鐵路行業機構知識保存與共享交流系統的設計與實現

郭肖肖，李雪山，李俊奇，李子林，劉慶猛

（中國鐵道科學研究院集團有限公司 科學技術信息研究所，北京 100081）

機構知識庫是機構實現知識管理的平臺，主要針對機構內部產生的或外部獲取的專門知識進行系統化收集和長期保存，避免知識資產流失，促進其持續共享和傳播利用。機構知識庫自產生起就引發了研究與建設熱潮，目前已形成多種建設類型，包括機構單獨成立的機構知識庫，如中國科學院機構知識網格、西安交通大學機構知識門戶等；多個機構共同建設的機構知識庫，如中國高校機構知識庫聯盟[1]；國家級的機構知識庫，如荷蘭的DARE 項目[2]、澳大利亞的ARROW 項目[3]、日本機構知識庫[4-5]等。多種類型的機構知識庫促進了從單個機構到國家層面知識存儲共享的發展[6]。

機構知識庫的快速發展豐富了相關領域的研究和實踐，也為更多機構建設機構知識庫提供了經驗[7]。國內高校（如北京大學、西安交通大學）、科研院所（如中國科學院、中國農業科學院）等率先建立了機構知識庫系統，用于知識成果存儲及交流共享。隨著數字化轉型及數智化時代的發展，機構知識庫逐漸向科學數據管理和知識增值服務拓展[8]。由于學科建設、人員配備、管理機制等因素，綜合性大學、學術水平領先的科研院所機構知識庫建設工作進展較快，而鐵路類高校和科研院所機構知識庫建設工作相對滯后。鐵路行業涵蓋“車、機、工、電、輛”多個專業，涉及基礎科學、工程科技、信息科技、經濟管理等多個學科領域，一項工作的開展往往需要多個專業、部門共同協作完成。然而，目前機構知識大多分散在各部門、項目組、成員手中，尚未有統一的知識平臺將各類知識統一存儲與交流共享，在遇到部門職能變化、撤銷、合并或部門員工離職、退休等情況時，可能導致知識流失，影響工作開展。建立鐵路行業機構知識保存與共享交流系統，及時將形成的知識進行存儲管理和共享利用，對于保存機構知識資產、促進機構內溝通和科研協作交流、提高科研效率、營造人才發展的氛圍和機制、提升機構知識管理能力及擴大機構在領域內的影響力具有重要價值。鑒于此，本文結合鐵路行業機構知識特點和需求，設計了鐵路行業機構知識保存與共享交流系統，為后續開展機構知識存儲與利用提供支持平臺。

1 系統設計

DSpace 是一個較成熟的模塊化開源軟件，采用高度耦合的模塊化功能設計方法，可根據需要定制界面和功能[9]。鐵路行業機構知識保存與共享交流系統基于Dspace 進行二次開發，采用Spring 技術框架、VUE 前端框架及Java、Typescript 語言進行開發。

1.1 系統架構

在安全方面，本系統建立了有效的安全管理機制，從物理安全、網絡安全、系統安全、應用安全等方面進行約束。采用Nginx 作為中間件，用于HTTPS 解密、負載均衡及安全防護，提高本系統的穩定性與安全性，依托權限管理和備份機制實現數據安全。在應用集成方面，本系統可對外提供Rest API 訪問接口，實現與OA 系統、科研管理系統及其他內容管理系統的數據交互。系統架構如圖1 所示。

圖1 鐵路行業機構知識保存與共享交流系統架構

1.1.1 物理層

包括網絡設備和客戶終端，實現本系統的網絡部署和終端訪問。

1.1.2 數據層

采用開源關系型數據庫PostgreSQL 存儲數據，通過ORM、JDBC、MyBatis 等與業務邏輯層交互數據請求。數據類型包括結構化和非結構化數據，如論文、報告、專利、標準、獎勵成果、圖片、音視頻等，用于滿足機構成員各類知識成果的存儲需求。

采用Solr 提供內容檢索服務，減少高頻數據對數據庫的直接訪問，提升本系統性能。

1.1.3 業務邏輯層

核心服務層，向上層提供服務，以實現各類應用功能。主要包括用戶注冊及登錄、成果提交、在線瀏覽及下載、信息檢索與導航、權限管理、用戶及用戶組管理、模板定制、批量導入導出、系統管理、成果統計、評論交流、審核管理等模塊。

1.1.4 應用層

面向用戶層次，采用Servlet/JSP 容器（如Tomcat web 應用服務器）與下層通信，前端基于Vue3、Element Plus 和Node 等技術進行開發，實現用戶交互及模板渲染等功能。根據部署方式的不同，用戶可通過互聯網、機構局域網進行訪問。用戶可分為匿名訪客、注冊用戶及管理用戶，主要模塊包括用戶中心、導航/瀏覽/檢索、數據管理、成果統計及后臺管理，根據用戶權限的不同，展示的模塊有所區別。

1.2 功能設計

鐵路行業機構知識保存與共享交流系統提供用戶及權限管理、數據管理、檢索/瀏覽/導航、統計分析、內容組織管理、系統管理等功能[10]，功能架構如圖2 所示。

圖2 鐵路行業機構知識保存與共享交流系統功能架構

1.2.1 用戶及權限管理

（1）用戶管理：提供用戶注冊、登錄、個人空間管理、用戶增刪改、批量導入導出等功能。

（2）用戶組管理：通過將用戶加入某一用戶組，對某組用戶進行統一管理。用戶組可按照部門或研究課題組來進行設置，通過設置用戶組可將資源權限劃分得更為詳細，保障知識傳播的安全性。

（3）操作權限管理：提供5 類操作權限，包括管理、提交、審核并編輯元數據、審核元數據、編輯元數據，可按專題、用戶、用戶組賦予相應權限。上述5 類權限由高到低排列，當賦予用戶管理權限后，用戶便成為子管理員，具有對該專題下內容、用戶的管理權限，并可進行二次授權。

（4）訪問權限管理：提供4 類訪問權限，包括全文下載、在線瀏覽、元數據訪問、專題訪問，可按專題、用戶、用戶組賦予相應權限。上述4 類權限由高到低排列，具有高級訪問權限的用戶自動具有低級別權限。

1.2.2 數據管理

（1）數據提交：授權用戶可在選擇相應的專題和資源類型模板后進行數據的提交發布工作。

（2）批量導入導出：管理員和子管理員可將已有的數據批量導入本系統中，支持CSV、Excel 等通用格式，支持全文數據自動導入。

（3）數據增刪改：用戶可對自身提交的數據進行刪除、修改，管理用戶可對權限范圍內的數據進行刪改。

1.2.3 檢索/瀏覽/導航

提供簡單檢索、高級檢索，支持多個字段的組合查詢，對檢索結果提供按相關性、時間等排序的功能；支持按學科、文獻類型等的分類導航、在線預覽、下載等功能。

1.2.4 統計分析

（1）基本統計：包括提交統計、檢索統計、訪問下載統計，可對各專題、各類型數據設定不同統計條件，進行多角度、多維度的統計，采用ECharts技術進行可視化展示[11]。

（2）個人學術計量：統計個人發布的各類型論文、成果、作品及其所涉及的專業、研究領域及關鍵詞，全面展示個人的學術能力和業績。

1.2.5 內容組織管理

（1）元數據定義：以都柏林核心（Dublin Core）元數據為基礎，支持靈活定義各種元數據字段，用于描述資源對象信息，如題名（title）、作者（author）、關鍵詞（subject）、摘要（abstract）、年（year）、卷（volume）、期（issue）、頁（page）、來源（source）、日期（date）等，各字段可根據需要修改其顯示名稱，如標識符（identifier）字段，在標準規范中可顯示為標準號，在項目合同中顯示為合同編號，在管理辦法中顯示為文號，在專利發明中顯示為專利號。

（2）模板定制：支持靈活定義各種資源類型，通過將元數據與模板關聯，可為各資源類型設定元數據（字段），如針對期刊論文，可在元數據中選擇題名、作者、關鍵詞、摘要、年、卷、期、頁、來源等作為描述字段；針對標準規范，可在元數據中選擇標準號、題名、作者、發布日期、實施日期、關鍵詞、摘要、狀態等作為描述字段，實現對不同類型知識對象的擴展管理。

（3）知識組織：支持按照學科分類、組織架構、學科分類+組織架構等多種方式進行知識成果組織，可根據需要靈活設置知識組織展示方式[12]。

1.2.6 系統管理

（1）參數配置：支持如網站名稱、域名、郵件服務器、水印、版權內容等網站參數的靈活配置。

（2）主題設置：可預先設置界面主題樣式和logo 標識，管理員可通過后臺對其進行靈活切換。

（3）備份及恢復：包括系統備份、數據庫備份、文件備份，可進行增量備份和全量備份，可根據需要設置備份策略。

2 關鍵技術

2.1 元數據非編程性動態定制擴展

鐵路領域數據來源廣泛、知識類型多樣，包括期刊/會議/學位論文、研究報告、專利、演示文稿、圖片、音視頻、專著/譯著、軟件、軟件著作權、各類申報書、部門內部管理文件等，元數據字段類型眾多。

針對資源類型及其元數據多樣的特點，本文采用元數據非編程性動態定制擴展技術，在遵循都柏林核心元素集的基礎上定義了108 個元數據，自定義形成14 種資源類型，包括期刊論文、簡報內參、標準規范、獎勵成果等，每種資源類型可由管理員從已建立的元數據集中選擇相應字段進行描述，最終形成該資源類型模板，用于數據提交和資源展示。該技術的應用為機構數據的統一歸集和檢索利用奠定基礎，也可為后續與OA 系統、科研管理系統等系統間數據的交互提供便利。

2.2 基于組合模式的知識組織方式靈活定義

機構對知識的組織和展示方式有不同需求，機構知識可按照學科分類、機構組織架構、學科分類+組織架構相結合的方式進行組織。

針對上述需求，本文將知識組織方式抽象化為樹形結構展示，基于面向對象的思想，采用組合模式實現靈活的樹形結構構建，管理員、子管理員可根據知識組織及展示需要，自定義創建子節點（部門）、葉子節點（專題），將容器對象與葉子節點對象進行遞歸組合，以層次化形式展示知識成果。同時，這種知識組織方式也是權限管理的基礎，管理員、子管理員可對用戶組、用戶賦予樹形結構中各個部門、專題的操作和訪問權限。

2.3 細粒度知識權限管理

機構知識安全是鐵路行業機構知識保存與共享交流系統穩定運行的前提，不同資源開放傳播的范圍不同，不同用戶對資源的操作、訪問權限也不同。

針對數據開放范圍對用戶權限要求的不同，采用細粒度的權限設置、靈活的權限組合，支持目錄級權限及單文件權限設置，支持對用戶組、單個用戶進行權限設置。本系統分為5 類操作權限和4 類訪問權限，管理員、子管理員可根據數據開放范圍及管理需要為所屬用戶組、用戶賦予對各個部門、專題的操作、訪問權限。此外，本系統支持文件級權限管理，可對單個文件設置訪問權限，實現在促進機構知識共享的同時防止文檔外泄，有效保護機構知識資產。

3 應用場景

3.1 機構知識倉儲

知識已成為一種重要的無形資產，及時積累、保存機構所產生的知識，將機構內各部門、各項目組、各成員散存的各類知識統一存儲、再組織、展現，可以避免因機構職能變化、撤銷、合并及員工的離職、退休等導致的知識流失。鐵路行業機構知識保存與共享交流系統作為一種管理機構知識的工具，能夠將機構內各下屬機構、項目組、成員散存的各類知識成果記錄、集成、再組織、展現，實現機構知識的長期積累、保存和傳承。

3.2 跨部門知識共享與協作

鐵路是一個多學科交叉的專業，機構成員在研究方向上存在相近和交叉，鐵路行業機構知識保存與共享交流系統的建設能夠為機構成員提供一個互相認識、了解彼此研究領域、交流協作的平臺，為不同部門和團隊協作共享提供契機，不同部門和團隊可基于某一研究主題，共同在該領域推進研究，進而發揮機構成員的專業綜合優勢。此外，通過對部門乃至整個機構的知識成果或知識碎片進行統一收集，為機構內知識的共享、相互借鑒提供了基礎，便于后人對前人研究成果的再利用、再研究，有助于提升機構創新能力，并在一定程度上可避免重復研究、減少資源浪費、提升科研效率。

3.3 人才發現與技能提升

鐵路行業機構知識保存與共享交流系統為機構成員提供了展示自身、發展自身的機會，機構成員通過上傳自身的工作成果，匯總自身相關知識成果的同時展示了自己的研究領域、方向、學術能力和業績，為機構發現人才、培養人才提供了途徑，也為機構遴選領域專家、查找相近領域研究人員提供了線索，對營造積極向上的人才發展、成才氛圍具有重要意義。

4 結束語

本文基于鐵路行業知識存儲管理、共享利用的需求，設計并實現了鐵路行業機構知識保存與共享交流系統，為機構成員提供了一個展示自身研究成果和相互溝通的橋梁，為機構內協作交流提供了契機和平臺，對提升機構創新能力、提升研發效率具有重要價值。

機構知識保存與共享交流系統的運行需要用戶的積極參與，后續還將進一步結合各機構知識管理的需求，研究機構知識存繳激勵機制和管理機制[13]，探索面向科學數據管理的機構知識庫系統建設[8]，提升用戶知識存繳和共享交流積極性，促進本系統的可持續發展，對提升機構創新能力提供有效支撐。