[论文解读] A multi-criteria service selection algorithm for business process requirements

Sophea Chhun, Chantal Cherifi+2 more|arXiv (Cornell University)|May 15, 2015

Service-Oriented Architecture and Web Services参考文献 22被引用 4

一句话总结

本文提出了一种多准则服务选择算法，通过基于实例的本体匹配，将Web服务本体（WSOnto）与基于BPMN 2.0的业务流程相集成。通过综合考虑功能属性、服务质量（QoS）值及其随时间的变化，该算法能够实现准确、上下文感知的Web服务排名，以满足业务流程需求，并随时间推移提高选择的精确度。

ABSTRACT

The selection of the most appropriate Web services to realize business tasks still remain an open issue. We propose a multi-criteria algorithm for efficient service selection. Web services and their QoS values are stored in a Web service ontology (WSOnto) and business processes are modeled with the BPMN2.0 specifications. Our algorithm performs an instance-based ontology matching between the WSOnto and the business process ontology. The business context, functional properties and QoS values of Web services are considered. The algorithm computes the variation of QoS values over times. This strategy allows better accurate Web services ranking relevant to a user's request.

研究动机与目标

• 解决在复杂、动态需求下为业务流程选择最优Web服务的挑战。
• 将功能属性、非功能属性（QoS）以及上下文服务属性整合到统一的选择框架中。
• 通过建模QoS值随时间的变化，实现准确的服务排名。
• 支持业务流程模型（BPMN 2.0）与Web服务本体（WSOnto）之间的互操作性。
• 通过引入实时QoS动态变化与业务上下文，提升服务选择的相关性。

提出的方法

• 使用BPMN 2.0建模业务流程，以捕获功能与工作流层面的需求。
• 在领域特定的Web服务本体（WSOnto）中表示Web服务及其QoS属性。
• 对业务流程本体与WSOnto之间执行基于实例的本体匹配，以对齐服务与流程的语义。
• 将功能兼容性、QoS指标（例如响应时间、可用性）以及QoS随时间的趋势整合到综合排名函数中。
• 计算随时间变化的动态QoS变化，以反映服务的可靠性和性能演变。
• 基于功能匹配度、QoS值与时间稳定性的加权聚合对候选服务进行排名。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何有效结合功能与非功能服务属性，以实现业务流程服务的选择？
• RQ2 QoS值的时间变化在多大程度上能提升服务排名的准确性？
• RQ3 本体匹配在弥合业务流程模型与Web服务描述之间语义鸿沟方面发挥什么作用？
• RQ4 业务上下文对所选服务的相关性产生何种影响？
• RQ5 在现实业务场景中，动态QoS建模是否优于基于静态QoS的选择方法？

主要发现

• 所提出的算法通过引入随时间变化的QoS趋势，提高了服务选择的准确性，降低了选择次优服务的风险。
• 基于实例的本体匹配有效实现了BPMN 2.0流程模型与WSOnto服务描述之间的语义对齐。
• 将功能、QoS与上下文因素整合到统一的排名模型中，显著提升了服务的相关性与精确度。
• 该方法能够动态适应服务性能的变化，适用于实时业务流程执行。
• 实证评估表明，该算法在服务相关性与可靠性方面优于传统的静态QoS选择方法。