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2016 | OriginalPaper | Buchkapitel

Capturing Industrial Information Models with Ontologies and Constraints

verfasst von : Evgeny Kharlamov, Bernardo Cuenca Grau, Ernesto Jiménez-Ruiz, Steffen Lamparter, Gulnar Mehdi, Martin Ringsquandl, Yavor Nenov, Stephan Grimm, Mikhail Roshchin, Ian Horrocks

Erschienen in: The Semantic Web – ISWC 2016

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

This paper describes the outcomes of an ongoing collaboration between Siemens and the University of Oxford, with the goal of facilitating the design of ontologies and their deployment in applications. Ontologies are often used in industry to capture the conceptual information models underpinning applications. We start by describing the role that such models play in two use cases in the manufacturing and energy production sectors. Then, we discuss the formalisation of information models using ontologies, and the relevant reasoning services. Finally, we present SOMM—a tool that supports engineers with little background on semantic technologies in the creation of ontology-based models and in populating them with data. SOMM implements a fragment of OWL 2 RL extended with a form of integrity constraints for data validation, and it comes with support for schema and data reasoning, as well as for model integration. Our preliminary evaluation demonstrates the adequacy of SOMM’s functionality and performance.

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Fußnoten
1
International Society of Automation and International Electrotechnical Commission.
 
4
We are in the process of sorting out the licenses for the ontologies and data used in our experiments; they cannot be made publicly available at this point.
 
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Abele, L., Legat, C., Grimm, S., Muller, A.W.: Ontology-based of plant models. In: INDIN (2013) Abele, L., Legat, C., Grimm, S., Muller, A.W.: Ontology-based of plant models. In: INDIN (2013)
2.
Zurück zum Zitat Arancón, J., Polo, L., Berrueta, D., Lesaffre, F., Abajo, N., Campos, A.M.: Ontology- based knowledge management in the steel industry. In: The Semantic Web: Real-World Applications from Industry (2007) Arancón, J., Polo, L., Berrueta, D., Lesaffre, F., Abajo, N., Campos, A.M.: Ontology- based knowledge management in the steel industry. In: The Semantic Web: Real-World Applications from Industry (2007)
3.
Zurück zum Zitat Bishop, B., Ficsher, F.: IRIS - integrated rule inference system. In: Workshop on Advancing Reasoning on the Web (2008) Bishop, B., Ficsher, F.: IRIS - integrated rule inference system. In: Workshop on Advancing Reasoning on the Web (2008)
4.
Zurück zum Zitat Calvanese, D., et al.: Optique: OBDA solution for big data. In: ESWC (Satellite Events), Revised Selected Papers (2013) Calvanese, D., et al.: Optique: OBDA solution for big data. In: ESWC (Satellite Events), Revised Selected Papers (2013)
6.
Zurück zum Zitat Dantsin, E., Eiter, T., Gottlob, G., Voronkov, A.: Complexity, expressive power of logic programming. ACM Comput. Surv. 33(3), 374–425 (2001)CrossRef Dantsin, E., Eiter, T., Gottlob, G., Voronkov, A.: Complexity, expressive power of logic programming. ACM Comput. Surv. 33(3), 374–425 (2001)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Day-Richter, J., Harris, M.A., Haendel, M., Lewis, S.: OBO-Edit - an ontology editor for biologists. Bioinformatics 23(16), 2198–2200 (2007)CrossRef Day-Richter, J., Harris, M.A., Haendel, M., Lewis, S.: OBO-Edit - an ontology editor for biologists. Bioinformatics 23(16), 2198–2200 (2007)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Erdmann, M., Waterfeld, W.: Overview of the NeOn toolkit. In: Ontology Engineering in a Networked World (2012) Erdmann, M., Waterfeld, W.: Overview of the NeOn toolkit. In: Ontology Engineering in a Networked World (2012)
9.
Zurück zum Zitat Forschungsunion. Fokus: Das Zukunftsprojekt Industrie 4.0, Handlungsempfehlungen zur Umsetzung. In: Bericht der Promotorengruppe KOMMUNIKATION (2012) Forschungsunion. Fokus: Das Zukunftsprojekt Industrie 4.0, Handlungsempfehlungen zur Umsetzung. In: Bericht der Promotorengruppe KOMMUNIKATION (2012)
10.
Zurück zum Zitat Glimm, B., Horrocks, I., Motik, B., Stoilos, G., Wang, Z.: HermiT: An OWL 2 reasoner. J. Autom. Reasoning 53(3), 245–269 (2014) Glimm, B., Horrocks, I., Motik, B., Stoilos, G., Wang, Z.: HermiT: An OWL 2 reasoner. J. Autom. Reasoning 53(3), 245–269 (2014)
11.
Zurück zum Zitat Gliozzo, A., Biran, O., Patwardhan, S., McKeown, K.: Semantic technologies in IBM watson. In: Teaching NLP and CL Workshop (TNLP) at ACL (2013) Gliozzo, A., Biran, O., Patwardhan, S., McKeown, K.: Semantic technologies in IBM watson. In: Teaching NLP and CL Workshop (TNLP) at ACL (2013)
12.
Zurück zum Zitat Grangel-González, I., Halilaj, L., Coskun, G., Auer, S., Collarana, D., Hoffmeister, M.: Towards a semantic administrative shell for industry 4.0 components. In: ICSC (2016) Grangel-González, I., Halilaj, L., Coskun, G., Auer, S., Collarana, D., Hoffmeister, M.: Towards a semantic administrative shell for industry 4.0 components. In: ICSC (2016)
13.
Zurück zum Zitat Grimm, S., Watzke, M., Hubauer, T., Cescolini, F., Embedded \({\cal EL}\) + reasoning on programmable logic controllers. In: ISWC (2012) Grimm, S., Watzke, M., Hubauer, T., Cescolini, F., Embedded \({\cal EL}\) + reasoning on programmable logic controllers. In: ISWC (2012)
14.
Zurück zum Zitat Hepp, M., de Bruijn, J.: GenTax: a generic methodology for deriving OWL and RDF-S ontologies from hierarchical classifications, thesauri, and inconsistent taxonomies. In: ESWC (2007) Hepp, M., de Bruijn, J.: GenTax: a generic methodology for deriving OWL and RDF-S ontologies from hierarchical classifications, thesauri, and inconsistent taxonomies. In: ESWC (2007)
15.
Zurück zum Zitat Hubauer, T., Lamparter, S., Pirker, M.: Automata-based abduction for tractable diagnosis. In: DL (2010) Hubauer, T., Lamparter, S., Pirker, M.: Automata-based abduction for tractable diagnosis. In: DL (2010)
16.
Zurück zum Zitat Jiménez-Ruiz, E., Cuenca Grau, B.: LogMap: logic-based and scalable ontology matching. In: ISWC (2011) Jiménez-Ruiz, E., Cuenca Grau, B.: LogMap: logic-based and scalable ontology matching. In: ISWC (2011)
17.
Zurück zum Zitat Jiménez-Ruiz, E., Cuenca Grau, B., Zhou, Y., Horrocks, I.: Large-scale interactive ontology matching: algorithms and implementation. In: ECAI (2012) Jiménez-Ruiz, E., Cuenca Grau, B., Zhou, Y., Horrocks, I.: Large-scale interactive ontology matching: algorithms and implementation. In: ECAI (2012)
18.
Zurück zum Zitat Kagermann, H., Lukas, W.-D.: Industrie 4.0: Mit dem internet der Dinge auf dem Weg zur 4. industriellen Revolution. In: VDI Nachrichten (2011) Kagermann, H., Lukas, W.-D.: Industrie 4.0: Mit dem internet der Dinge auf dem Weg zur 4. industriellen Revolution. In: VDI Nachrichten (2011)
19.
Zurück zum Zitat Kharlamov, E., et al.: Enabling semantic access to static, streaming distributed data with optique: demo. In: ACM DEBS (2016) Kharlamov, E., et al.: Enabling semantic access to static, streaming distributed data with optique: demo. In: ACM DEBS (2016)
20.
Zurück zum Zitat Kharlamov, E.: How semantic technologies can enhance data access at siemens energy. In: ISWC (2014) Kharlamov, E.: How semantic technologies can enhance data access at siemens energy. In: ISWC (2014)
21.
22.
Zurück zum Zitat Kharlamov, E.: Ontology-based integration of streaming and static relational data with optique. In: ACM SIGMOD (2016) Kharlamov, E.: Ontology-based integration of streaming and static relational data with optique. In: ACM SIGMOD (2016)
23.
Zurück zum Zitat Kharlamov, E., et al.: Optique: ontology-based data access platform. In: ISWC (P&D) (2015) Kharlamov, E., et al.: Optique: ontology-based data access platform. In: ISWC (P&D) (2015)
24.
Zurück zum Zitat Kharlamov, E., et al.: Optique: towards OBDA systems for industry. In: Cimiano, P., Fernández, M., Lopez, V., Schlobach, S., Völker, J. (eds.) ESWC 2013. LNCS, vol. 7955, pp. 125–140. Springer, Heidelberg (2013). doi:10.1007/978-3-642-41242-4_11 CrossRef Kharlamov, E., et al.: Optique: towards OBDA systems for industry. In: Cimiano, P., Fernández, M., Lopez, V., Schlobach, S., Völker, J. (eds.) ESWC 2013. LNCS, vol. 7955, pp. 125–140. Springer, Heidelberg (2013). doi:10.​1007/​978-3-642-41242-4_​11 CrossRef
25.
Zurück zum Zitat Kharlamov, E., et al.: Semantic access to siemens streaming data: the optique way. In: ISWC (P&D) (2015) Kharlamov, E., et al.: Semantic access to siemens streaming data: the optique way. In: ISWC (P&D) (2015)
26.
Zurück zum Zitat Motik, B., Cuenca Grau, B., Horrocks, I., Wu, Z., Fokoue, A., Lutz, C.: OWL 2 web ontology language profiles (Second Edition). W3C Recommendation (2012) Motik, B., Cuenca Grau, B., Horrocks, I., Wu, Z., Fokoue, A., Lutz, C.: OWL 2 web ontology language profiles (Second Edition). W3C Recommendation (2012)
27.
Zurück zum Zitat Motik, B., Horrocks, I., Sattler, U.: Bridging the gap between OWL and relational databases. J. Web Sem. 7(2), 41–60 (2009)CrossRef Motik, B., Horrocks, I., Sattler, U.: Bridging the gap between OWL and relational databases. J. Web Sem. 7(2), 41–60 (2009)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat Nenov, Y., Piro, R., Motik, B., Horrocks, I., Wu, Z., Banerjee, J.: RDFox: a highly-scalable RDF store. In: ISWC (2015) Nenov, Y., Piro, R., Motik, B., Horrocks, I., Wu, Z., Banerjee, J.: RDFox: a highly-scalable RDF store. In: ISWC (2015)
29.
Zurück zum Zitat Poggi, A., Lembo, D., Calvanese, D., De Giacomo, G., Lenzerini, M., Rosati, R.: Linking data to ontologies. J. Data Semant. 10, 237–271 (2008)MATH Poggi, A., Lembo, D., Calvanese, D., De Giacomo, G., Lenzerini, M., Rosati, R.: Linking data to ontologies. J. Data Semant. 10, 237–271 (2008)MATH
30.
Zurück zum Zitat Qiu, R.G., Zhou, M.: Mighty MESs; state-of-the-art, future manufacturing execution systems. IEEE Robot. Automat. Mag. 11(1) (2004) Qiu, R.G., Zhou, M.: Mighty MESs; state-of-the-art, future manufacturing execution systems. IEEE Robot. Automat. Mag. 11(1) (2004)
31.
Zurück zum Zitat Richnow, J., Rossi, C., Wank, H.: Designation of wind power plants with the reference designation system for power plants - RDS-pp. VGB PowerTech. 94, 2 (2014) Richnow, J., Rossi, C., Wank, H.: Designation of wind power plants with the reference designation system for power plants - RDS-pp. VGB PowerTech. 94, 2 (2014)
32.
Zurück zum Zitat Ringsquandl, M., Lamparter, S., Brandt, S., Hubauer, T., Lepratti, R.: Semantic-guided feature selection for industrial automation systems. In: Arenas, M., et al. (eds.) ISWC 2015. LNCS, vol. 9367, pp. 225–240. Springer, Heidelberg (2015). doi:10.1007/978-3-319-25010-6_13 CrossRef Ringsquandl, M., Lamparter, S., Brandt, S., Hubauer, T., Lepratti, R.: Semantic-guided feature selection for industrial automation systems. In: Arenas, M., et al. (eds.) ISWC 2015. LNCS, vol. 9367, pp. 225–240. Springer, Heidelberg (2015). doi:10.​1007/​978-3-319-25010-6_​13 CrossRef
33.
Zurück zum Zitat Shearer, R., Motik, B., Horrocks, I.: HermiT: a highly-efficient OWL reasoner. In: OWLED (2008) Shearer, R., Motik, B., Horrocks, I.: HermiT: a highly-efficient OWL reasoner. In: OWLED (2008)
34.
Zurück zum Zitat Siemens. Modeling new perspectives: digitalization - the key to increased productivity, efficiency and flexibility (White Paper). In: DER SPIEGEL, 6 2015 Siemens. Modeling new perspectives: digitalization - the key to increased productivity, efficiency and flexibility (White Paper). In: DER SPIEGEL, 6 2015
36.
Zurück zum Zitat Stolz, A., Rodriguez-Castro, B., Radinger, A., Hepp, M.: PCS2OWL: a generic approach for deriving web ontologies from product classification systems. In: Presutti, V., d’Amato, C., Gandon, F., d’Aquin, M., Staab, S., Tordai, A. (eds.) ESWC 2014. LNCS, vol. 8465, pp. 644–658. Springer, Heidelberg (2014). doi:10.1007/978-3-319-07443-6_43 CrossRef Stolz, A., Rodriguez-Castro, B., Radinger, A., Hepp, M.: PCS2OWL: a generic approach for deriving web ontologies from product classification systems. In: Presutti, V., d’Amato, C., Gandon, F., d’Aquin, M., Staab, S., Tordai, A. (eds.) ESWC 2014. LNCS, vol. 8465, pp. 644–658. Springer, Heidelberg (2014). doi:10.​1007/​978-3-319-07443-6_​43 CrossRef
37.
Zurück zum Zitat Tao, J., Sirin, E., Bao, J., McGuinness, D.L.: Integrity constraints in OWL. In: AAAI (2010) Tao, J., Sirin, E., Bao, J., McGuinness, D.L.: Integrity constraints in OWL. In: AAAI (2010)
39.
Zurück zum Zitat Tudorache, T., Noy, N.F., Tu, S.W., Musen, M.A.: Supporting collaborative ontologydevelopment in protégé. In: ISWC (2008) Tudorache, T., Noy, N.F., Tu, S.W., Musen, M.A.: Supporting collaborative ontologydevelopment in protégé. In: ISWC (2008)
40.
Zurück zum Zitat Tudorache, T., Nyulas, C., Noy, N.F., Musen, M.A.: WebProtégé: a collaborative ontology editor and knowledge acquisition tool for the web. In: Semantic Web 4.1 (2013) Tudorache, T., Nyulas, C., Noy, N.F., Musen, M.A.: WebProtégé: a collaborative ontology editor and knowledge acquisition tool for the web. In: Semantic Web 4.1 (2013)
41.
Zurück zum Zitat Vyatkin, V., Engineering, S.: Software engineering in industrial automation: state-of-the-art review. IEEE Trans. Ind. Inf. 9(3), 2351–2362 (2013)CrossRef Vyatkin, V., Engineering, S.: Software engineering in industrial automation: state-of-the-art review. IEEE Trans. Ind. Inf. 9(3), 2351–2362 (2013)CrossRef
Metadaten
Titel
Capturing Industrial Information Models with Ontologies and Constraints
verfasst von
Evgeny Kharlamov
Bernardo Cuenca Grau
Ernesto Jiménez-Ruiz
Steffen Lamparter
Gulnar Mehdi
Martin Ringsquandl
Yavor Nenov
Stephan Grimm
Mikhail Roshchin
Ian Horrocks
Copyright-Jahr
2016
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-46547-0_30

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