Konzept für die semantische Interoperabilität zwischen Informationsmodellen

  • Concept for semantic interoperability between information models

Miny, Torben Heinz; Epple, Ulrich (Thesis advisor); Diedrich, Christian (Thesis advisor); Kleinert, Tobias Theodor (Thesis advisor)

Düsseldorf : VDI Verlag GmbH (2022)
Buch, Doktorarbeit

In: Fortschritt-Berichte VDI. Reihe 10, Informatik, Kommunikation 876
Seite(n)/Artikel-Nr.: XI, 180 Seiten : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2022

Kurzfassung

Im Rahmen des Zukunftsprojekts "Industrie 4.0" der Hightech-Strategie der Bundesregierung wird das Konzept der Verwaltungsschale entwickelt. Das Ergebnis ist eine einheitliche Schnittstelle und ein Metamodell für den Zugriff auf die Informationen eines Assets. Diese Informationen werden in Informationsmodellen zusammengefasst, die jeweils einen Aspekt eines Assets darstellen und für einen konkreten Anwendungsfall verwendet werden. Durch die steigende Anzahl an kommunizierenden Geräten im industriellen Kontext, die vermehrte Nutzungen von Informationen für Mehrwertdienste (value-added services) und die Integration zu komplexen, intelligenten Maschinen und Anlagen rücken Konzepte für die Interoperabilität in den Fokus. Die semantische Interoperabilität ist ein wesentliches Ziel beim Austausch von Asset-Informationen. Da verschiedene Stakeholder unterschiedliche Informationsmodelle benötigen, wird es eine Vielzahl dieser Informationsmodelle geben. Diese Informationsmodelle können semantisch die gleichen Informationen enthalten, jedoch anders modelliert oder zusammengestellt sein. Zusätzlich wird es verschiedene Versionen dieser Informationsmodelle geben. Dies führt zu einem Problem bei der semantischen Interoperabilität und ist durch manuelles Transformieren der Daten wegen der Vielzahl an Informationsmodellen und Assets, die digital verwaltet werden, nur noch schwer zu bewerkstelligen. Aufgrund dessen wird in dieser Arbeit ein Konzept für die semantische Interoperabilität zwischen Informationsmodellen vorgestellt. Basierend auf einer Analyse existierender Methoden und Ansätze zur Erreichung der semantischen Interoperabilität wird das Konzept der Modelltransformation zur Lösung des Problems verwendet. Für den Asset-bezogenen Informationsaustausch werden aktuelle standardisierte Modelle miteinander verglichen und das Konzept der Verwaltungsschale als Anwendungsbeispiel herangezogen. Anhand dieses Anwendungsbeispiels wird der Unterschied zwischen syntaktischen und semantischen Transformationen vorgestellt sowie eine Klassifikation der Transformation mit Hilfe zuvor definierter Merkmale durchgeführt. Auf dieser Basis werden Anforderungen an eine Transformationssprache ermittelt und existierende Sprachen hinsichtlich ihrer Verwendbarkeit evaluiert. Das Ergebnis der Anforderungsanalyse ist, dass bisher keine Sprache existiert, die alle Anforderungen erfüllt. Daher wird eine neue Modelltransformationssprache hergeleitet. Diese ist generisch beschrieben und wird für das Konzept der Verwaltungsschale konkretisiert. Es werden sowohl die abstrakte als auch die konkrete Syntax sowie die benötigten Syntaxregeln vorgestellt. Eine prototypische Realisierung eines Transformationssystems zeigt die Anwendung der Sprache und ermöglicht die Durchführung von Modelltransformationen zwischen beliebigen Informationsmodellen. Abschließend wird die Sprache anhand von drei ausgewählten Anwendungsfällen evaluiert.

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