές αυτές περιέχονται στην OWL-S περιγραφή της Υπηρεσίας Ιστού. Με αυτόν τον τρόπο θα είναι δυνατή η αντιστοίχιση κάθε στοιχείου της οµάδας µεταβλητών µε ένα όρο της οντολογίας. Είναι σηµαντικό να σηµειωθεί ότι η αντιστοίχιση ενός πεδίου της απάντησης µε κάποιον όρο της οντολογίας µπορεί να ακολουθήσει οποιαδήποτε από τις παραπάνω περιπτώσεις. H προαναφερόµενη µεθοδολογία, που παρουσιάστηκε στην εργασία [9], απεικονίζεται στο παρακάτω σχήµα που παρέχει µια επισκόπηση της πληροφορίας σηµασιολογικής συσχέτισης, που οδηγεί στην επιθυµητή ενοποίηση της Enterprise Ontology, των Domain Ontologies και των σηµασιολογικά περιγεγραµµένων Υπηρεσιών Ιστού, συµβάλλοντας έτσι στη δηµιουργία ενός ολοκληρωµένου επιχειρησιακού µοντέλου το οποίο είναι αναγνώσιµο και κατανοητό από συστήµατα Η/Υ. 92

101 Σχήµα 10: Σηµασιολογικό Επιχειρησιακό Μοντέλο 93

102 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 5 [1]. Thilo Sauter, Integration Aspects in Automation a Technology Survey, Proceedings of 10th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation; Catania, Italy, September 19-22, 2005,Volume II, pp [2]. J. Gialelis, A.P. Kalogeras, C. Alexakos, M. Georgoudakis and S. Koubias, Advanced Enterprise Process Modelling Utilizing Ontology Semantics, J. Gialelis, Proceedings of 10th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation; Catania, Italy, September 19-22, 2005, Volume II, pp [3]. V. Kapsalis, K. Charatsis, M. Georgoudakis, and G. Papadopoulos, Architecture for Web based Services Integration, 29th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 2-6 November 2003, Virginia, USA. [4]. M.P. Papazoglou and D. Georgakopoulos. Serive-Oriented Computing. Communcications of the ACM, 46(10):25 65, [5]. C. Alexakos, B. Vassiliadis, K. Votis and S. Likothanassis, A Multilayer Ontology Scheme for Integrated Searching in Distributed Hypermedia, Adaptive and Personalized Semantic Web, Studies in Computational Intelligence, Vol. 14, Springer Verlag, ISBN: (Available: April 15, 2006) [6]. C. Alexakos, K. Votis, B. Vassiliadis and S. Likothanassis, An Ontology-based Integration Mechanism for Web Searching in Distributed Digital Content Repositories, IEEE 2006 Workshop on Distributed Intelligent Systems, Prague, Czech Republic, June 15-16, (Submitted) [7]. D. Martin et al, "Bringing Semantics to Web Services: The OWL-S Approach", Proceedings of the First International Workshop on Semantic Web Services and Web Process Composition (SWSWPC 2004), 2004, San Diego (USA). [8]. The OWL-S Editor, [9]. C. Alexakos, A.P. Kalogeras, S. Likothanassis, J. Gialelis and S. Koubias, Workflow - Coordinated Integration of Enterprise / Industrial Systems based on a Semantic Service - Oriented Architecture, Proceedings of 10th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation; Catania, Italy, September 19-22, 2005, Volume II, pp

103 Κ ε φ ά λ α ι ο 6 ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ Η χρηστικότητα του ανωτέρω επιχειρηµατικού προτύπου απαιτεί την υλοποίηση µιας συγκεκριµένης αρχιτεκτονικής µε την οποία καθίσταται δυνατό η ολοκλήρωση των διαφορετικών βιοµηχανικών/επιχειρησιακών συστηµάτων που βρίσκονται στα διαφορετικά επίπεδα του εκτεταµένου ιεραρχικού επιχειρησιακού µοντέλου. Στη συνέχεια του κεφαλαίου παρουσιάζονται τα συστήµατα που απαρτίζουν την προτεινόµενη αρχιτεκτονική καθώς και τις λειτουργίες που προσφέρουν ώστε να µπορέσει να εκτελεστεί µια επιχειρησιακή / βιοµηχανική διαδικασία βασισµένη στο προτεινόµενο σηµασιολογικό επιχειρησιακό µοντέλο. οµή Σύστηµα Σηµασιολογικής Ολοκλήρωσης Σε αυτή την ενότητα παρουσιάζεται ένα ενδιάµεσο σύστηµα (mediator) που ονοµάζεται Σύστηµα Σηµασιολογικής Ολοκλήρωσης. Ο βασικός ρόλος του συστήµατος είναι να διαχειριστεί το προαναφερθέν σηµασιολογικό επιχειρησιακό µοντέλο, καθώς επίσης και το αναγκαίο σχέδιο επιχειρησιακής διαδικασίας Ακόµα αναλαµβάνει να συντονίσει την εκτέλεση µιας επιχειρησιακής διαδικασίας µέσω της εφαρµογής των ροών εργασίας [1]. Με αυτό τον τρόπο οι διαδικασίες χωρίζονται σε βήµατα ροής εργασίας που εκτελούν τις σηµασιολογικές υπηρεσίες Ιστού, οι οποίες ανακαλύπτονται µέσω από έναν OWL-S UDDI εξυπηρετητή. Αξίζει σε αυτό το σηµείο να σηµειωθεί ότι οι Paolucci et al.[2, 3] έχουν κάνει εργασία πάνω στην προσθήκη OWL-S περιγραφής Υπηρεσιών Ιστού στο κλασικό UDDI. Επίσης βασισµένη στην προαναφερόµενη εργασία έχει αναπτυχθεί από το Intelligent Software Agents Lab του Carnegie Mellon University η εφαρµογή OWL-S 2 UDDI Converter[4]. Το Σύστηµα Σηµασιολογικής Ολοκλήρωσης αποτελείται από τέσσερα υποσυστήµατα: 95

104 Το Ontology Data Base, το οποίο είναι ένα σύστηµα διαχείρισης βάσεων δεδοµένων όπου οι οντολογίες του επιχειρησιακού µοντέλου αποθηκεύονται σε OWL. To Ontology Mapper είναι ένα υποσύστηµα που περιέχει τα κατάλληλα εργαλεία προς τον χρήστη ώστε να δηµιουργήσει τις κατάλληλες συσχετίσεις µεταξύ των όρων των οντολογιών του προτεινόµενου επιχειρησιακού µοντέλου. Το Workflow Designer που αποτελείται από ένα σχεδιαστικό εργαλείο για τον σχεδιασµό και την σύνταξη των ροών εργασιών χρησιµοποιώντας την σηµασιολογική πληροφορία από το επιχειρησιακό µοντέλο. The Workflow Executor που εµπεριέχει µια µηχανή εκτέλεσης ροών εργασίας Υπηρεσιών Ιστού που αναπαριστώνται στη γλώσσα BPEL4WS και ο ρόλος του είναι να αρχικοποιήσει και να εκτελέσει µια επιχειρησιακή/βιοµηχανική διαδικασία αποτυπωµένη στην αντίστοιχη ροή εργασίας. Το παρακάτω σχήµα αποτυπώνει την αρχιτεκτονική του προτεινόµενου Σύστηµατος Σηµασιολογικής Ολοκλήρωσης, παρουσιάζοντας τα υποσυστήµατά του και το είδος της πληροφορίας που ανταλλάζουν. 96

105 Σχήµα 11: Αρχιτεκτονική Συστήµατος Σηµασιολογικής Ολοκλήρωσης Λειτουργία Συστήµατος Σηµασιολογικής Ολοκλήρωσης Η λειτουργία Ολοκλήρωσης του προτεινόµενου Συστήµατος Σηµασιολογικής Ολοκλήρωσης αποτελείται από τρεις διακριτές φάσεις: Φάση Συσχέτισης (Mapping Phase) Φάση Σχεδίασης Ροής Εργασίας (Workflow Design Phase) 97

106 Φάση Εκτέλεσης Ροής Εργασίας (Workflow Execution Phase. ) Για την καλύτερη κατανόηση των λειτουργιών που γίνονται σε κάθε φάση, η ανάλυση τους παρακάτω ακολουθείται από διαγράµµατα use case της UML. Για τη διευκόλυνση της παρουσίασης ορίζεται µια UML οντότητα, ο Χρήστης. Ο Χρήστης είναι µια οντότητα, ο οποίος προσφέρει λειτουργίες στο σύστηµα ή χρησιµοποιεί κάποιες από τις λειτουργίες του. Μια οντότητα Χρήστη µπορεί να είναι είτε κάποιο πραγµατικό πρόσωπο, είτε κάποιο υποσύστηµα. Σε αυτό το σηµείο είναι καλό να αναφερθεί ότι οι οντολογίες υλοποιούνται µε το εργαλείο Protégé [5] και συγκεκριµένα µε τα υποσυστήµατα (Plug-In) Protégé-OWL 3.2 και OWL-S Editor Protégé. Οι οντολογίες υλοποιούνται και αποθηκεύονται σύµφωνα µε το OWL πρότυπο. Στην συνέχεια τα αρχεία των οντολογιών και κάποιες συνοδευτικές και περιγραφικές πληροφορίες αποθηκεύονται στην βάση δεδοµένων του υποσυστήµατος Ontology Data Base ώστε να είναι διαθέσιµες για το Σύστηµα Σηµασιολογικής Ολοκλήρωσης Φάση Συσχέτισης Κατά τη διάρκεια της Φάσης Συσχέτισης, το Ontology Mapper χρησιµοποιείται από τον χρήστη ώστε να ορίσει τις συσχετίσεις µεταξύ των διάφορων οντολογιών του επιχειρησιακού µοντέλου, όπως αυτές αναφέρθηκαν παραπάνω. Το Ontology Mapper ανακτά τη σηµασιολογική πληροφορία από το Ontology Data Base και το OWL-S UDDI και παράγει ένα αρχείο σε XML δοµή όπου ορίζονται οι συσχετίσεις. Το αρχείο αυτό αποθηκεύεται σε εσωτερικά στο Ontology Mapper και µπορεί να ανακτηθεί από τα υπόλοιπα υποσυστήµατα µε SOAP πρωτόκολλο (Υπηρεσίες Ιστού). Οι συσχετίσεις που µπορούν να γίνουν στο Ontology Mapper είναι τριών ειδών: 1. Enterprise Ontology Domain Ontology 2. Domain Ontology Domain Ontology 98

107 3. Domain Ontology Semantic Web Services Στο παρακάτω UML περιγράφεται η λειτουργία της Φάσης Συσχέτισης Σχήµα 12: Φάση Συσχέτισης Φάση Σχεδίασης Ροής Εργασίας Στη Φάση Σχεδίασης Ροής Εργασίας γίνεται η σχεδίαση της επιχειρησιακής διαδικασίας που πρόκειται να εκτελεστεί στο επιχειρησιακό/βιοµηχανικό περιβάλλον. Το υποσύστηµα Workflow Designer συγκεντρώνει όλη την σηµασιολογική πληροφορία που υπάρχει στο σύστηµα από τα Ontology Data Base, OWL-S UDDI server καθώς και τις συσχετίσεις από το Ontology Mapper και την παρουσιάζει στον χρήστη σε µια φιλική προς αυτόν µορφή. Η φιλικότητα προς τον χρήστη απαιτεί η παραπάνω πληροφορία να παρουσιαστεί στον χρήστη σε µια απλή και διαφανή τρόπο, δηλαδή ότι δεν θα παρουσιαστεί καµιά πληροφορία αναφορικά µε τον τεχνικές λεπτοµέρειες εκτέλεσης µιας υπηρεσίες ιστού ή αυστηροί οντολογικοί ορισµοί. Άντ αυτού ο χρήστης θα µπορεί να συντάξει την επιχειρησιακή διαδικασία χρησιµοποιώντας στοιχεία όπως ρόλοι, επιχειρησιακά/βιοµηχανικά συστήµατα, τµήµατα, τύπους δεδοµένων και λειτουργίες/υπηρεσίες. Επίσης, το Workflow Designer χρησιµοποιεί τις βασικές δοµές 99

108 της BPEL όπως sequences, flows και condition branches, ώστε να είναι πιο εύκολη στην συνέχεια η µετατροπή του σε BPEL4WS όπως θα παρουσιαστεί παρακάτω. Το αρχείο µε τη επιχειρησιακή διαδικασία σε µορφή ροής εργασίας αποθηκεύεται τοπικά στο Workflow Designer. Στο παρακάτω UML διάγραµµα αναπαριστάται η λειτουργία της Φάσης Σχεδίασης Ροής Εργασίας Σχήµα 13: Φάση Σχεδίασης Ροής Εργασίας Φάση Εκτέλεσης Ροής Εργασίας Η Φάση Εκτέλεσης Ροής Εργασίας ενεργοποιείται από τον χρήστη όταν υπάρχει απαίτηση για την εκτέλεση µιας επιχειρησιακής / βιοµηχανικής διαδικασίας. Το Workflow Executor ανακτά το XML αρχείο της ροής εργασίας από το Workflow Designer και την απαραίτητη σηµασιολογική πληροφορία του επιχειρησιακού µοντέλου από τα Ontology Mapper, Ontology Data Base και OWL-S UDDI και συντάσσει «onthe-fly» το αντίστοιχο BPEL4WS αρχείο. Υπάρχουν κάποια βήµατα που ακολουθούνται ώστε να δηµιουργηθεί το BPEL4WS αρχείο: Βήµα 1: Όλες οι ιδιότητες των οντολογιών που χρησιµοποιούνται στη ροή εργασίας δηλώνονται ως µεταβλητές (workflow variables). 100

109 Βήµα 2: Για κάθε ακολουθία στην σχετισµένη ροή εργασίας µια αντίστοιχη BPEL4WS Sequence δηµιουργείται σύµφωνα µε τις αντίστοιχες µεθόδους υπηρεσιών ιστού και µεταβλητές που ορίζονται στο αρχείο συσχετίσεων και µε τους περιορισµούς (conditions) που έχουν τεθεί στη ροή εργασίας. Βήµα 3: Όλες οι BPEL4WS Sequences που δηµιουργήθηκαν στο προηγούµενο βήµα συντάσσονται σύµφωνα µε τη σχεδιασµένη ροή εργασίας ώστε να παραχθεί ένα ή περισσότερα BPEL4WS flow που θα αποτελούν και το τελικό BPEL4WS αρχείο. Το παραγόµενο BPEL4WS προωθείται στη µηχανή εκτέλεσης BPEL4WS όπου αρχικοποιείται και διαχειρίζεται η εκτέλεση της επιχειρησιακής / βιοµηχανικής διαδικασίας. Η λειτουργία της Φάσης Εκτέλεσης Ροής Εργασίας φαίνεται στο παρακάτω UML σχεδιάγραµµα. Σχήµα 14: Φάση Εκτέλεσης Ροής Εργασίας 101

110 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 6 [1]. Kostas Votis, Bill Vassiliadis, Christos Alexakos, Spiros Likothanassis, Athanassios Tsakalidis, Workflow Coordination in Grid Networks for Supporting Enterprise-wide Business Solutions, Proceeding of the IADIS International Conference e-commerce 2004, December 14-16, 2004, Lisbon, Portugal, pp [2]. M. Paolucci, T. Kawamura, T. R. Payne, and K. Sycara, "Importing the Semantic Web in UDDI," in Proceedings of Web Services, E-business and Semantic Web Workshop, [3]. N. Srinivasan, M. Paolucci, and K. Sycara, "Adding OWL-S to UDDI, implementation and throughput," in First International Workshop on Semantic Web Services and Web Process Composition (SWSWPC 2004) 6-9, 2004, San Diego, California, USA. [4]. OWL-S 2 UDDI Converter, Intelligent Software Agents Lab, Carnegie Mellon University, [5]. Protégé ontology editor and knowledge-base framework, Stanford Medical Informatics, Stanford University School of Medicine, 102

111 Κ ε φ ά λ α ι ο 7 ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ Το προτεινόµενο σηµασιολογικό επιχειρησιακό µοντέλο σε συνδυασµό µε την προτεινόµενη αρχιτεκτονική σκοπεύει στην ολοκλήρωση των βιοµηχανικών/επιχειρησιακών συστηµάτων ώστε να διευκολύνει στις διεξαγωγή των εκάστοτε επιχειρησιακών διαδικασιών. Στο παρόν κεφάλαιο παρουσιάζεται ως παράδειγµα την εκτέλεση της επιχειρησιακής διαδικασίας «Παραγγελίας-Παραγωγής» ώστε να γίνει πιο κατανοητή η προσέγγιση που προτείνει η παρούσα εργασία. ιαδικασία Παραγγελίας-Παραγωγής Η διεργασία «Παραγγελίας-Παραγωγής» περιλαµβάνει όλες τις ενέργειες που παίρνουν µέρος και τις αποφάσεις που λαµβάνονται σε µια επιχείρηση, από τη στιγµή που δέχεται ένα αίτηµα από κάποιον πελάτη µέχρι την ολοκλήρωση αυτού του αιτήµατος και την παραγωγή των προϊόντων. Σε αυτά συµπεριλαµβάνονται όλες οι εσωτερικές διεργασίες που πραγµατοποιούνται σε διάφορα τµήµατα της επιχείρησης, όπως αυτά θα περιγραφούν παρακάτω, και που το καθένα από αυτά έχει αποθηκευµένες πληροφορίες για ξεχωριστούς τοµείς (π.χ. τοµέας διαχείρισης πόρων, τοµέας εξασφάλισης ποιότητας, τοµέας απογραφής προϊόντων κτλ.). Οι λειτουργίες που πραγµατοποιούνται σχετίζονται κυρίως µε τον βιοµηχανικό έλεγχο, όπως είναι η τεχνική υποστήριξη της διεργασίας, λειτουργίες ελέγχου και προγραµµατισµός λειτουργιών. Για τις ανάγκες του συγκεκριµένου παραδείγµατος δηµιουργήθηκε µια ροή εργασίας αποτυπώνοντας την διαδικασία «Παραγγελίας-Παραγωγής» που θα υλοποιηθεί. Η ροή εργασίας της διαδικασίας χωρίζεται σε πέντε στάδια: Το 1 ο στάδιο είναι η Αρχικοποίηση του Αιτήµατος (Initialize Order Request), το 2 ο είναι ο Προγραµµατισµός Παραγωγής (Production Schedule), το 3 ο είναι Προ-Παραγωγικές Ενέργειες (Preproduction Actions), το 4 ο στάδιο είναι η Εκτέλεση Παραγωγής (Execute Production) και το 5 ο 103

112 στάδιο είναι Μετα-Παραγωγικές Ενηµερώσεις στα Συστήµατα (After Production Systems Updates). Αναλυτικά η ροή εργασία φαίνεται στο παρακάτω σχήµα. Σχήµα 15: ιεργασία Παραγγελίας-Παραγωγής 104

113 οµή της Ε ιχείρησης και Συστήµατα Η επιχείρηση που θεωρείται για τις ανάγκες του παρόντος παραδείγµατος είναι δοµηµένη σε ξεχωριστά τµήµατα που το καθένα ανήκει σε ένα από τα επίπεδα του επιχειρησιακού µοντέλου. Κάθε τµήµα χρησιµοποιεί κάποια υπολογιστικά συστήµατα, είτε πληροφοριακά συστήµατα (π.χ. ERP, CRM) είτε συστήµατα παραγωγής (π.χ. OPC) που διαθέτουν λογισµικό. Όλα τα συστήµατα δεν διαθέτουν κανένα δίαυλο επικοινωνίας µεταξύ τους και δεν είναι συνδεδεµένα µε κάποιον κεντρικό υπολογιστικό σύστηµα. Για κάθε ένα σύστηµα αναπτύχθηκε το κατάλληλο λογισµικό (script) ώστε να διατεθούν οι βασικές λειτουργίες του καθενός ως υπηρεσίες ιστού µέσα από το επιχειρησιακό δίκτυο. Στη συνέχεια παρουσιάζουµε τα τµήµατα και τα συστήµατα που διαθέτουν. Στο επίπεδο του Enterprise της επιχείρησης υπάρχουν δυο τµήµατα: το Τµήµα Πωλήσεων (Selling Department) και το Τµήµα Υπολογισµού Κόστους Προϊόντων (Product Cost Accounting Department). Το Τµήµα Πωλήσεων διαθέτει το σύστηµα CRM όπου είναι υπεύθυνο για τη λήψη ενός αιτήµατος προς την επιχείρηση, είναι ουσιαστικά ο σύνδεσµός της µε τον εξωτερικό κόσµο. Το αίτηµα που λαµβάνει, αφορά τον κωδικό του αιτήµατος, τον κωδικό του πελάτη, τον κωδικό του προϊόντος και την ζητούµενη ποσότητα. Έτσι, η µόνη λειτουργία που διατίθεται γι αυτό το τµήµα είναι η get_order που δέχεται το µήνυµα του πελάτη σαν είσοδο και σαν έξοδο έχει τα order_id, quantity_id, product_id και customer_id, δηλαδή τους κωδικούς αιτήµατος, προϊόντος, ποσότητας και πελάτη αντίστοιχα. Μερικά ή όλα από αυτά τα δεδοµένα εξόδου χρησιµοποιούνται σαν είσοδος στις περισσότερες από τις λειτουργίες όλων των υπολοίπων τµηµάτων. Το Τµήµα Υ ολογισµού Κόστους Προϊόντων διαθέτει το σύστηµα PCAIS που υπολογίζει το κόστος µετά από µια επιχειρησιακή διαδικασία. Είναι πληροφορίες που αφορούν την τρέχουσα χρήση και αποτελέσµατα που σχετίζονται µε συγκεκριµένης παραγωγής δραστηριότητες (production_cost, production_performance). Αυτό περιλαµβάνει υλικά, απαιτούµενες ώρες εργασίας, ενέργεια και χρησιµοποίηση εξοπλισµού. Τα αποτελέσµατα 105

114 µπορεί να προέρχονται από προϊόντα, υπο-προϊόντα, µετα-προϊόντα ή τεµάχια. Περιλαµβάνει πληροφορίες για τους στόχους απόδοσης της παραγωγής όσον αφορά τους πόρους που σχετίζονται µε ένα προϊόν ή µια διαδικασία. Εδώ διατίθεται η λειτουργία get_production_cost_objectives που λαµβάνει σαν είσοδο τα order_id, product_id και quantity και σαν έξοδο δίνει ένα µήνυµα επιβεβαίωσης High ή Low. Επίσης υπάρχει η λειτουργία send_production_performance_cost που έχει σαν είσοδο τα δεδοµένα order_id, production_cost και production_performance και σαν έξοδο ένα µήνυµα επιβεβαίωσης 0 ή 1. Οι είσοδοι production_cost και production_performance είναι δεδοµένα που λαµβάνονται κατά τη διάρκεια εκτέλεσης από το τµήµα PCIS, τη λειτουργία get_production_performance_cost. Στο Plant επίπεδο της βιοµηχανίας υπάρχουν έξι τµήµατα τα οποία διαδραµατίζουν διαφορετικό ρόλο στη διαδικασία ελέγχου παραγωγής. Το Τµήµα Προγραµµατισµού Παραγωγής (Production Scheduling Dept) που διαθέτει ένα PSIS (Production Scheduling Information System) το οποίο είναι υπεύθυνο για τον προγραµµατισµό της παραγωγής. Ορίζει τις τρέχουσες διαθέσιµες, επιτεύξιµες και µη επιτεύξιµες δυνατότητες της. Αυτές περιλαµβάνουν το προσωπικό (personnel), τον εξοπλισµό (equipment), τους πόρους (material) και την ενέργεια (energy). Ο προγραµµατισµός παραγωγής κατασκευάζεται από ένα ή περισσότερα αιτήµατα παραγωγής που σχετίζονται µε έναν αριθµό πελάτη (customer id). Καθένα από αυτά περιέχει πληροφορίες σχετικά µε το ποιο προϊόν θα κατασκευαστεί, την ποσότητα και την ηµεροµηνία κατασκευής. Έτσι, υπάρχει στο τµήµα αυτό µια λειτουργία, η get_production_schedule που λαµβάνει σαν είσοδο τα στοιχεία personnel, equipment, energy, order_id, quantity και product_id, τα µελετά και η έξοδός της περιλαµβάνει τα δεδοµένα product_id, quantity, start_production και end_production. Τα δύο τελευταία είναι πληροφορίες όσον αφορά την ηµεροµηνία έναρξης και τερµατισµού της παραγωγής. Το τµήµα αυτό διαθέτει επίσης µια λειτουργία σχετικά µε την τρέχουσα κατάσταση παραγωγής καθώς και τα αποτελέσµατα ολοκληρωµένης παραγωγής (production_resources, made_quantity) από την εκτέλεση του σχεδίου, δηλαδή τι κατασκευάστηκε, σε ποια ποσότητα, πώς κατασκευάστηκε (κατανάλωση ενέργειας, 106

115 παράµετροι ποιότητας κτλ.), πότε κατασκευάστηκε. Η λειτουργία είναι η send_production_form_plan που λαµβάνει σαν είσοδο τα order_id, made_quantity, product_id και production_resources και σαν έξοδο δίνει µια απάντηση 0 ή 1 σαν επιβεβαίωση ότι στάλθηκαν οι πληροφορίες. Το Τµήµα Ελέγχου Πόρων και Ενέργειας (Material/Energy Control Dept) υποστηρίζεται από το υπολογιστικό σύστηµα MECIS (Material/Energy Control Information System). Το MECIS διαπραγµατεύεται ζητήµατα πόρων, υλικών και ενέργειας σύµφωνα µε τις απαιτήσεις του πελάτη. Συγκεκριµένα, είναι απαιτήσεις που χρειάζονται για προγραµµατισµένη ή ήδη εκτελέσιµη παραγωγή. Αυτές µπορεί να είναι ζητήµατα διάθεσης πόρων, κρατήσεις για συγκεκριµένα υλικά, ενδείξεις όσον αφορά την τρέχουσα κατανάλωση, απαλλαγή από κρατήσεις ή ρυθµίσεις για την κατανάλωση. Εδώ συγκαταλέγονται οι πόροι και η ενέργεια που υπάρχουν ήδη στην επιχείρηση και µπορούν να χρησιµοποιηθούν για βραχυπρόθεσµα αιτήµατα. Αυτές οι πληροφορίες διαχειρίζονται ακατέργαστα υλικά. Έτσι, στο τµήµα αυτό υπάρχει µια λειτουργία, η get_stmer_confirmation που έχει σαν είσοδο τα order_id, product_id, quantity, start_production, end_production και BOM (Bill Of Materials) και δίνει ως έξοδο µια απάντηση 0 ή 1 σαν επιβεβαίωση ότι λήφθηκαν οι ζητούµενες πληροφορίες. Το Τµήµα Εξασφάλισης Ποιότητας (Quality Assurance Dept) µε το σύστηµα QAIS (Quality Assurance Information System) διαπραγµατεύεται ζητήµατα εξασφάλισης ποιότητας σύµφωνα πάντα µε τις απαιτήσεις του πελάτη. Εδώ βρίσκονται οι τιµές συγκεκριµένων χαρακτηριστικών του προϊόντος που ικανοποιούν τις ανάγκες του πελάτη (customer_requirements). Μπορεί να περιλαµβάνονται και κάποιες διαδικαστικές προδιαγραφές καθώς και ιδιότητες των υλικών. Αυτή η πληροφορία εξάγεται από τις διαδικασίες παραγωγής. Σχετίζονται είτε µε συγκεκριµένα προϊόντα ή µε ανάγκες παραγωγής και περιλαµβάνουν ειδικές τεχνικές παραµέτρους ποιότητας (production_stands) προκειµένου να ακολουθηθεί η συγκεκριµένη πολιτική εξασφάλισης ποιότητας. Τέτοια δεδοµένα µπορεί να είναι: προφίλ διάστασης προϊόντος, προφίλ θερµοκρασίας κτλ. Σ αυτό το τµήµα είναι επίσης που λαµβάνονται τα αποτελέσµατα από τους ελέγχους Εξασφάλισης Ποιότητας που έχουν πραγµατοποιηθεί λαµβάνοντας υπόψιν 107

116 τα δεδοµένα της διαδικασίας. Έτσι, οι λειτουργίες που διατίθενται είναι η get_stand_customer_req και η get_production_quality_confirmation. Η πρώτη λαµβάνει στην είσοδό της τα στοιχεία order_id, product_id, quantity και customer_id και δίνει στην έξοδο τα production_stands και customer_req. Η δεύτερη, η get_production_quality_confirmation λαµβάνει σαν είσοδο τα στοιχεία order_id και production_process_data και στην έξοδο δίνει απλά ένα µήνυµα (OK ή NOT OK) για να επιβεβαιώσει ότι λήφθηκαν ή δε λήφθηκαν οι απαραίτητες πληροφορίες. Το δεδοµένο production_process_data είναι ένα δεδοµένο αποτέλεσµα από έναν έλεγχο αισθητήρων και λαµβάνεται από το τµήµα OPC-MODULE και συγκεκριµένα από την έξοδο της λειτουργίας get_sensors_reading. Το Τµήµα Α ογραφής Προϊόντων (Product Inventory Control Dept) χρησιµοποιεί το PICIS (Product Inventory Control Information System) που διαχειρίζεται την απογραφή προϊόντων που προκύπτουν από τις διεργασίες. Αυτή η πληροφορία εξάγεται από τις επιχειρησιακές διαδικασίες. Σχετίζεται είτε µε συγκεκριµένα προϊόντα είτε µε αποτελέσµατα παραγωγής (production_quantity) και σε αυτή την περίπτωση περιλαµβάνονται τα παραδοτέα προϊόντα. Η λειτουργία που διατίθεται είναι η send_production_finished_products και λαµβάνει σαν είσοδο τα δεδοµένα order_id, product_id και production_quantity και στην έξοδο δίνει ένα µήνυµα 0 ή 1 για να επιβεβαιώσει την αποστολή δεδοµένων. Το στοιχείο production_quantity δείχνει την ποσότητα που παράχθηκε και λαµβάνεται από το τµήµα PCIS από την λειτουργία get_production_finished_products. Το Τµήµα Συντήρησης (Maintenance Dept) όπου µε το MMIS (Maintenance Management Information System) διαπραγµατεύεται ζητήµατα διατήρησης προϊόντων ορίζοντας και διαχειρίζοντας τις λειτουργίες συντήρησης. Μπορεί να είναι ένα σχεδιασµένο αίτηµα που προέκυψε από ένα συνηθισµένο πρόγραµµα συντήρησης ή ένα µη σχεδιασµένο αίτηµα από ένα µη σχεδιασµένο γεγονός όπως είναι η βλάβη κάποιου εξοπλισµού. Περιλαµβάνει ολοκλήρωση κάποιας τυπικής καθηµερινής διαδικασίας ή προγραµµατισµένες και µη προγραµµατισµένες ενέργειες διατήρησης. Η λειτουργία που διατίθεται είναι η get_maintenance_confirmation και λαµβάνει σαν είσοδο το 108

117 diagnostic_tests_results και σαν απάντηση δίνει ένα µήνυµα επιβεβαίωσης OK ή NOT OK. Το Τµήµα Ελέγχου Παραγωγής (Production Control Dept) µε το PCIS (Production Control Information System) το οποίο διαχειρίζεται την παραγωγή των προϊόντων. Τα αποτελέσµατά του χρησιµοποιούνται από τα υπόλοιπα τµήµατα, είναι το βασικότερο πληροφοριακό σύστηµα και παρέχει ποικίλες λειτουργίες. Παρακάτω παρουσιάζονται οι διαθέσιµες λειτουργίες: Η get_production_capability λαµβάνει σαν είσοδο τα order_id, quantity, product_id και δίνει στην έξοδο τα δεδοµένα personnel, equipment, energy τα οποία όπως αναφέρθηκε πριν χρειάζονται ως είσοδο στην get_production_schedule του τµήµατος PSIS. Η λειτουργία send_production_schedule παίρνει σαν είσοδο τα order_id, product_id, quantity, start_production, end_production και δίνει στην έξοδο ένα µήνυµα (0 ή 1) επιβεβαίωσης ότι τα δεδοµένα στάλθηκαν σωστά. Η λειτουργία get_production_from_plan έχει σαν είσοδο το order_id και σαν έξοδο τα made_quantity, product_id, production_resources, τα οποία είναι απαραίτητα για να εκτελεστεί η send_production_from_plan του τµήµατος PSIS. Επίσης, διατίθεται η λειτουργία get_bom η οποία µε είσοδο το order_id βγάζει σαν έξοδο το BOM, µια µεταβλητή που δίνει το λογαριασµό υλικών και είναι απαραίτητη στην είσοδο της λειτουργίας get_stmer_confirmation του τµήµατος MECIS. Υπάρχει µια λειτουργία send_stmer_confirmation που έχει σαν είσοδο τα order_id και confirmation και σαν έξοδο ένα µήνυµα επιβεβαίωσης αποστολής 0 ή 1. Το στοιχείο confirmation είναι ακριβώς η έξοδος της get_stmer_confirmation του τµήµατος MECIS. Η send_stand_customer_req µε είσοδο τα order_id, production_stands, customer_req δίνει στην έξοδο ένα µήνυµα επιβεβαίωσης αποστολής 0 ή 1. Όπως και στην προηγούµενη λειτουργία, έτσι κι εδώ τα στοιχεία εισόδου production_stands, customer_req διατίθενται από την έξοδο της get_stand_customer_req του τµήµατος QAIS. Υπάρχει µια λειτουργία send_production_quality_confirmation που µε είσοδο τα order_id, production_quality_confirmation δίνει ένα µήνυµα επιβεβαίωσης αποστολής 0 ή 1. Όµοια το δεδοµένο production_quality_confirmation παρέχεται από την έξοδο της λειτουργίας get_production_quality_confirmation του τµήµατος QAIS. Η λειτουργία send_production_cost_objectives µε είσοδο τα order_id, production_cost_objectives 109

118 δίνει έξοδο ένα µήνυµα επιβεβαίωσης αποστολής 0 ή 1. Όµοια κι εδώ το στοιχείο production_cost_objectives η λειτουργία το προµηθεύεται από την έξοδο της get_production_cost_objectives του PCAIS. ιατίθεται και η λειτουργία get_production_performance_cost που µε είσοδο το order_id δίνει έξοδο τα δεδοµένα production_cost, production_performance που όπως αναφέρθηκε πριν αποτελούν την είσοδο στη λειτουργία send_production_performance_cost του τµήµατος PCAIS. Άλλη µια λειτουργία που παρέχεται είναι η get_production_finished_products που µε είσοδο το order_id δίνει στην έξοδο τα product_id, production_quantity που χρειάζονται ως είσοδο στην λειτουργία send_production_finished_products του τµήµατος PICIS. Η send_maintenance_confirmation έχει ως είσοδο τα order_id, maintenance_confirmation και στην έξοδο δίνει ένα µήνυµα επιβεβαίωσης αποστολής 0 ή 1. Η λειτουργία get_initialization_production µε είσοδο το order_id έχει έξοδο τα product_id, scheduled_quantity, scheduled_start, scheduled_end, production_specs, actuators_settings. Από αυτά τα αποτελέσµατα, τα production_specs, actuators_settings χρησιµοποιούνται ως είσοδος στη λειτουργία initialize_production του τµήµατος OPC- MODULE. Υπάρχει µια λειτουργία get_diagnostic_tests που µε είσοδο το order_id δίνει έξοδο το diagnostic_tests_results που χρησιµοποιείται ως είσοδος στη λειτουργία execute_diagnostic_tests του τµήµατος OPC-MODULE. Τέλος, διατίθεται η send_sensors_reading που µε είσοδο τα order_id, production_results δίνει στην έξοδο ένα µήνυµα επιβεβαίωσης αποστολής 0 ή 1. Στο πιο χαµηλό επίπεδο της βιοµηχανίας, στο Shop-Floor, υπάρχει το Τµήµα Παραγωγής όπου διαθέτει ένα πλήθος από µηχανές, ροµπότ, βραχίονες κ.τ.λ.. Αυτές οι συσκευές παραγωγής ελέγχονται από OPC συστήµατα τα οποία επικοινωνούν µε το OPC- MODULE, που είναι ένα πρόσθετο λογισµικό που επιτρέπει την ρύθµιση των OPC µε την χρήση Υπηρεσιών Ιστού. Το OPC-MODULE διαπραγµατεύεται ζητήµατα ελέγχου κατά τη διάρκεια µιας επιχειρησιακής διαδικασίας. Ελέγχει τη λειτουργία του εξοπλισµού, σταθεροποιεί τις µεταβλητές της διαδικασίας σε συγκεκριµένα λειτουργικά σύνολα (production_specs, actuators_settings), δηµιουργεί ειδικές ρουτίνες για συνθήκες εξαιρέσεων, διατηρεί τη λειτουργία σύµφωνα µε κάποια πρότυπα ή προδιαγραφές του πελάτη, απαντάει σε επείγοντα αιτήµατα χειριστών και µηχανικών διαδικασίας. Λαµβάνει 110

119 πραγµατικού χρόνου φυσικές µετρήσεις (µέσω OPC server ή άλλου ισοδύναµου µηχανισµού). Σταθεροποιεί τις µεταβλητές της διαδικασίας σε συγκεκριµένα λειτουργικά σύνολα, προσπαθώντας έτσι να διατηρεί συνεχώς τη βέλτιστη λειτουργία του τοµέα παραγωγής σύµφωνα µε κάποιες προδιαγραφές προϊόντος, ποιότητα συστήµατος, αρχές ενέργειας, περιορισµούς εξοπλισµού, απαιτήσεις των χειριστών, επείγουσες συνθήκες, χειρισµούς εξαιρέσεων κτλ. Εκτελεί τοπικούς διαγνωστικούς ελέγχους (diagnostic_tests_results) και άλλες παρόµοιες δοκιµασίες µε σκοπό να εξασφαλίσει την υγιή κατάσταση των εξοπλισµών. Σε περίπτωση ασυµφωνίας, δηµιουργούνται συγκεκριµένα γεγονότα σε συγκεκριµένα τµήµατα χειριστών. Αλλιώς, θέτει και προωθεί στο µέλλον στο κατάλληλο προσωπικό τυπικές αναφορές. Εδώ διατίθεται η λειτουργία initialize_production που έχει σαν είσοδο τα order_id, product_id, scheduled_quantity, scheduled_start, scheduled_end, production_specs, και actuators_settings και δίνει έξοδο ένα µήνυµα επιβεβαίωσης 0 ή 1. Υπάρχει η λειτουργία execute_diagnostic_tests που έχει σαν είσοδο τα diagnostic_tests και στην έξοδο δίνει το diagnostic_tests_results (το diagnostic_tests λαµβάνεται από τη λειτουργία get_diagnostic_tests του PCIS). Επίσης διατίθεται η get_production_status που έχει είσοδο το order_id και έξοδο ένα µήνυµα Running ή Finished ανάλογα µε το αν ολοκληρώθηκε ή όχι η διαδικασία. Τέλος, υπάρχει η λειτουργία get_sensors_reading που έχει είσοδο το order_id και έξοδο το production_results. Στο παρακάτω σχήµα αποτυπώνεται η δοµή της βιοµηχανίας του παραδείγµατος, τα τµήµατα και τα πληροφοριακά συστήµατα που διαθέτει και τη πληροφορία θα πρέπει να ανταλλαχθεί µεταξύ τους σύµφωνα µε το πρότυπο ANSI/ISA 95[1, 2] ώστε να εκτελεστεί µια οποιαδήποτε επιχειρησιακή διαδικασία. 111

120 Σχήµα 16: Επιχειρησιακή οµή και Ανταλλασσόµενη Πληροφορία σύµφωνα µε ANSI/ISA 95 Στο επόµενο σχήµα αποτυπώνονται όλες οι υπηρεσίες ιστού που παρέχονται από τα επιχειρησιακά/βιοµηχανικά συστήµατα που υπάρχον την επιχείρηση του παραδείγµατος. 112

121 Σχήµα 17: Οι Υπηρεσίες Ιστού των επιχειρησιακών/βιοµηχανικών συστηµάτων ηµιουργία Ε ιχειρησιακού Μοντέλου Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η ολοκλήρωση των επιχειρησιακών συστηµάτων µε σκοπό την αυτοµατοποίηση και έλεγχο των επιχειρησιακών / βιοµηχανικών υπηρεσιών. Η προτεινόµενη προσέγγιση απαιτεί αρχικά την κατασκευή ενός οντολογικού µοντέλου που 113

122 θα περιγράφει την δοµή και την περιγραφή της επιχείρησης/ βιοµηχανίας του παραδείγµατος µε την µεθοδολογία που αναπτύχθηκε σε παραπάνω κεφάλαιο. Για την κατασκευή του οντολογικού µοντέλο χρησιµοποιήθηκε το λογισµικού ανοικτού κώδικα Protégé µε σκοπό να κατασκευαστούν οι απαραίτητες οντολογίες βάση του προτύπου OWL. ηµιουργία Enterprise Ontology Η Enterprise Ontology θα περιέχει τις κλάσεις όπως αυτές αναφέρονται στο κεφάλαιο που αναλύεται η µεθοδολογία. H οντολογία αποτελείται από τις βασικές κλάσεις «Department», «Job» και «Layers», που χαρακτηρίζονται από υποκλάσεις και ιδιότητες. Στα ακόλουθα σχήµατα παρουσιάζεται µια οθόνη από το πρόγραµµα Protégé όπου φαίνονται η δοµή και η ιεραρχία των κλάσεων της Enterprise Ontology. Στη συνέχεια το επόµενο σχήµα δείχνει την οντολογία όπως αυτή έχει αποτυπωθεί από το συνοδευτικό εργαλείο αναπαράστασης OntoViz και φαίνονται οι σχέσεις που έχουν οριστεί στην οντολογία. 114

123 Σχήµα 18: Σύνθεση Enterprise Ontology στο Protégé Σχήµα 19: Enterprise Ontology από το OntoViz Plug-In 115

124 ηµιουργία Domain Ontologies Στο επόµενο βήµα της µεθοδολογίας θα πρέπει να συνταχθούν οι Domain Ontologies για τα τρία επίπεδα της επιχείρησης σύµφωνα µε την δοµή και τους ρόλους που περιγράφτηκαν για το συγκεκριµένο παράδειγµα υλοποίησης. Ακολουθώντας τα βήµατα της µεθοδολογίας ορίζουµε την οντολογία για το Enterprise επίπεδο όπου στις βασικές κλάσεις που έχουν δοθεί για τις Domain Ontologies προστέθηκαν υποκλίσεις και ιδιότητες ώστε να οριστούν τα τµήµατα, τα συστήµατα και η µορφή της πληροφορίας που χρησιµοποιούν ή ανταλλάζουν τα συστήµατα µεταξύ τους. Στο παρακάτω σχήµα φαίνεται η βασική δοµή της οντολογίας που κατασκευάστηκε. Σχήµα 20: Enterprise Domain Ontology 116

125 Ακολουθώντας την ίδια λογική και µεθοδολογία κατασκευάζουµε τις οντολογίες Plant Domain Ontology και Shop_Floor Domain Ontology, που παρουσιάζονται στα ακόλουθα σχήµατα. Σχήµα 21: Plant Domain Ontology 117

126 Σχήµα 22: Shop Floor Domain Ontology Σηµασιολογική Ανα αράσταση Υ ηρεσιών Ιστού Ορίζοντας τις παραπάνω οντολογίες δηµιουργήθηκε µια µοντελοποιηµένη περιγραφή των βασικών πόρων των υπολογιστικών συστηµάτων της επιχείρησης του παραδείγµατος σε µια κατανοητή προς τις µηχανές µορφή που εξασφαλίστηκε µε την χρήση των οντολογιών. Για να υπάρχει όµως µια χρηστική περιγραφή των δυνατοτήτων της επιχείρησης ώστε να είναι δυνατή η σύνταξη µιας επιχειρησιακής διαδικασίας στο µοντέλο αυτό θα πρέπει να συµπεριληφθούν και οι λειτουργίες που µπορούν να εκτελέσουν τα διάφορα συστήµατα σε µορφή υπηρεσιών. Όπως αναφέρθηκε και στο κεφάλαιο που αναλύει το επιχειρησιακό 118

127 σηµασιολογικό µοντέλο που προτείνεται σε αυτή την εργασία οι υπηρεσίες των συστηµάτων περιγράφονται µε τη χρήση της οντολογίας OWL-S. Για την σηµασιολογική αναπαράσταση των Υπηρεσιών Ιστού χρησιµοποιήθηκε το εργαλείο OWL-S Editor[3] που εκτελείτε από το Protégé Το εργαλείο κάνει αυτόµατη µετατροπή του απλού WSDL(Web Services Description Language) αρχείου σε OWL-S αρχείου. Επειδή όµως το WSDL αρχείο δεν περιέχει απαραίτητη σηµασιολογική πληροφορία απαιτείται την προσθήκη επεξηγήσεων και οντολογικών κλάσεων κυρίως στην Service Profile. Ως παράδειγµα, παρατίθεται παρακάτω η µέθοδος get_production_schedule() την οποία παρέχει το σύστηµα PSIS. Στα ακόλουθα σχήµατα φαίνεται αρχικά η αυτόµατη µετατροπή σε OWL-S που κάνει ο OWL-S Editor και στην συνέχεια τα στιγµιότυπα που προστέθηκαν στην κλάση process:hasoutput ώστε να επεξηγηθεί η απάντηση της µεθόδου. Σχήµα 23: Εισαγωγή WSDL στον Protégé OWL-S Editor 119

128 Σχήµα 24: Προσθήκες στην οντολογία OWL-S Ορισµών Συσχετίσεων Σύµφωνα µε την µεθοδολογία που παρουσιάστηκε για την ολοκλήρωση του σηµασιολογικού µοντέλου θα πρέπει να οριστούν και οι συσχετίσεις των όρων τον διάφορων οντολογιών που χρησιµοποιούνται για την περιγραφή της επιχείρησης/βιοµηχανίας. Οι παραπάνω συσχετίσεις αποθηκεύονται σε ένα XML αρχείο ώστε να µπορούν να ανακτηθούν στην συνέχεια από τα επιµέρους συστήµατα της προτεινόµενης αρχιτεκτονικής ολοκλήρωσης. Οι συσχετίσεις που πρέπει να οριστούν στις οντολογίες που αναπτύχθηκαν στις προηγούµενες ενότητες διαχωρίζονται σε τρεις κατηγορίες: 1. Συσχετίσεις Enterprise Ontology Domain Ontologies 120