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摘要: 论文介绍了基于概念图的HSE知识模型的构建目标及体系结构,利用CmapTools构建该知识模型,并进行功能测试。
关键词:HSE 概念图;知识模型;知识组织
1 相关概念
1.1 概念图
概念图(Concept Map,简称Cmaps)是一种利用概念以及概念之间的关系表示和组织关于某个主题的结构化知识的图示方法。作为一种新的知识组织和知识表征的工具,概念图不但可以可视地描述领域知识、揭示知识之间的关系,还能将知识结构与其他类型的相关资源集合起来形成知识模型,从而使用户更有效地共享和利用这些资源。概念图在知识组织功能方面存在着其他组织方式无法比拟的优势。
1.2 HSE
HSE是健康、安全和环境管理体系的简称。H(Health),是指人身体上没有疾病,在心理上保持一种完好的状态;S(Safety),是指在劳动生产过程中,努力改善劳动条件、克服不安全因素,使劳动在保证劳动者健康、企业财产不受损失和人民生命安全的前提下顺利进行;E(Environment),是指与人类密切相关的、影响人类生活和生产活动的各种自然力量或作用的总和,它不仅包括各种自然因素的组合,还包括人类与自然因素间形成的生态关系的组合。
HSE管理体系是由组织实施健康、安全与环境管理的组织机构、职责、做法、程序、过程和资源等要素有机构成的整体,这些要素通过先进、科学、系统的运行模式有机地融合在一起,相互关联、相互作用,形成动态管理体系。
2 研究背景及研究现状
2.1 研究背景
HSE管理体系是石油化工行业广泛推行的先进管理方法,是三位一体的管理体系。HSE知识涉及面广、内容纷繁复杂,这给知识组织带来了比较大的困难。目前,国内对HSE的领域知识的组织和表征大多采用传统的信息组织方式,仅仅是对HSE信息进行简单的序化和存储,无法揭示知识之间的关联关系,没有语义机制,也没有将知识可视化,更不能在知识结构中直接容纳与知识相关的其他资源。因此,用户不能利用视觉能力从整体上理解HSE领域知识,更无法通过导航直接获得所需的相关资源。
上述问题,笔者认为可以通过引入概念图来解决。本文利用基于概念图的信息可视化技术描述HSE领域知识、揭示知识之间的关联关系、呈现HSE的知识体系,使用户利用视觉能力从整体上理解HSE领域知识,并通过导航直接获取所需的相关资源。
2.2 国内外研究现状
笔者通过中国期刊全文数据库、中国优秀硕士论文库、国内核心期刊、Google搜索引擎等方式对HSE的知识组织情况进行检索,均未得到命中文献。目前国内外的HSE研究主要是围绕HSE管理体系和管理模式进行的,而对HSE的知识组织及表征的研究还是空白,没有形成相应的理论成果,也没有构建该领域的概念图知识模型。
3 HSE概念图知识模型My_HSECKM的建设目标及体系结构
3.1 My_HSECKM的建设目标
My_HSECKM是具有个性化特色的集知识组织、可视化及知识导航功能于一体的概念图知识模型,具体建设目标如下:
(1)以用户为中心
用户可与My_HSECKM进行实时交互,整个人机交互的过程由用户控制。要充分发挥用户在整个知识导航过程中的主导作用,充分满足不同类型用户的信息需求。
(2)基于内容的知识表示
My_HSECKM将HSE知识领域中的知识之间以及知识与资源之间的内在关联以图形形式呈现出来,为用户提供基于内容和语义的领域知识表示,从而加强用户对领域知识的理解及吸收。
(3)简化相关媒体资源的获取
My_HSECKM将与HSE知识相关的资源全部连接到知识模型中的相应位置,用户可以直接通过浏览和点击,方便快捷地获取所需的、与HSE相关的媒体资源。
(4)通过知识组织可视化来优化用户信息需求
My_HSECKM以可视化形式显示HSE领域知识,用户通过导航界面进行浏览,根据各结点之间的关联,获取对相关领域知识的较深入的理解,更好地表达其信息需求,为用户的知识导航提供新的视角。
3.2 My_HSECKM的体系结构
My_HSECKM的体系结构如图1,用户接口层主要负责用户与知识模型的交互;概念层主要负责概念之间关系的揭示及概念连接,该层次中的概念是互相关联的,并形成领域知识框架;资源层主要负责相关媒体资源(如文本、图像、音频、视频、网页等)的链接,每个概念可以对应的资源类型及数目没有限制。用户通过对用户界面的操纵进行知识导航,并通过资源链接获取所需的概念及相关媒体资源。
4 My_HSECKM的实现
4.1 CmapTools
美国佛罗里达州的科研机构人机识别研究院IHMC(The Institute of Human & Machine Cognition)一直致力于概念图的应用研究和软件开发,开发了名为“CmapTools”的概念图软件。目前,教育和非商业机构可以免费获得这一软件。CmapTools的最新版本是CmapTools 5.03,可以从http://cmap.ihmc.us/download/网站免费获得。
4.2 My_HSECKM的开发环境
知识模型My_HSECKM的开发环境为:
操作系统:Windows XP
开发工具:CmapTools客户端软件4.10
映射对象:HSE
信息来源:搜索引擎及各种数据库
4.3 My_HSECKM的构建过程
笔者利用CmapTools工具、采用以下的步骤构建HSE领域的概念图知识模型My_HSECKM:
(1)概念的抽取和概念之间关系的确定。
由于目前没有全面系统的HSE的概念体系描述资料,所以本文利用期刊资料来抽取与HSE有关的专业词汇,并确定词汇之间的关系。每个词汇将作为一个概念节点出现在概念图中,概念间的关系也将得到清晰的揭示。
(2)构建My_HSECKM的层级结构。
首先对抽取的概念进行排序以确定My_HSECKM的纵向分层,按照含义最一般、最概括的概念在上,越特殊、越具体的概念在下,依次排列。然后找出并列的概念确定横向分支。用连接线将概念连接起来,并在连接线上标明连接语,即概念之间的关系。不同分支间的概念可以使用交叉连接。
(3)搜索与概念相关的信息资源。
信息资源的类型可以多种多样,如文本、图片、音频、动画、视频、网页等。文本类型的资源主要通过CNKI和其他期刊数据库获得,其它各种媒体类型的数据通过Google等搜索引擎获取。
(4)信息资源标引,建立概念与资源的连接。
为了实现信息资源和知识结构之间的连接,采用人工标引的方式对相关知识及资源进行标引。在需要连接资源的概念下方点击鼠标右键,选择“增加&编辑链接到文件”选项,在弹出的对话框中选择所需连接的资源,即可将资源连接到概念图的相应位置。
5 My_HSECKM的知识组织及导航功能测试
5.1 命题。选择两个相关概念,如“HSE”和“Health”,这两个概念与连接语“include”构成了命题。如图2-1。
5.2 顶级图。打开CmapTools4.10,在“我的概念图”中找到My_HSECKM概念图知识模型,或者打开其网页版本,点击进入My_HSECKM的顶级图“HSE Manage System”,如图2-2。
5.3 关系。通过浏览My_HSECKMS,既可以清晰地掌握关于HSE的整体知识结构,同时又可以了解具体的概念与概念之间的关系。例如:图2-2中,用户可以清晰地看到“HSE Manage System”与 “PDCA”之间关系是“satisfy”。
5.4 资源。My_HSECKM中有的概念下面带有小图标,说明还有与这一概念有关的附加信息可以对这一概念做进一步的解释或说明,不同的图标代表不同的文件类型。例如:通过点击“Cases”概念下面的图标,可以打开资源列表中的任意一个选项,如图2-3打开了图片类型的相关资源。
6 结论
本文构建HSE概念图知识模型为进一步利用概念图进行有效的知识组织提供一定程度上的依据,促进对HSE领域知识的有效利用及共享的同时,也将对HSE管理体系的不断完善起到一定的推动作用,并为HSE领域知识模型的深化或其他领域知识模型的构建提供借鉴,具有一定的理论及现实意义。但由于时间和篇幅的限制,My_HSECKM知识模型仅仅是对HSE领域的一个很小的部分进行了知识组织和表征,还需要日后的继续深入。
参考文献:
[1 ]Novak J D, Gowin D B. Learning How to Learn [M], New York:Cambridge University Press, 1984.p1～56.
[2] http://cmap.ihmc.us/
[3] www.safety.com.cn
[4] 张学福.基于概念图的知识模型组织及协作机制研究——以CmapTools为例[J].现代图书情报技术,2005(11).
[5] 高波.HSE管理体系下信息化研究[J].金山油化纤,2005(1).59～62.
[6] 黄红宇,张梅.河南油田HSE信息管理系统[J].电气防爆,2005(4).37～40.
[7] 张美娜.基于.NET的HSE信息系统中环境管理模块设计与实现[D].北京交通大学硕士学位论文.2007.
[8] 吕俊明.基于.NET的中国石油HSE信息系统职业健康模块的设计与实现[D].北京交通大学硕士学位论文.2008.
[9] 李俊.石化建设公司HSE管理信息系统研究与设计[D].广西大学工程硕士论文.
[10] 黄显慧.中国石油集团公司的HSE管理体系[J].企业改革与管理,2008(11).45.
关键词:HSE 概念图;知识模型;知识组织
1 相关概念
1.1 概念图
概念图(Concept Map,简称Cmaps)是一种利用概念以及概念之间的关系表示和组织关于某个主题的结构化知识的图示方法。作为一种新的知识组织和知识表征的工具,概念图不但可以可视地描述领域知识、揭示知识之间的关系,还能将知识结构与其他类型的相关资源集合起来形成知识模型,从而使用户更有效地共享和利用这些资源。概念图在知识组织功能方面存在着其他组织方式无法比拟的优势。
1.2 HSE
HSE是健康、安全和环境管理体系的简称。H(Health),是指人身体上没有疾病,在心理上保持一种完好的状态;S(Safety),是指在劳动生产过程中,努力改善劳动条件、克服不安全因素,使劳动在保证劳动者健康、企业财产不受损失和人民生命安全的前提下顺利进行;E(Environment),是指与人类密切相关的、影响人类生活和生产活动的各种自然力量或作用的总和,它不仅包括各种自然因素的组合,还包括人类与自然因素间形成的生态关系的组合。
HSE管理体系是由组织实施健康、安全与环境管理的组织机构、职责、做法、程序、过程和资源等要素有机构成的整体,这些要素通过先进、科学、系统的运行模式有机地融合在一起,相互关联、相互作用,形成动态管理体系。
2 研究背景及研究现状
2.1 研究背景
HSE管理体系是石油化工行业广泛推行的先进管理方法,是三位一体的管理体系。HSE知识涉及面广、内容纷繁复杂,这给知识组织带来了比较大的困难。目前,国内对HSE的领域知识的组织和表征大多采用传统的信息组织方式,仅仅是对HSE信息进行简单的序化和存储,无法揭示知识之间的关联关系,没有语义机制,也没有将知识可视化,更不能在知识结构中直接容纳与知识相关的其他资源。因此,用户不能利用视觉能力从整体上理解HSE领域知识,更无法通过导航直接获得所需的相关资源。
上述问题,笔者认为可以通过引入概念图来解决。本文利用基于概念图的信息可视化技术描述HSE领域知识、揭示知识之间的关联关系、呈现HSE的知识体系,使用户利用视觉能力从整体上理解HSE领域知识,并通过导航直接获取所需的相关资源。
2.2 国内外研究现状
笔者通过中国期刊全文数据库、中国优秀硕士论文库、国内核心期刊、Google搜索引擎等方式对HSE的知识组织情况进行检索,均未得到命中文献。目前国内外的HSE研究主要是围绕HSE管理体系和管理模式进行的,而对HSE的知识组织及表征的研究还是空白,没有形成相应的理论成果,也没有构建该领域的概念图知识模型。
3 HSE概念图知识模型My_HSECKM的建设目标及体系结构
3.1 My_HSECKM的建设目标
My_HSECKM是具有个性化特色的集知识组织、可视化及知识导航功能于一体的概念图知识模型,具体建设目标如下:
(1)以用户为中心
用户可与My_HSECKM进行实时交互,整个人机交互的过程由用户控制。要充分发挥用户在整个知识导航过程中的主导作用,充分满足不同类型用户的信息需求。
(2)基于内容的知识表示
My_HSECKM将HSE知识领域中的知识之间以及知识与资源之间的内在关联以图形形式呈现出来,为用户提供基于内容和语义的领域知识表示,从而加强用户对领域知识的理解及吸收。
(3)简化相关媒体资源的获取
My_HSECKM将与HSE知识相关的资源全部连接到知识模型中的相应位置,用户可以直接通过浏览和点击,方便快捷地获取所需的、与HSE相关的媒体资源。
(4)通过知识组织可视化来优化用户信息需求
My_HSECKM以可视化形式显示HSE领域知识,用户通过导航界面进行浏览,根据各结点之间的关联,获取对相关领域知识的较深入的理解,更好地表达其信息需求,为用户的知识导航提供新的视角。
3.2 My_HSECKM的体系结构
My_HSECKM的体系结构如图1,用户接口层主要负责用户与知识模型的交互;概念层主要负责概念之间关系的揭示及概念连接,该层次中的概念是互相关联的,并形成领域知识框架;资源层主要负责相关媒体资源(如文本、图像、音频、视频、网页等)的链接,每个概念可以对应的资源类型及数目没有限制。用户通过对用户界面的操纵进行知识导航,并通过资源链接获取所需的概念及相关媒体资源。
4 My_HSECKM的实现
4.1 CmapTools
美国佛罗里达州的科研机构人机识别研究院IHMC(The Institute of Human & Machine Cognition)一直致力于概念图的应用研究和软件开发,开发了名为“CmapTools”的概念图软件。目前,教育和非商业机构可以免费获得这一软件。CmapTools的最新版本是CmapTools 5.03,可以从http://cmap.ihmc.us/download/网站免费获得。
4.2 My_HSECKM的开发环境
知识模型My_HSECKM的开发环境为:
操作系统:Windows XP
开发工具:CmapTools客户端软件4.10
映射对象:HSE
信息来源:搜索引擎及各种数据库
4.3 My_HSECKM的构建过程
笔者利用CmapTools工具、采用以下的步骤构建HSE领域的概念图知识模型My_HSECKM:
(1)概念的抽取和概念之间关系的确定。
由于目前没有全面系统的HSE的概念体系描述资料,所以本文利用期刊资料来抽取与HSE有关的专业词汇,并确定词汇之间的关系。每个词汇将作为一个概念节点出现在概念图中,概念间的关系也将得到清晰的揭示。
(2)构建My_HSECKM的层级结构。
首先对抽取的概念进行排序以确定My_HSECKM的纵向分层,按照含义最一般、最概括的概念在上,越特殊、越具体的概念在下,依次排列。然后找出并列的概念确定横向分支。用连接线将概念连接起来,并在连接线上标明连接语,即概念之间的关系。不同分支间的概念可以使用交叉连接。
(3)搜索与概念相关的信息资源。
信息资源的类型可以多种多样,如文本、图片、音频、动画、视频、网页等。文本类型的资源主要通过CNKI和其他期刊数据库获得,其它各种媒体类型的数据通过Google等搜索引擎获取。
(4)信息资源标引,建立概念与资源的连接。
为了实现信息资源和知识结构之间的连接,采用人工标引的方式对相关知识及资源进行标引。在需要连接资源的概念下方点击鼠标右键,选择“增加&编辑链接到文件”选项,在弹出的对话框中选择所需连接的资源,即可将资源连接到概念图的相应位置。
5 My_HSECKM的知识组织及导航功能测试
5.1 命题。选择两个相关概念,如“HSE”和“Health”,这两个概念与连接语“include”构成了命题。如图2-1。
5.2 顶级图。打开CmapTools4.10,在“我的概念图”中找到My_HSECKM概念图知识模型,或者打开其网页版本,点击进入My_HSECKM的顶级图“HSE Manage System”,如图2-2。
5.3 关系。通过浏览My_HSECKMS,既可以清晰地掌握关于HSE的整体知识结构,同时又可以了解具体的概念与概念之间的关系。例如:图2-2中,用户可以清晰地看到“HSE Manage System”与 “PDCA”之间关系是“satisfy”。
5.4 资源。My_HSECKM中有的概念下面带有小图标,说明还有与这一概念有关的附加信息可以对这一概念做进一步的解释或说明,不同的图标代表不同的文件类型。例如:通过点击“Cases”概念下面的图标,可以打开资源列表中的任意一个选项,如图2-3打开了图片类型的相关资源。
6 结论
本文构建HSE概念图知识模型为进一步利用概念图进行有效的知识组织提供一定程度上的依据,促进对HSE领域知识的有效利用及共享的同时,也将对HSE管理体系的不断完善起到一定的推动作用,并为HSE领域知识模型的深化或其他领域知识模型的构建提供借鉴,具有一定的理论及现实意义。但由于时间和篇幅的限制,My_HSECKM知识模型仅仅是对HSE领域的一个很小的部分进行了知识组织和表征,还需要日后的继续深入。
参考文献:
[1 ]Novak J D, Gowin D B. Learning How to Learn [M], New York:Cambridge University Press, 1984.p1～56.
[2] http://cmap.ihmc.us/
[3] www.safety.com.cn
[4] 张学福.基于概念图的知识模型组织及协作机制研究——以CmapTools为例[J].现代图书情报技术,2005(11).
[5] 高波.HSE管理体系下信息化研究[J].金山油化纤,2005(1).59～62.
[6] 黄红宇,张梅.河南油田HSE信息管理系统[J].电气防爆,2005(4).37～40.
[7] 张美娜.基于.NET的HSE信息系统中环境管理模块设计与实现[D].北京交通大学硕士学位论文.2007.
[8] 吕俊明.基于.NET的中国石油HSE信息系统职业健康模块的设计与实现[D].北京交通大学硕士学位论文.2008.
[9] 李俊.石化建设公司HSE管理信息系统研究与设计[D].广西大学工程硕士论文.
[10] 黄显慧.中国石油集团公司的HSE管理体系[J].企业改革与管理,2008(11).45.