Ολοκλήρωση πληροφοριακών συστημάτων με χρήση πολλαπλών ευφυών πρακτόρων και σημασιολογικών μοντέλων γνώσης

• Κύριος συγγραφέας: Αλεξάκος, Χρήστος
• Άλλοι συγγραφείς: Λυκοθανάσης, Σπύρος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2016
• Θέματα: Ολοκλήρωση πληροφοριακών συστημάτων; Συστήματα πολλαπλών πρακτόρων; Σημασιολογικός ιστός; Βιομηχανική αυτοματοποίηση; Οντολογίες; Σημασιολογικά μοντέλα; Information system integration; Multi-agent systems; Semantic web; Industrial automation; Ontologies; Semantic models; 005.74

Η ολοκλήρωση Επιχειρησιακών / Βιομηχανικών Πληροφοριακών Συστημάτων θεωρείται σημαντική για την ανάπτυξη καινοτόμων επιχειρησιακών μοντέλων στη βιομηχανία. Ο μεγάλος βαθμός ετερογένειας που συναντάται σε συστήματα και εφαρμογές σε ένα επιχειρησιακό περιβάλλον καθώς και η πολυπλοκότητα των διεργασιών που εκτελούνται, εισάγει θέματα αλληλεπίδρασης και συντονισμού ώστε να αντιμετωπιστούν τα προβλήματα της αυτοματοποίησης και της διαχείρισης των επιχειρησιακών και παραγωγικών διαδικασιών με εύκαμπτο και δυναμικό τρόπο. Η παρούσα διδακτορική διατριβή αποσκοπεί στη δημιουργία ενός πλαισίου ολοκλήρωσης πληροφοριακών συστημάτων με χρήση δυναμικά παραμετροποιήσιμων συστημάτων πολλαπλών ευφυών πρακτόρων που βασίζονται στην εξαγωγή συμπερασμάτων από σημασιολογικά μοντέλα γνώσης τα οποία αναπαριστούν τη πληροφορία και τη ροή διαδικασιών που ορίζουν μια επιχειρησιακή διαδικασία. Το προτεινόμενο πλαίσιο παρέχει ένα εύχρηστο και ευέλικτο εργαλείο για τον σχεδιασμό και υλοποίηση συστημάτων πολλαπλών πρακτόρων που συντονίζουν και εκτελούν διαδικασίες μεταξύ ετερογενών συστημάτων. Παράλληλα, παρέχει ευελιξία σε τυχόν αλλαγές στην εκτελούμενη διαδικασία μιας και βασίζεται σε εύκολα παραμετροποιήσιμα οντολογικά μοντέλα γνώσης περιορίζοντας έτσι αλλαγές σε πηγαίο κώδικα. Πιο συγκεκριμένα, παρουσιάζεται μια προσέγγιση που παραθέτει λύσεις σε τρεις βασικούς άξονες της ολοκλήρωσης πληροφοριακών συστημάτων: α) στη διαλειτουργικοτητα των συστημάτων, β) στην ολοκλήρωση της πληροφορίας των επιχειρησιακών δεδομένων και γ) στο συντονισμό των ροών εργασιών των υπηρεσιών που παρέχουν τα συστήματα. Οι λύσεις αυτές είναι συνδυαστικές και χρησιμοποιούν ένα εύρος σύγχρονων τεχνολογιών, όπως Υπηρεσιοστραφής Αρχιτεκτονική (SoA), Συστήματα Πολλαπλών Πρακτόρων (ΣΠΠ) και οντολογίες. Η έρευνα στα πλαίσια του διδακτορικού ξεκίνησε από την προσπάθεια ορισμού ενός μοντέλου για την ολοκλήρωση της πληροφορίας, όπου προτάθηκε ένα οντολογικό μοντέλο τριών επιπέδων. Το οντολογικό μοντέλο έχει ως στόχο να περιγράψει τα στοιχεία της πραγματολογίας της πληροφορίας στο πρώτο επίπεδο, της σημασιολογίας στο δεύτερο επίπεδο, και του συντακτικού των μηνυμάτων δεδομένων στο τρίτο επίπεδο. Ένα σύνολο προδιαγραφών κανόνων χαρτογράφησης και μεταμορφώσεων εξασφαλίζει την μεταφορά της πληροφορίας μεταξύ συστημάτων με διαφορετικό συντακτικό. Στη συνέχεια το προτεινόμενο οντολογικό μοντέλο γνώσης χρησιμοποιήθηκε για την ολοκλήρωση της πληροφορίας σε διάφορα περιβάλλοντα ολοκλήρωσης συστημάτων, όπως βάσεις πολυμεσικού υλικού, αποθετήρια εκπαιδευτικού υλικού, P2P δίκτυα και πληροφοριακά συστήματα στην ηλεκτρονική διακυβέρνηση και στη δημιουργία εικονικών συστάδων επιχειρήσεων. Επιπροσθέτως, το προτεινόμενο οντολογικό μοντέλο χρησιμοποιήθηκε για τον ορισμό της P2 Ontology, η οποία περιέχει τη σημασιολογική αναπαράσταση της πληροφορίας που διαχειρίζονται τα συστήματα σε μια βιομηχανία και χρησιμοποιήθηκε από ένα ΣΠΠ για την κάθετη ολοκλήρωση των βιομηχανικών συστημάτων επιτρέποντας την αυτοματοποιημένη εκτέλεση της παραγωγικής διαδικασίας μιας παραγγελίας. Η οντολογία P2 Ontology χρησιμοποιήθηκε για τον ορισμό της πραγματολογίας και της σημασιολογίας της γλώσσας P5DL, η οποία αποτελείται από ένα σύνολο κανόνων χαρτογράφησης και μεταμόρφωσης του συντακτικού της P2 Ontology σε διάφορες συντακτικές αναπαραστάσεις (XML, String, κτλ.). Η έρευνα, στη συνέχεια, προχώρησε με τη προσέγγιση της χρήσης ΣΠΠ ως λύση για τη διαλειτουργικότητα των συστημάτων και το συντονισμό των εργασιών που προσφέρουν. Στο πλαίσιο της διαλειτουργικότητας των πληροφοριακών συστημάτων, παρουσιάστηκε ένα ΣΠΠ για την ολοκλήρωση συστημάτων ηλεκτρονικής μάθησης. Επιπροσθέτως, ορίστηκε η GAIA-MAS Ontology (GMO) οντολογία, η οποία αναπαριστά με ρητούς και σαφείς οντολογικούς όρους την αρχιτεκτονική ενός ΣΠΠ (πράκτορες, διαδικασίες, λειτουργίες), βάση του σχεδιαστικού μοντέλου GAIA και επιτρέπει την επέκτασή της με οντολογικά μοντέλα ολοκλήρωσης πληροφορίας. Τέλος, ορίστηκε ένα πλαίσιο Δυναμικής Σχεδίασης και Ανάπτυξης ΣΠΠ για Ολοκλήρωση Πληροφοριακών Συστημάτων. Το πλαίσιο βασίστηκε στη GMO οντολογία για τον ορισμό των λειτουργιών και των αλληλεπιδράσεων των πρακτόρων του ΣΠΠ ολοκλήρωσης και στο σημασιολογικό μοντέλο ολοκλήρωσης γνώσης για τον σαφή ορισμό της πληροφορίας στο περιβάλλον ολοκλήρωσης. Επίσης, παρουσιάστηκαν οι μηχανισμοί και οι κανόνες για την μετατροπή του οντολογικού μοντέλου σε πλατφόρμα λογισμικού για εγκατάσταση στο περιβάλλον παραγωγής. Οι σημαντικότεροι στόχοι της παρούσας διατριβής μπορούν να συνοψισθούν στα παρακάτω σημαντικά σημεία: • Παρουσίαση μιας συμπαγούς προσέγγισης για την ολοκλήρωση πληροφοριακών συστημάτων η οποία θα αντιμετωπίζει τα προβλήματα και τις προκλήσεις στους τρεις βασικούς άξονες του προβλήματος (διαλειτουργικότητα συστημάτων, ολοκλήρωση πληροφορίας και συντονισμός επιχειρησιακών διαδικασιών). • Ορισμός ενός οντολογικού μοντέλου για την ολοκλήρωση της πληροφορίας πληροφοριακών συστημάτων σε ενδοεπιχειρησιακά και διεπιχειρησιακά περιβάλλοντα ολοκλήρωσης. Το μοντέλο θα πρέπει να είναι ευέλικτο, εύκολα επεκτάσιμο και να συμμορφώνεται με τις απαιτήσεις στα επίπεδα της πραγματολογίας, σημασιολογίας και συντακτικού της πληροφορίας. • Επικύρωση του οντολογικού μοντέλου μέσω της χρήσης του σε εφαρμογές για την ολοκλήρωση της ανταλλασσόμενης πληροφορίας μεταξύ ετερογενών συστημάτων. • Εφαρμογή της μεθοδολογίας σύνταξης του οντολογικού μοντέλου ολοκλήρωσης και των αντίστοιχων κανόνων χαρτογράφησης και μεταμόρφωσης για την υποστήριξη της κάθετης ολοκλήρωσης συστημάτων σε επιχειρησιακά/βιομηχανικά περιβάλλοντα με χρήση ΣΠΠ. • Ορισμός ενός σημασιολογικού μοντέλου για τον σχεδιασμό ΣΠΠ. Το μοντέλο θα πρέπει να επιτρέπει τη σαφή περιγραφή των λειτουργιών και αλληλεπιδράσεων των πρακτόρων καθώς και να επιτρέπει την ενσωμάτωση των οντολογικών μοντέλων ολοκλήρωσης της πληροφορίας. • Ορισμός ενός ολοκληρωμένου πλαισίου για τον σχεδιασμό και ανάπτυξη ΣΠΠ ολοκλήρωσης πληροφοριακών συστημάτων σε επιχειρησια-κά/βιομηχανικά περιβάλλοντα. Το πλαίσιο θα βασίζεται στη σημασιολογική αναπαράσταση της αρχιτεκτονικής ενός ΣΠΠ και στην επέκταση του με οντολογικά μοντέλα ολοκλήρωσης πληροφορίας. Το πλαίσιο θα παρουσιάζει τη μεθοδολογία και τους κανόνες για την μετατροπή του μοντέλου σε λογισμικό ΣΠΠ και την εγκατάστασή του σε παραγωγικό περιβάλλον.