Konzept und prototypische Realisierung einer ontologiebasierten ERP/PDM-Kopplung mittels XML-Technologie

In der korrigierten 2. Version ist eine Referenz hinzugefügt. Bitte diese Version benutzen: http://miless.uni-duisburg-essen.de/servlets/DocumentServlet?id=12122 In diesem Kapitel werden die durch diese Arbeite gewonnenen Erkenntnisse zusammengefasst, und ein Ausblick auf mögliche weitere Forschungsarbeiten in dem Bereich des Produktdatenaustausches gegeben. Im Kapitel 2 wurde der Stand der Forschung im Bereich der ERP- bzw. PDMSysteme sowie Strategien zur Kopplung dieser Systeme aufgezeigt. Dazu wurd zunächst für den jeweiligen Bereich ein einheitliches Begriffsverständnis geschaffen und darauf aufbauend jeweils stellvertretend ein Produkt für die jeweilige Systemart vorgestellt. Die Betrachtung der jeweiligen Produkte erfolgte dabei in Hinblick auf deren Einsatz bei der Realisierung von ERP-OnTo-PDM in Kapitel 7. Des Weiteren wurde in diesem Kapitel bestehende Strategien zur Kopplung von IT-Systemen eingehender betrachtet und deren Schwachstellen aufgezeigt. Das Kapitel 3 stellte den Stand der Forschung auf dem Gebiet der Ontologien vor. Zunächst wurde in diesem Kapitel das Konzept Ontologie vorgestellt, welches im Rahmen des Wissensmanagements eine immer größere Bedeutung erhält. Ontologien bilden den Kern des im Rahmen dieser Arbeit erarbeiteten ERP-OnTo-PDM-Konzeptes, einer ontologiebasierten auf XML-Technologie aufbauenden Impilmentierung zum semantischen Produktdaten-Austausch zwischen verschiedenen IT-Systemen, die produktrelevante Daten managen. Dazu wurden neben den definitorischen Grundlagen der Begriffswelt des Forschungsgebiet der Ontologien besonders deren Einsatzmöglichkeiten im Bereich des Datenaustausches von Produktdaten vorgestellt. Der Stand der Forschung auf dem Gebiet der Internettechnik war Gegenstand des Kapitels 4. Hier wurde die Extensible Markup Language (XML) mit ihren assoziierten Standards dargestellt. Von besonderem Interesse zur Implementierung des Konzepts ERP-OnTo-PDM war das Resource Description Framework (RDF), welches die Definition von Metadaten ermöglicht, um den semantikbasierten Produktdatenaustausch zu ermöglichen. Neben den Grundlagen von XML und RDF wurde auch das Gebiet der XML-basierten Produktdatenaustauschformate behandelt und deren Schwachstellen aufgezeigt. In Kapitel 5 wurden aus den in den drei zuvor behandelten Kapiteln aufgezeigten Schwachstellen die Anforderungen an eine semantische Kopplung von IT-Systemen mittels einer Ontologie abgeleitet und erläutert. Dazu wurden die Anforderungen an eine Kopplung von ERP- und PDM-Systemen in drei Bereiche untergliedert. Zunächst werden Anfoderungen die sich aus der Unternehmensorganisation ergeben dargestellt. Daran anschließend wurden Anforderungen die sich durch den Einsatz der beiden Informationsverarbeitungssysteme ergeben aufgezeigt. Im dritten Anforderungsbereich sind technische Anforderungen zusammengefaßt. Das auf Grundlage der aufgezeigten Schwachstellen und den daraus abgeleiteten Anforderungen an eine semantische Kopplung von Informationsverarbeitungssystemen erarbeitete Konzept ERP-OnTo-PDM ist Gegenstand des Kapitels 6. Zunächst wurde in diesem Kapitel eine Auswahl der zur Realisierung einer ontoogiebasierten Kopplung geeigneten Basistechnologie getroffen. Das Konzept wurde mittels eines RDF-Modells in diesem Kapitel veranschaulicht. Des Weiteren bildet RDF die Basistechnologie zur Realisierung das Konzept ERP-OnTO-PDM welches in Kapitel 7 beschrieben ist. In diesem Kapitel wurde zunächst auf das Vorgehensmodell zur Erstellung der Ontologie für das Konzept ERP-OnTo-PDM eingegangen. Daran anschließend wurde die Anwendbarkeit durch eine prototypische Implementierung nachgewiesen. Es hat sich gezeigt, dass mittels einer semantischen Kopplung von IT-Systemem die Anzahl an Schnittstellen drastisch reduzieren lässt. Des Weiteren ist ein Erheblicher Vorteil von ERP-OnTo-PDM in der verwendeten Internettechnologie zu sehen. Durch den Einsatz von XML bzw. RDF wird eine durchgehende Datenverarbeitung auch über verschiedene Medien ermöglicht. Daraus kann den neuen Anforderungen an ein Produktdatenmanagemt Rechnung getragen werden

Semantic technologies for the domain specific and formal description of time series in databases

Messdaten werden zur effizienten Organisation und Weiterverarbeitung in relationalen Datenbanken gespeichert. Die in den letzten Jahren entstandenen Semantic Web Technologien bieten eine hervorragende Basis zur Wissensmodellierung und Beschreibung von Domäneninhalten in Form von Ontologien. Aufgrund der offenen Architektur dieses Ansatzes können leicht fremde Ontologien und Ressourcen mit eingebunden und berücksichtigt werden. Semantic Web Technologien stellen eine formale Modellierungsgrundlage dar. Mittels Reasoning kann deshalb aus Ontologien implizites Wissen abgeleitet werden. In dieser Arbeit werden semantische (Datenbank-) Annotationen und deren Interpretation fokussiert. Sie verknüpfen Datenbanken und das Semantic Web miteinander. Die Annotationen erlauben es, Inhalte von Datenbanken mit Semantic Web Technologien in verschiedenen Nutzungsszenarien zu beschreiben. Außerdem wird für die gemeinsame Behandlung und den Einsatz beider Technologien eine Architektur entwickelt. Auf dieser Basis werden Konzepte zur Visualisierung und Interaktion mit den Annotationen eingeführt. Weiterhin wird deren Einsatz zur formalen Modellierung von Ereignissen mittels Automaten betrachtet, sodass ein Reasoning zur Berechnung durchgeführt werden kann. Mittels einer Implementierung werden die eingeführten Konzepte demonstriert. Die Applikation Semantic Database Browser erlaubt die integrierte Verwendung von Messdaten und deren formaler Beschreibung. Modelle können ausgetauscht und wiederverwendet werden, sodass die Wiederverwendung von Wissen gefördert wird. Anhand des Beispiels von Ereignissen während Autofahrten wird demonstriert, wie auf Basis der formalen Beschreibung Schlussfolgerungen gezogen werden können. So können durch das Schlussfolgern ohne zusätzlichen Aufwand neue Erkenntnisse über auftretende Fahrmanöver generiert werden. Aufgrund des domänenunabhängigen Charakters der skizzierten Lösungsansätze wird gezeigt, dass diese sich leicht auf andere Anwendungsfälle anwenden lassen.Measurement data in form of time series of scientific experiments is stored in relational databases for efficient processing. Complementary, Semantic Web technologies have been developed in the last years for describing domain knowledge in form of ontologies. Due to their open architecture, foreign ontologies and resources can be easily referenced and integrated. Since Semantic Web technologies are based on predicate logic, they are suitable for formal modeling. Therefore, using reasoning implicit knowledge can be derived from ontologies. This work introduces semantic (database) annotations to link databases and ontologies to take advantage of both together by describing database contents with Semantic Web technologies. An architecture is developed for the combined handling and usage of these two technologies, which is designed in respect of scalability of large amounts of measurement data. Based on this architecture, concepts for visualizing and interacting with annotations are introduced. Furthermore, semantic annotations are used for formally modeling events in time series using finite state machines, which are computed using reasoning. An implementation is introduced to demonstrate the feasibility and advantages of the discussed concepts. The presented application Semantic Database Browser allows using semantic database annotations and interactively working with them for integrated handling of formally described measurement data. Formal models can be easily exchanged and reused to support reusability of knowledge and cooperation. By describing measurement data with models, data becomes much easier to understand. Using an example of events during driving, it is demonstrated how formal description can be used for automatic reasoning to generate additional knowledge about driving maneuvers without any additional effort. Because the presented approaches are domain independent, they can be easily adapted for other use cases

Adaptivität und semantische Interoperabilität von Manufacturing Execution Systemen (MES)

MES (Manufacturing Execution Systems) are situated between automation and management level and are affected from changes of the production. Therefore their adaptivity within the lifecycle of production plants is mission critical. Furthermore MES act as data and information hub. This means that they have to work together with other systems in an efficient and seamless way. MES must be interoperable and must have semantics under control. The present publication faces both aspects

Abbildung relationaler Daten auf die Ontologie des CIDOC CRM

Vor dem Hintergrund des Problems der Datenbankintegration hat diese Arbeit das Mapping der relationalen Daten des Bilddatenbanksystems ConedaKor auf die vom ICOM entwickelte Ontologie CIDOC CRM zum Ziel. Nachdem die beiden zugrunde liegenden Datenmodelle vorgestellt worden sind, diskutiert die Arbeit verschiedene Mapping-Ansätze im Hinblick auf die Automatisierung des Mapping-Prozesses. Aus dieser Diskussion resultierend, wird für das spezifische Problem des Abbildens der relationalen Daten von ConedaKor auf die Ontologie CIDOC CRM ein Mapping-Ansatz vorgestellt, der im Wesentlichen auf linguistischen Kriterien beruht. Zur softwaretechnischen Realisierung des Ansatzes wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Tool implementiert, das im Anschluss beschrieben wird. Schließlich werden die erreichten Ergebnisse des Tools evaluiert und diskutiert

Wissensbasierte Prozesskonfiguration im Bauwesen

Das Ziel der Prozesskonfiguration besteht darin, typische Bauprozesse wie Planungsprozesse, Ausführungsprozesse, Steuerungs- und Entscheidungsprozesse zu unterstützen. Infolgedessen bilden die Prozesse und der Einsatz von Prozessmodellen für verschiedene Aufgabenbereiche im Bauwesen die Grundlage für die computerunterstützte Bearbeitung von Bauvorhaben. Die Bauprozessmodelle werden meistens in einer semi-formalen Sprache dargestellt. Das erlaubt die weitere Formalisierung zum Zweck der intelligenten Konfiguration der Prozesse. Das bedeutet, dass die Prozesse auf Basis des formal beschriebenen Prozesswissens konfiguriert, zusammengestellt und instanziiert werden können. Solche Prozesse sind besonders aktuell im Bereich des Risikomanagements, das in den letzten Jahren im Bauwesen an Bedeutung gewonnen hat. Die Prozesse sollen bei der Suche nach einem alternativen Ablauf im Fall einer Prozessstörung ad-hoc konfiguriert und zur Verfügung gestellt werden. Dies kann semi-automatisch mit Einsatz wissensbasierter Methoden realisiert werden. Die Prozesse im Bauwesen bergen diverse spezielle Eigenschaften in sich, die die Problematik der typischen Konfigurationsvorgehensweise sichtbar werden lassen. Wesentliche Merkmale der Bauprozesse sind der durchgängige Informationsfluss und der hohe Kommunikationsbedarf zwischen allen Beteiligten im Bauprojekt. Das impliziert Anforderungen an eine effektive Interoperabilität innerhalb des Bauprojekts. In einem signifikant großen Projekt wie beispielsweise dem Flughafenbau, bei dem sich die Baustelle auf tausenden Hektar Fläche erstreckt und mehrere Dutzende Baufirmen involviert sind, die über unterschiedliche Software und Baudatenmodelle und Standards verfügen, ist die Koordination sowie ein effektiver Informationsaustausch und als Folge die Prozesskonfiguration gravierend erschwert. Dementsprechend spielt die Anwendung einer übergeordneten Struktur, die die Heterogenität der verteilten Umgebung einkapselt, eine bedeutende Rolle. Des Weiteren bringt ein ontologiebasierter Ansatz wesentliche Vorteile bei der Betrachtung der existierenden Problematik. Ontologie ist eine explizite, formale Spezifikation einer gemeinsamen Konzeptualisierung (Gruber 1993). Darunter kann eine konzeptuelle Formalisierung von Wissensbereichen und Begriffssystemen verstanden werden. Mittels Ontologie kann Wissen verteilt werden, was eine verbesserte Interoperabilität in komplexen Systemen mit vielen heterogenen Ressourcen, wie beispielsweise Bauwesensystemen, gewährleistet. Anwendungsbereiche der Ontologie sind Kommunikation und Repräsentation sowie Wiederverwendung von Wissen. Die Ontologie wird in der Regel in Form einer Taxonomie dargestellt. Solche Konstrukte ermöglichen es, Struktur in ein heterogenes Umfeld zu bringen. So kann eine allgemeine bereichsübergreifende Ontologie, eine Top-Level Ontology, eine übergeordnete Baustruktur gut abbilden. Potenziell ermöglicht eine Ontologie die Analyse des Domänenwissens auf semantischer Basis, wie Schlussfolgerung, Konsistenzprüfung und gezielte Suche. Die Flexibilität bei der Konfiguration wird durch die regelbasierte Anwendung unterstützt. Darüber hinaus können intelligente Lösungen durch Anwendung verschiedener Baustrategien, die den Prozessablauf optimieren, erzielt werden. Die Prozesse, Ontologien und Regeln können verschiedene Arten von Wissen abbilden und als Kombination eine effiziente, wissensbasierte Prozesskonfiguration ermöglichen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf dem Schließen der Prozesskonfigurationslücke, in dem eine Kombination aus Prozessen, Prozesskonfiguration, Ontologien und Regeln präsentiert wird. Dabei zählt zu den wichtigsten Beiträgen der Arbeit, Interoperabilität innerhalb des Bauprojekts voran zu bringen, eine unternehmensübergreifende, übergeordnete ontologische Struktur für die effektive Zusammenarbeit in den verteilten Bauumgebungen zu erarbeiten und eine intelligente Prozesskonfiguration und -rekonfiguration zu gewährleisten

Entwicklung einer Methode zur Erhebung von Daten aus ERP-Systemen und Modellierung dieser in Ontologien

Entwicklung einer Methode zur Erhebung von Daten aus ERP-Systemen und Modellierung dieser in Ontologie