由于语义Web服务的前景良好，其采用机器可理解的方式描述Web服务的功能，从而提供Web服务之间的互操作。随着面向服务计算体系架构(Service Oriented Architecture，SOA)的快速发展，语义Web服务的数量持续增加，如何对Web服务进行合理地组织和建模以快速返回满足需求的服务成为其研究的关键问题之一。　　基于领域本体的标准术语，本文对Web服务的功能语义进行了规范化描述，基于聚类的思想，通过计算Web服务的语义相似度，对服务库中的服务进行层次聚类，形成服务簇，并建立了相应的服务簇网元。这样即能合理有效地描述服务簇中服务的共性和个性，又能通过将多个具有相同或者相似功能的服务进行统一管理和描述，有效缩减服务空间。提出服务簇网元的矩阵模型，从而实现服务的快速发现，并找出最符合用户需求的服务类。提出了一种基于服务簇的服务替换方法，基于已经建立完成的相应服务簇网元及其矩阵模型，假设基于服务簇的服务组合已建立，通过对服务组合流程分析，构建了组合服务网模型。基于失效服务网元标准矩阵和组合服务网模型，提出了一种替换服务的快速查找与替换算法。　　最后，通过实验分析，例证了本文方法的正确性和有效性。同时，结果表明基于失效服务的网元标准矩阵实施服务替换，可以提高服务的替换效率，并保持服务组合模型的健壮性。　　本文主要是对基于服务簇的Web服务发现与替换方法进行了相关研究，着重解决了Web服务形式化建模、发现与组合过程中的替换问题，对于推进语义Web服务发现与组合过程中的服务替换技术的研究具有一定的价值。