软件产品线是一种基于大粒度重用的产品开发方式，然而为了获得软件重用所带来的好处，我们首先要开发可重用的软件资源，领域工程则是开发软件可重用组件的重要阶段。并且本体在可重用和可共享方面具有重要的角色作用。本体可以增强开发者，用户，领域专家之间对问题模型的理解能力。本体可以被引入到领域工程，但是在软件产品线领域工程中应用本体存在一个问题，就是如何把本体引入到软件开发过程中。目前，面向对象技术在软件工程中处于主要开发模式，如果把本体应用到实践，我们还需要能够从本体中抽取对象模型的技术方法，从而能够获得广泛的可重用资源集。本文提出基于本体的领域工程，包括两个主要阶段：构建领域本体和从本体中提取对象框架。

作者介绍：王超轶(1982-),男,安徽芜湖,硕士研究生,工程师,主要研究方向: 本体、软件产品线、复用技术
作者通信地址：天津市和平区曲阜道88号王超轶，邮编300042
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1、本体与领域工程
在软件产品线双周期开发模型中分为领域工程和应用工程，而领域工程又分为领域分析，领域设计和领域实现三个阶段[1]，其中领域分析主要是识别、提取，组织和表示领域中的相关知识。领域设计在领域分析的基础上提出领域模型，领域模型主要的任务包括：1）对特定领域问题进行分析和为构造可重用构件提供参考源 2）在统一模型下有利于知识间的共享和沟通。3)为可重用构件的构建提供规格化标准[2]。领域实现则是生产出可被复用的软件组件。因此领域分析在领域工程中处于首要阶段，为后续阶段奠定基础，在软件产品线的开发过程中起到非常重要的作用。
目前比较有影响的领域分析方法有CMU/SEI(卡内基.梅隆大学软件工程研究所)提出的面向特征的领域分析(Feature Oriented Domain Analysis, FODA)方法。Maarit Harsu提出的向族的提取、规范和转换(Family-Oriented Abstraction Specification and Translation, FAST)方法。Tract提出的DSSA方法。James Rumbaugh等提出的重用驱动的软件工程(Reuse-Driven Software Engineering Business, RSEB)方法。产品线软件工程(Product Line Software Engineering, PLSE)方法等
上述的领域分析方法各有特点，其某些过程和阶段也有一定的重叠，在一定程度上，还存在一些不足:
对于异构环境下的知识缺乏规范化表示，如何进行统一化表示，反映相互之间的关系。
对于领域知识缺乏可复用性的表示，如何最大化的复用领域知识，
针对上述问题，本文把本体引入到软件产品线的领域工程的开发过程中，在领域工程中主要发挥以下三个方面的作用：1、作为一种领域模型，领域本体对领域知识进行组织，使其统一规范化，形式化表示，达到知识的可共享和可重用目的。2、领域本体为开发人员对领域知识的理解提供支持，减少对领域知识的理解产生歧义。3、可以从领域本体模型抽取领域知识。
在软件产品线的领域工程，直接面临的是领域分析阶段，领域分析与软件复用紧密相连，目的是为了获得在同一领域可复用的领域知识，然而在领域工程过程中尚存在对领域知识的重复分析获取，缺乏对相似领域知识进行复用，缺乏对领域知识的规范化表示，这些因素降低了软件产品线的产品开发效率。领域知识的复用对软件产品线产品的开发有很重要的作用，要复用领域知识，领域分析人员和软件开发人员之间对领域知识必须达成共识，以避免在领域知识的理解上产生歧义。在这种背景下，本文把本体引入到软件产品线的领域工程中，利用领域本体可以组织领域知识，促进领域知识的规范化和知识的可重用。提高领域工程的效率和效用。下面介绍领域知识的分层本体表示与本体的构建。

2、基于本体的领域工程
本节提出ODE（Ontology-Based Engineering），领域工程与本体方法学的结合。介绍对领域知识采用分层表示，层次式建立领域本体，本体与面向对象之间的映射。
2.1层次式领域本体
从本体的定义可以看出，本体包含概念，关系和公理等几个基本元素，但在构建领域本体时，我们考虑到领域知识有很强的专业性等特点，我们对知识采用更小的粒度表示，在一般本体定义的基础上提出一种层次式的领域本体模型，该模型把领域本体分为元本体，顶层本体，子本体三个层次的知识表示结构。如图2-1所示：
元本体：构建顶层本体和子本体的最小领域本体，是领域知识的基本单元，包括知识基本术语，概念，关系，公理等基本元素。

图2-1本体分层表示结构
顶层本体：顶层本体对领域内公用的知识进行表示和建模，与具体的领域联系密切，顶层本体和元本体一起构建子领域本体，并表示其语义。
子领域本体：子领域本体对领域内更具体的知识进行表示，子领域本体是领域模型的主要组成部分，通过子领域本体可以对领域知识进行形式化推理和建模。层次式的领域本体模型对领域本体的结构、组成及语义关系进行了明确、清晰的定义，为准确表达领域知识奠定了基础，同时也为领域本体的开发方法研究指明了方向。

2.2 本体建立过程
如图所示为本体的建立过程，实体之间的虚线表示相互之间是反复交互的过程，在本体开发过程中主要分为以下几个阶段。本体的需求确定，本体捕获，本体形式化等几个主要活动。

图2-2 本体开发流程步骤

下面简单介绍本体开发各个步骤
（1）确定本体目标和需求：根据所研究的领域来确定本体的应用目标和所需的知识，采取能力问题模型建立相应的本体。
（2）本体捕获：在本体能力的基础上识别领域关键概念和关系。
（3）本体形式化：用形式化的语言来表示捕获的本体。形式化语言应该能精确表示领域知识之间的关系和约束。
（4）本体集成：在本体捕获和形式化阶段，可能会将存在的单个本体通过集成的方式获得新的本体。
（5）本体评价：通过评价来确认是否满足本体能力和特定需求。
（6）文档化：所建立的本体必须文本化归档
以上给出了本体的构建流程，然而在本体捕获阶段，常常需要和领域专家进行交流与沟通，为了更好的理解，我们往往借助图形化的语言来提高与领域专家之间的交流，准确描述本体以及反映本体之间的各种关系，本文介绍用LINGO[3]语言来描述本体， LINGO主要表示领域中的元本体，用节点表达基本概念和相互间关系，图2-3所示给出LINGO的主要表示和部分公理。
图2-4 LINGO主要表示法与部分公理

3、领域本体模型特点：
在领域工程构建领域本体模型，不仅能对领域知识进行更全面的分析与提取，而且提高领域知识的共享与复用，本体模型与面向对象模型相比还具有以下几大特点。
（1）表达能力强： 本体不仅能对领域内的概念知识进行规范化表示，而且还能通过本体来反映知识概念间的相互关系
（2）语义表达能力： 本体模型对领域知识概念采用层次化表示，不仅表示领域概念之间的关系，而且明确化和形式化的描述各自的语义。
（3）形式化分析和推理： 领域本体采用一阶谓词逻辑进行形式化表达，可以对领域模型进行一致性、准确性的分析和推理
(4)表示形式丰富： 本体模型根据形式化程度的不同可以分为完全非形式化本体、半形式化本体、形式化本体等类型，相应的可以用自然语言、图形化语言、逻辑语言来描述领域本体模型。

4、本体模型到面向对象模型的转换
如果我们需要一个基于对象的可复用体系框架，那么我们需要获得一种能够从本体模型向对象模型转换的方法，该方法应该是一系列转换规则的集合，包含映射规则，转换模式，变换约束等[4]。领域本体包括：概念，关系，属性和角色，而面向对象包括：类，联系，属性和方法，要实现本体与面向对象的转换，则应该能从它们所包含的元素分别进行映射。本节首先介绍本体与对象之间的一般转换规则，然后运用一阶谓词逻辑语言，集合论和关系代数等知识形式化阐述本体与对象之间的转换。

一般转换规则包括以下几条：
规则1:本体中的概念可以转换到对象模型中的类，如职员(employee)概念，可以转换到职员类(employee);
规则2:本体中的概念之间的关系，可以转换成对象模型中的类之间的关系，如概念“职员”和“部门”之间的关系“人事关系”，这个关系可以转换到对象模型中的“人事关系”。