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清华大学学报 -自然科学版.
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*%%>年 第 (>卷 第 "$期
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基于案例推理的知识管理咨询系统
王 君= 潘 星= 李 静= 刘 鲁
-北京航空航天大学 经济管理学院=北京 $%%%C+.
收稿日期E*%%>&%*&*C
基金项目E国家自然科学基金资助项目 -F%(%$%%$.
作者简介E王君-$D>D&.=男-汉.=辽宁=副教授G
H&I72AEJ234BK734LM677B<N6B:3
摘 要E在分析基于案例推理技术特点和知识管理咨询系统含义的基础上!提出了基于案例推理的知识管理咨询
系统架构!并分析了架构的组成!给出了基于案例推理的知识管理咨询系统的定义"研究了实现系统所采用的案例
知识表示#检索#存储和案例学习等关键技术"依据提出的架构及其关键技术!企业易于实现其知识管理咨询系统!
从而有效地支持知识重用和知识创新!提高知识管理的有效性!以及知识资源的共享和充分运用"
关键词E知识管理咨询系统$基于案例推理$案例知识表示$案例检索$相似度
中图分类号EO*FP0Q$C* 文献标识码ER
文章编号E$%%%&%%’(-*%%>."$&%DD%&%>
STUVWXYZX[\T\ZX[XT]^UT_‘W]\]aUT_b_]X[c\_XYUTdef]X^gTUWUZaX_
hijklmn=oijpqnr=stlqnr=stusm
-v^gUUWUwx^UTU[a^\TYy\T\ZX[XT]=eXaz\TZ{Ta|X}_a]b=eXa~aTZ!"""#$=dgaT\.
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12I2A7*2’,I7’:5
随着知识逐渐成为各类组织中的重要的资源=
知识管理已经在国内外学术界和企业界中引起了广
泛的关注0$=*1G知识管理实际上就是指系统的2有组
织地对信息予以处理的规定过程0$1G不难看出=实施
知识管理能够提高企业对知识的使用效率和知识创
新能力=尤其对于那些依靠知识来获益的咨询企业=
知识管理显得更为重要0*1=为此=许多咨询企业开
始了知识管理项目或着手建立知识管理系统0*=+1G其
中=文0$1和文0+1分别定义知识管理系统=讨论了有
关知识管理的过程和信息技术在知识管理中的作用
问题P文0(1研究了面向过程的知识管理系统=提出
了定义和实现基于知识管理服务的知识管理系统的
(30H方法P文0’1和文0>1分别从技术和理
念两个不同侧面研究了知识管理系统中基于案例的
推理-:71<&M71<N*<71@3234=)-..技术的应用问
题P文0F1研究了知识管理系统中的 (种知识建模
技术P文0C1研究了基于本体的知识管理系统的概
念框架及其两个组件P文0D1研究了知识管理系统
的选择原则=提出了用于选择知识管理系统的普遍
性规则P文0$%1认为知识管理系统是一个涉及新知
识的开发2保护2传播与重组的组织过程=是一个组
织2社会和技术子系统G这些研究成果都具有较高的
学术价值=并且各具特点=但极少有从全局的角度对
咨询企业的知识管理系统进行研究的=缺乏基于案
例推理的咨询知识管理方面的深入研究G由于咨询
双方是一种相互依存关系=所以咨询服务中的知识
管理问题与普遍意义上的知识管理有着较大的不
同!这里把通过知识管理实现咨询服务的社会技术
系统称为知识管理咨询系统"
#$%技术源于人工智能&’’("近年来!#$%技术
已经发展成为了一套用于解决问题的方法论&’)(!和
指导处理现实世界中问题的组织原则&’*(+#$%的
核心是通过对以前解决问题的方法的修改或使用!
来解决现在的问题&’,("#$%技术的特点使其非常适
合用于解决知识咨询和知识重用问题"
本文将 #$%引入到知识管理咨询系统中!提出
了基于案例推理的知识管理咨询系统的架构!研究
了实现基于案例推理的知识管理咨询系统的若干技
术!所得到的研究成果!对支持咨询企业的知识管理
方面的业务!实现知识管理咨询系统!有着重要的指
导意义!为咨询企业实现有效的知识管理提供了理
论和技术上的保障!拓展了 #$%的应用领域"
- 知识管理咨询系统
知识管理的目的是在整个管理过程中最大限度
的实现知识共享!以便将最恰当的知识在最恰当的
时间传递给最恰当的人!使他们能够利用这些知识
做出最恰当的决策&’.("对于咨询服务来说!知识管
理的作用就在于咨询企业与需要知识的客户共享其
所拥有的知识"知识管理咨询系统能够提高知识共
享的效率!快速和恰当的知识传递也是知识管理咨
询系统的核心"知识管理咨询系统本质上是一个社
会技术系统&’/(!其定义如下"
定义 - 知识管理咨询系统 01#2定义为3
01#24 56789!:789!;789<!
其中!678945=>!=?<!表示可以通过通信@协商和
合作!来提供咨询服务的专家A软件代理或人类专
家B及其拥有知识的集合!其本质是一个知识管理系
统!其内部存在着知识的获取@组织@共享@应用和创
新的过程"=?表示专家拥有的知识的集合!=>是
能够按照一定的规则完成具体知识咨询任务的自治
的代理和专家的集合"
:7894 5CD!EDFD4 ’!)!G!H<!
表示 6789的委托者A或代理BCD及其知识需求 ED构成
的集合!这个集合称为客户集"客户 CD可以是软件
代理也可以是人"
;7894 5IJFJ4 ’!)!G!H<!
表示当 CD向 6789提出咨询时!是 6789与 :789所形成关
系 IJ的集合!它是由相关咨询活动及其对应的规则
组成"
在 01#2中专家集 6789的定义和客户集 :789的
定义是一个相互依存关系!只有彼此参照!才能理解
其含义"被客户咨询的专家可以是软件代理!也可以
是人+而向专家提出咨询需求的客户可以是软件代
理!也可以是人"这种定义真实体现了专家与客户的
关系"任意=>若没有知识可以提供!或者任意CD对
自己的知识需求没有得到满意的解决!则它们都是
没有价值的实体"而这种情况在现实中确实存在!属
于 ;789的特例"01#2的逻辑结构如图 ’所示"
图 - KLMN逻辑结构
在图 ’中!6789A即知识管理系统B只是 01#2
的重要组成部分!其最关键的是知识"目前!对于知
识是如何获得和组成的存在着广泛的争论&’/("这里
将知识看作为一组解决特定领域问题的方案!以及
相关的使用或操作方面的知识"这些知识应该可以
通过软件代理或人的思维明确的描述出来"软件代
理或人都是知识的载体!知识和知识载体构成了
6789"与其他的知识管理系统一样!6789应该能够通过
系统自身学习和创造知识!并能够促进知识共享和
使用"为了便于知识的使用!知识和知识载体的细分
是非常必要的!这样可以提高系统的解决问题能力!
增强系统的健壮性"
:789中的知识需求依附于载体A软件代理和人的
思维B!称为载体需求"知识需求与它的载体一起构
成了客户体!多个客户体组成了 :789"对于整个系统
来说!:789中的知识需求也同样需要管理"
;789定义了 6789和 :789之间存在的交互@建议@学
习和指导等关系!表现为不同的事件或活动!产生事
件和完成活动需要确定的规则"这里!根据发生关系
的对象不同!规则的描述也有差异!若与人相关!则
规则的描述是交互和发展的+若只与软件代理相
关!则规则的描述是由建立者预先定义的"共同的规
则集能使专家与客户之间相互了解对方!它们也是
01#2重要组成部分"客户能否得到满意的咨询结
果!取决于是否存在合理@高效的共同规则"但是任
何共同规则都是暂时的!都要随着问题的求解A咨
询B情况的发展而变化"客户得到的咨询结果有时也
’OO王 君!等3 基于案例推理的知识管理咨询系统
会被实践证明是错误的!所以不存在绝对正确的共
同规则"领域知识的丰富程度#专家的知识造诣#共
同语言的理解水平等都会影响咨询结果"
$%&’是由 ()*+#,)*+和 -)*+构成的有机整体!它
是一个概念化的模型!三者缺一不可"$%&’中
()*+#,)*+和 -)*+的元素的不同组合形式构成了客户
咨询专家所必须的实体"如果符合要求的组合不存
在!或不能有效地组成!或不能正确的整合!这表明!
这个咨询不成功!专家的知识不适合客户!或是客户
没有正确的使用专家提供的知识!$%&’将不会正
确起作用"为解决这些问题!就需要采用诸如 &./
等技术或方法!提高咨询的成功率!使知识管理咨询
系统起到其应有的作用"
0 基于案例推理的 1234的架构
依据上述 $%&’的定义!以及 $%&’组成部
分和存在的问题的分析!这里将 &./技术引入到了
$%&’中!提出了一个基于案例推理的知识管理咨
询系统5&./$%&’6的架构!如图 7所示"
图 0 基于案例推理的 1234的架构
089 基于案例推理的 1234的定义
针对上述架构!这里将基于案例推理的知识管
理咨询系统定义如下"
定义 0 基于案例推理的知识管理咨询系统
&./$%&’定义为
&./$%&’: ;()*+!&./)!,)*+<!
其中!()*+:;=>!?>!@A<!表示提供咨询服务的专
家5软件代理或人类专家6及其拥有知识和由知识组
成的案例解决方案的集合!是一个包括案例库的知
识管理系统"=>表示可以提供咨询的专家5软件代
理或人类专家6集!是能够完成具体知识咨询任务的
一组自治的代理B?>表示专家拥有确定知识集!这
些知识组成了案例的解决方案!@A表示现有的案
例组成的案例库"
,)*+: ;@C!DC!ECFC: G!7!H!I<!
表示客户5代理或人6@C及其知识需求DC和由知识需
求产生的新问题案例 EC所构成的集合"
&./)表示联系 ()*+和 ,)*+的基于案例推理的系
统!它是由案例库#解决方案#新问题案例#基于案例
推理活动及其对应的规则组成"
在 &./$%&’中!专家集 ()*+和客户集 ,)*+的之
间的关系是通过 &./)实现的!专家5软件代理或人
类专家6的知识的不同组合和表示!形成若干解决方
案!解决方案对应着基础案例!多个基础案例构成了
案例库!所以从全局的角度看!案例库既属于 ()*+又
属于 &./)!同样客户的知识需求也要形成新问题
案例!问题案例既属于 ,)*+又属于 &./)"以案例形
式来映射知识和知识需求!使专家和客户有了能共
同理解的含义!使咨询工作可以顺利地进行下去"客
户可以是由几个代理或人组成!专家也可以是多个
软件代理人类专家组成的群!但无论他们如何组成!
7JJ 清 华 大 学 学 报 5自 然 科 学 版6 7KKL!ML5’G6
这里都分别将其视为一个整体!他们之间的咨询活
动是或通过 "#$%实现的&
’(’ )*+,-).中 )*+/的工作过程
在图 0所示的架构中!"#$%作为实现咨询活
动最关键的部件和联系专家和客户之间关系纽带!
其工作过程遵循如下步骤1
步骤 2 根据客户知识需求!以规范的形式描
述出新问题案例3
步骤 ’ 检索与新问题案例类似的案例!通过
案例推理和相似度分析!确定最类似的案例3
步骤 4 再次使用最类似案例所对应的解决方
案!将该解决方案作为可能的解决方案3
步骤 5 修订解决方案以使其更加适应新问题
案例3
步骤 6 再次审查和评估修订后的解决方案!
判断其是否有保留新问题案例为新案例的必要3
步骤 7 如有必要!保留新问题案例为新的案
例!存入案例库!保留的相应的解决方案3
步骤 8 修改案例库中的案例索引和特征权
重&
在上述步骤中!新案例需要经过预处理和过滤
才能被保留在案例库中!再通过代理或推理者检索
成功的案例!并重用这个案例&有时还需要对案例的
解决方案进行适应性修改!加入新的专家知识!并创
造出新案例&新案例经过评估审查9与案例库中的旧
案例比较:!若有用!则保留在案例库中&无论案例推
理是否成功!都会导致案例库中的案例索引方案和
特征权重的改进&
4 )*+,-).中的关键技术
4(2 案例知识的表示
在 "#$;<"=中!存在大量支持已有的解决方
案的知识与经验!这些解决方案对应着诸多源案例!
其中就包括求解案例3而在整个咨询过程中!客户
的知识需求又会产生诸多问题案例&求解案例和问
题案例定义如下&
定义 4 "#$;<"=中的求解案例是在满足咨
询需求条件下所获得的咨询结果案例!表示为
>?@ AB?!C?D! ?@ E!0!F!G!
其中!G为当前案例库中的源案例数3B?@AH?IJI@
E!0!F!KD!表示第 ?个案例所包含的属性集!K
表示 B?所包含属性的个数3H?I@9LI!MI:!表示案
例的属性!LI表示属性名!MI表示属性值&C?@
N
O
P@E
QP!表示案例 >?中所包含的过程!QP表示子过
程!O表示子过程个数3若将子过程细化分解到一
定程度!则表现为若干关键活动和活动的结果&这些
关键活动和活动的结果即可作为案例检索的依据&
所以子过程 QP又可表示为 QP@9RSTUVWP!XY%Z[TP:!
其中!RSTUVWP和 XY%Z[TP分别表示关键活动和活动
结果&
求解案例属性对应解决方案中的实体知识!案
例中的过程对应解决方案中的过程知识&求解案例
是已经存在案例!拥有特定知识结构和内容描述!每
一个求解案例对应一个解决方案!而客户的知识需
求是一些零散的知识!为了在案例检索中获得类似
案例9求解案例:!则需要在由知识需求产生的问题
案例时!使问题案例以一种与求解案例相近的结构
进行组织&问题案例的定义如下&
定义 5 "#$;<"=中的问题案例是一组反映
了客户知识需求的约束的集合!表示为
>\@ AB\!C\D!
其中!B\@AH\IJI@E!0!F!]D!表示问题案例所包
含的属性集!]属性的个数3H\I@9L\I!^ \I!M\I:!表
示案例的属性!L\I表示属性名!M\I表示属性值! \^I
表示属性权值!其值越大!该属性越重要&C\@
N
_
P@E
P^QP!表示问题案例所包含的过程!Q\P表示问
题案例的子过程! \^P表示过程权值!其值越大!该
过程越重要!_表示子过程个数3子过程 Q\P也表示
为 Q\P@9RSTUVW\P!XY%Z[T\P:&而对于 \^I和 \^P!有
N
]
I@E
\^I‘ N
_
P@E
\^P@ E(
从定义 a和定义 b可以看出!求解案例是由专
家知识构成的解决方案的结构化组织!问题案例是
客户知识需求的结构化组织3求解案例包含K个属
性和 O个子过程!而问题案例包含 ]个属性和 _个
子过程!且 Kc]!Oc_3问题案例的每一个属性和
子过程均有一个确定的权值&
案例表示是 "#$;<"=的基础!其表示方法直
接关系到推理的效率和准确度&案例表示涉及求解
案例和问题案例两个方面!而准确和完整地表达求
解案例是 "#$%的重要步骤&对于问题案例的表示
还需在求解案例表示模型的基础上!加入属性和子
过程的权值&有时!对于比较复杂的咨询案例!采用
框架数据结构表示可能更合乎习惯&
上述表示模型是咨询案例表示的一个一般性描
add王 君!等1 基于案例推理的知识管理咨询系统
述!正是基于这种描述!才可以实现案例的检索"至
于模型中的具体内容!可以由咨询服务提供商在系
统使用前根据自己对其业务的理解进行归纳"
#$% 案例知识的检索
案例检索的本质是问题案例与求解案例之间的
相似匹配!目前!适用于 &’()的检索方法主要有*
最近相邻法+归纳索引法和知识导引法等,-./"考虑
到咨询服务的特点!这里将采用知识导引法和最近
相邻法相结合的混合检索策略!即首先采用知识导
引法对源案例进行初步检索!获得与问题案例类似
案例集合0源案例的子集12然后采用最近相邻法对
类似案例集合进行进一步检索!最后通过相似度计
算!得到最类似案例作为求解案例"案例检索的算法
步骤描述如下*
步骤 3 依据客户知识需求!确定其产生的问
题案例 45的属性和子过程2
步骤 % 确定问题实例的属性和子过程的权重
为06-!67!8!69!69:-!69:7!8!69:;12
步骤 # 采用知识导引法!选取必须满足的几
个约束条件!即用问题案例中权值较大的几个属性
和子过程!检索案例库中与问题案例的类型相同的
所有案例 4<!得到满足约束条件的类似案例集合
4=!=为类似案例的个数2
步骤 > 采用最近相邻法!将 45分别与 4=中
的类似案例进行相似度匹配,-?/2
步骤 @ 求解 45与 4= 中每个案例的相似度
A-!A7!8!A=2
步骤 B 比较 A-!A7!8!A=的大小!求出相似度
最大的案例!作为最佳匹配案例"
上述算法中最关键的步骤是对案例进行相似度
匹配"考虑到咨询服务的复杂性!大多知识需求只能
产生有限个属性和子过程来进行分析!这种信息不
完全特性适合采用灰色关联分析来计算相似度"具
体的计算步骤已有研究成果,-C/!这里将不再赘
述"
对于实际咨询问题!最佳匹配案例是否可以作
为求解案例!应根据设定的阈值确定!只有相似度大
于阈值时!方可采用此案例对应解决方案作为可能
的方案"也可以依据相似度对类似案例进行排名!再
根据客户知识需求从排名靠前的案例中进行进一步
的筛选得到求解案例"
#$# 方案的修订与案例的存储
通常!在 &’()中方案的修订表现为系统的学
习功能!其目的是通过适当调整在检索操作中获得
的求解案例中的解决方案!使之适合于客户的知识
需求"由于系统完全自动修订技术非常困难!所以在
&’(DE&F中!案例的修订也采用用户干预的形
式!由软件代理或者专家根据知识需求的具体情况!
参照案例的建议!修订整个解决方案!即软件代理或
者专家可以直接向解决方案中插入一些新知识!也
可以从解决方案中删除一些不符合客户知识需求的
知识!或将解决方案的一部分知识用新的知识替换"
&’(DE&F的案例修订所涉及的知识大多都是专
家或企业所拥有的隐性知识!对于隐性知识的定位+
获取和使用情况!依赖于咨询企业内部的知识管理
的水平"如果知识管理水平高!则所修订的解决方案
就会更符合客户的需求!并且获得最终解决方案的
效率也高2反之则会影响方案的修订工作"用户干
预的方案修订形式是目前效果最好的形式"
方案的修订与领域知识密切相关"修订过程中
所用到的知识可以包括领域知识和启发式修订规
则"如果被修订方案所对应问题案例与案例库已有
的求解案例之间的相似度大于预先设定的阈值!则
问题案例不存入案例库!相应的知识也不存入知识
库!否则!当将问题案例加入到案例库中!这样就在
确定领域内形成了对问题求解能力的扩充"
在 &’(DE&F中!解决方案是由若干专家知识
组成的针对某个案例的解决方案!即针对客户知识
需求的解决方案是由专家知识构成的"这样案例+解
决方案和专家知识之间就形成一个三维关系!在这
个三维关系中!案例与解决方案之间为一一对应关
系!解决方案与专家知识之间是多对多的关系!其原
因主要是知识具有可重用性!这种知识可重用性是
咨询服务收益的关键"
> 实例应用及分析
中国东北某飞机制造集团是国有特大型航空产
品制造企业"近年来!随着企业数字化程度的不断提
高!该企业准备在内部全面实施 G(H项目"鉴于
G(H在企业实施的实际成功率较低!所以!为了稳
妥起见!该企业在完成了 G(H软件选型之后!就
G(H项目实施问题向某咨询机构进行咨询!以期能
够获得切实可行解决方案"该咨询机构多年来一直
从事企业信息系统实施方面的咨询服务!曾为国内
多个大型企业提供过G(H实施方面的咨询"该咨询
机构的整个咨询服务就是依托于 &’(DE&F"现依
据前面的研究对该咨询实例描述如下"
ICC 清 华 大 学 学 报 0自 然 科 学 版1 755J!IJ0F-1
!"咨询机构根据该企业的需求#对该企业的数
字化现状和信息系统的应用状况进行了调研分析#
在此基础上#咨询机构利用其内部在近年来实施知
识管理所积累的知识#按照通常所采用的 $%&实施
案例的表示形式#定义出了该飞机制造企业实施
$%&的问题案例属性的表示’
("咨询机构把飞机制造企业的 $%&实施案例
知识分成了属性类知识和过程类知识#并对它们进
行了进一步细分#还依据实际情况给出了属性和子
过程的结果值’这些工作都是基于咨询机构所具有
的知识和经验’
$%&实施过程涉及的内容很多#且很复杂#为
了提高其理解水平#实际咨询服务中还设计了一个
过程描述的文本库’
)"咨询机构利用 *+%,-*.从长期积累的
$%&项目实施的源案例库中初步检索得到类似案
例集合’
/"对初步检索后的类似 $%&实施案例与问题
案例进行相似度匹配计算#从而检索到求解案例号’
0"根据最类似案例号得到其对应的 $%&实施
方案描述#通过这些描述#可以很容易的从知识库中
提取相关知识或拥有知识的专家1也可以是代理"#
形成解决方案#然后再调用知识库中的知识对 $%&
实施方案的结果进行检验和修订’该咨询机构利用
其知识管理的成果#将专家所拥有的隐性知识充分
利用#通过人的干预#得到新的解决方案’
2"将求解案例和新解决方案都存入与其相对
应的案例库或知识库中进行案例扩充’
上述实例从 $%&实施案例知识重用的角度说
明咨询服务中的知识重用形式’
3 结 语
本文针对咨询服务中知识的管理与重用问题#
将*+%技术引入到了咨询知识的处理中’提出了一
种基于案例推理的知识管理咨询系统的架构#给出
了 知 识 管 理 咨 询 系 统 的 定 义#研 究 了 实 现
*+%,-*.的若干技术#所得到的研究成果#对支
持咨询企业的知识管理与应用方面的业务#实现知
识管理咨询系统#有着重要的指导意义’但知识管理
系统目前仍然是一个新的研究课题#其在咨询领域
的应用也刚刚起步#所以#知识管理咨询系统无论是
在理念上还是在实现技术上#都还处于初始阶段’本
文的研究工作旨在为咨询企业的知识管理系统实践
做初步的探索’
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