物流元数据及其管理

摘 要： 对物流元数据的概念进行了定界，针对元数据的现状，提出了物流元数据的存储组织模型，并根据此模型，设计了一种基于“元关系”的元数据与物流信息实体之间的同步更新机制，较好地解决了物流元数据的集成管理等问题。

关键词： 物流元数据； 存储模型； 同步机制； 元数据的存储； 元关系

中图分类号：TP393 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2013）10-13-03

0 引言

元数据在各领域有不同的定义，在综合各种定义的基础上，对物流元数据定义如下：物流元数据是在物流活动中所产生的数据（包含知识和规则）的描述，包括数据的格式、技术和业务过程、数据的规则和约束以及数据结构等。

物流元数据也是一种数据，在形式上与其他数据没有区别，它可以以数据存在的任何一种形式存在。但是，物流元数据目前缺乏统一的标准，部分企业所建立的规范也不能满足全行业的需要。本文探讨采取另一种方式，即从存储模型上着手，尽量在不改变现有各系统的基础上，融合已有的元数据规范，解决这一问题[1-3]。

1 物流元数据

1.1 企业间物流信息交换现状

目前国内很多企业都无法顺利地实现物流信息的交换，大部分企业的物流信息系统是封闭运作的，企业在各自的内部网络采用共同的标准协议进行数据交换，但在企业间、整个物流行业间还没有形成一套统一的、规范化的物流数据交换标准， 企业物流信息没有共同的数据规范统一约束，导致了数据交换的困难。

1.2 基于元数据的物流信息交换技术

OAI（Open Archive Initiative）技术的目的是实现异构系统间资源的共享和交换。其主要思想是：将服务提供者和数据提供者分离， 服务提供者只提取元数据信息，对元数据信息进行重新组织，不需要了解数据提供者的内部数据格式，只需要遵循协议的格式，将参数传给数据提供者就可以得到所需的元数据，进行资源共享和互操作[4]。

在物流联盟中制定了统一的元数据规范，各成员只需提取元数据信息，无需再对异构数据进行复杂的数据交换，就可以对资源进行共享和信息的互操作，达到高效、合理、及时完成项目运作的目的。另外，通过元数据映射也可达到各类系统间的数据交换。为此，基于OAI的思想，从物流信息交换的研究角度出发，提出一个元数据框架的设想和信息交换模型，可以作为一个物流系统间异构数据交换的可行解决方案。

1.3 物流信息元数据框架

这里把目前第三方物流的业务概括为两个中心，即物流中心和配送中心。物流中心承担着订单管理、货物管理、仓库管理、财务管理等，而配送中心主要负责货物的配送管理、车辆管理等。

第三方物流业务流程产生如下数据流：发货订单、验货单、货物通知单、货物维护单、货物入库单、发货通知单、配送计划单、货物记录单、货物运输单、回单、退货单；还有基础资料信息，包括企业信息、人员信息、车辆信息、储位信息等。

根据物流信息资源，划定了物流信息元数据的基本框架。按元数据方法划分成三个类型，即货物信息元数据、单证元数据、人员信息元数据。依据各数据之间的相互关系，可以确定一个合作模型中物流信息元数据基本框架。这个框架可以支持对物流信息的组织、存储、检索和交换，依据元数据性质把物流信息元数据分为两类，一类是结构性元数据，另一类是管理性元数据[5]。

2 存储模型

2.1 存储策略

元数据的存储包括元数据标准的存储和元数据本身的存储。二者之间的关系是类和实例之间的关系，XML文件是表示元数据最佳方法。由于元数据是树状文件，XML本身也是树型层次结构，能够很好地说明元数据的元素类型、元素之间的关系，并且能够对元数据进行严格验证。不过，在将XML文件存入关系数据库时存在一些问题：XML文件和关系数据库之间的对象映射关系比较复杂。如果将XML文件作为关系数据库的一个字段进行存储，则不便于对元数据元素进行检索和展现。

根据以上分析，我们需要一种存储策略，把XML Schema的元数据标准映射并存储到关系型数据库中。为此，建立了图1所示的基于XML Schema的物流元数据存储体系，将物流元数据按照模式和内容分别存储。在由XML Schema模式到关系型模式的转换过程中，核心工作是制定转换规则，而建立转换映射规则的前提是对XML Schema文件建立有效结构。DOM（Document Object Model，文档对象模型）是一种抽象数据结构，它将XML文档表示为由节点构成的树。在DOM树中，节点用来表示元素、属性和文本。每棵DOM树都有惟一的根节点。Element代表元素.是最常用的节点，它可以组成以它为根的DOM的子树。元素节点还可以有元素子节点、属性子节点等。利用DOM树的思想将XML SChema转换为DOM树结构，分别对根元素和各级子节点的复合元素建表。并且，为了保持它们的父子关系，需要在数据表中建立指向其子节点的复合元素的外键（FK）。其结构解析过程如图2所示[2，6]。

2.2 存储组织模型

由于各企业、各部门依照自身的需要，使用不同的开发工具建立的物流管理系统，大多数有不同或不能兼容的内部元数据和特有的元数据接口。在没有统一的物流元数据标准之前，数据集成存在很多问题，也非常困难。因此，可靠的存储组织模型，成为高效集成的关键。

本文采用如图3所示的模型，一个物流共享元数据库由多个元数据库提取得到，一个元数据库包含多个物流元数据规范，每个规范可包含多个元数据对象。其中，每一个规范代表一个被采用的元数据标准。基于上述的层次组织模型，就可以实现元数据按照规范的分类组织，新的元数据标准以新的规范形式加入到某一元数据库中。该模型具有一定的开放性。

3 同步机制

3.1 元关系

关系按照其类型，可分为一般关系、组合关系、继承关系、属性型关系等。其中，属性型关系是指两个对象之间的关系仅用外键字段关联无法实现，而需用独立属性表来维护关联关系，如图4所示。基于属性表建立物流元数据和信息实体之间“元关系”。维护两者之间的数据一致性，解决同步更新问题。

为了实现一个库房信息和一条元数据的关联，首先需要在它们各自所属的要素类和元数据集之间建立一个元关系。这一步交由数据库中的关系类表来管理和维护，与此同时，产生一张对应该条元关系的属性表。它用于维护两类对象所管理实体之间的关联操作。基于这种“元关系”机制，通过定义一个物流信息实体与基于不同规范的元数据集之间的多条元关系，实现一个信息实体与多条元数据的关联。这将有助于借助元数据系统，在分布、异构的信息资源中更快捷、更有效地查询、访问、获取所需要的数据[9-10]。

3.2 利用元关系实现同步机制的过程

首先在物流信息实体和元数据集之间建立元关系，填入关系类表；在关系类表中查询数据库中所有关系类型为元关系、原始类ID为ItemsID的关系类；考虑到一个物流信息实体可能与不同模式下的多个元数据集都建有关系，所以对查询所得到的每个关系类。按照下列步骤进行处理。

⑴ 在关系类对应的元关系属性表中查找满足原始键值为EntityID、目的键值为MetaID的属性记录。

⑵ 若没有找到元关系属性记录表明该物流信息实体没有元数据，则根据元数据可同步元素列表的定义，自动从物流信息实体中获取相关信息，生成一条新元数据。添加到元数据集中。

⑶ 若找到相关属性记录集，则对其中每一条属性记录，先根据元数据可同步元素列表的定义，自动从物流信息实体中获取相关信息，然后再对该条记录进行更新操作。

参考文献：

[1] 傅海洋，黄俊，刘晓晨.物流元数据及其管理研究[J].物流科技，2008.10.

[2] 吴宝山.基于XML的物流元数据的存储研究[D].安徽大学硕士学位论文，2007.

[3] 肖珑，赵亮.中文元数据概论与实例[M].北京图书馆出版社，2007.

[4] 朱毅.元数据存储框架及服务[J].科技信息，2009.23.

[5] 肖珑，赵亮.中文元数据概论与实例[M].北京图书馆出版社，2011.

[6] 杜楠，彭宏.混合式的元数据管理系统研究[J].计算机工程与设计，2009.15.

[7] 黎建辉，吴威，阎保平.一种基于XML的元数据映射与转换算法[J].微电子学与计算机，2008.1（25）.

[8] 郑琳曦.内容管理研究与实现[D].北京工业大学工程硕士学位论文，2007.

[9] XML Linking Language（XLink）Version 1.0.

[10] World Wide Web Consortium.XML Schema.

[11] Open GIS Geography Markup Language （GML）Implementation Specification3.0：OpenGlS Consortium，Inc，2013.

[12] Yan Jie， Zhu Yaolong， Xiong Hui. A Design of Metadata ServerCluster in Large Distributed Object-based Storage. In： 12th NASA Goddard， 21st IEEE Conference on Mass Storage Systems and Technologies，2012.

[13] David Marco.元数据仓储的构建与管理[M].机械工业出版社，2011.