Kompas

Semantisch datamodel

3 minuten leestijd

Semantisch datamodel is een gestructureerde representatie van industriële data die niet alleen de syntax en structuur definieert, maar ook de betekenis, relaties en context van data-elementen binnen het bedrijfsdomein.

Definitie

Een semantisch datamodel gaat verder dan traditionele datamodellen door expliciet de betekenis (semantiek) van data-elementen te definiëren. Het beschrijft wat de data betekent, hoe verschillende data-elementen zich tot elkaar verhouden, en in welke context ze gebruikt worden binnen industriële processen.

Kerncomponenten

Ontologieën

  • Concept definities: Expliciete definities van industriële begrippen
  • Taxonomieën: Hiërarchische classificaties van concepten
  • Relatie-types: Semantische verbindingen tussen concepten
  • Axioma’s: Logische regels en constraints

Vocabulaires

  • Industriële begrippen: Gestandaardiseerde terminologie
  • Eenheden van meting: Semantische definitie van meeteenheden
  • Kwaliteitsindicatoren: Betekenis van kwaliteitsmetrics
  • Statusenumeraties: Semantiek van operationele states

Referentiemodellen

  • ISA-95 semantiek: Industriële hiërarchie semantiek
  • Asset-modellen: Betekenis van equipment en systemen
  • Proces-semantiek: Definitie van productieprocessen
  • Product-ontologieën: Semantische productmodellen

Implementatie-aanpakken

RDF/OWL Ontologieën

@prefix ind: <http://industrial-ontology.org/core/> .
@prefix units: <http://qudt.org/vocab/unit/> .
 
ind:TemperatureSensor a ind:Sensor ;
    ind:hasUnit units:DEG_C ;
    ind:hasRange "0-1000"^^xsd:double ;
    ind:hasAccuracy "±0.1"^^xsd:double ;
    ind:measuresProperty ind:Temperature .
 
ind:Oven_001 a ind:ProcessEquipment ;
    ind:hasSensor ind:TempSensor_001 ;
    ind:operatesInProcess ind:HeatTreatment ;
    ind:hasLocation ind:ProductionLine_A .

JSON-LD Contextualisatie

{
  "@context": {
    "ind": "http://industrial-ontology.org/core/",
    "time": "http://www.w3.org/2006/time#",
    "qudt": "http://qudt.org/schema/qudt/"
  },
  "@type": "ind:TemperatureMeasurement",
  "ind:measuredBy": "ind:TempSensor_001",
  "ind:hasValue": {
    "@type": "qudt:QuantityValue",
    "qudt:numericValue": 485.2,
    "qudt:unit": "DEG_C"
  },
  "time:hasTime": "2024-08-17T14:30:00Z",
  "ind:quality": "ind:Good",
  "ind:processContext": "ind:NormalOperation"
}

Graph Database Models

  • Neo4j property graphs voor complexe relaties
  • Knowledge graphs voor enterprise-brede semantiek
  • Triple stores voor RDF-gebaseerde semantiek
  • Labeled property graphs voor performance

Semantische Interoperabiliteit

Cross-Domain Mapping

  • Manufacturing ↔ Quality begrippen
  • Maintenance ↔ Production contexten
  • Financial ↔ Operational metrics
  • Regulatory ↔ Process data

Standard Vocabularies

  • OPC UA Information Models voor industriële semantiek
  • QUDT voor eenheden en dimensies
  • GS1 Standards voor product- en locatie-identificatie
  • DCAT voor data catalog metadata

Toepassing in UNS

Binnen een Unified Namespace:

Topic Semantiek

Company/Site/Area/Line/Cell/Unit/
├── Semantics/
│   ├── AssetType: "ProcessOven"
│   ├── Capability: ["Heating", "Monitoring"]
│   └── Classification: "CriticalEquipment"
├── Measurements/
│   ├── Temperature/
│   │   ├── @type: "ProcessTemperature"
│   │   ├── hasUnit: "DegreeCelsius"
│   │   └── criticalityLevel: "High"
│   └── Status/
│       ├── @type: "OperationalStatus"
│       └── enumeration: ["Running", "Stopped", "Fault"]

Semantic Validation

  • Type checking van inkomende data
  • Unit conversion gebaseerd op semantiek
  • Consistency validation tussen gerelateerde concepten
  • Business rule enforcement via semantische regels

Voordelen

Automatische Interoperabiliteit

  • Self-describing data reduceert integratie-inspanning
  • Automatic data mapping tussen systemen
  • Semantic data discovery en catalogisering
  • Context-aware processing van events

Business Intelligence

  • Meaningful data aggregation over domeinen heen
  • Intelligent query answering met inferentie
  • Automated report generation gebaseerd op semantiek
  • Decision support met contextuele informatie

Compliance & Governance

  • Traceable data lineage met semantische annotaties
  • Regulatory mapping van begrippen naar standaarden
  • Automated compliance checking via semantische regels
  • Documentation generation uit semantische modellen

Uitdagingen

Complexiteit

  • Ontologie-ontwikkeling vereist domeinexpertise
  • Performance impact van semantische processing
  • Version management van evolving schemas
  • Tooling complexity voor non-experts

Governance

  • Consensus building over begrippendefinities
  • Change management bij model-evolutie
  • Quality assurance van semantische consistency
  • Training requirements voor stakeholders

Gerelateerde begrippen

Bronnen

  • W3C Semantic Web Standards (RDF, OWL, SPARQL)
  • OPC UA Information Modeling
  • ISO 15926 Industrial Data Model
  • Industrial Ontologies Foundry (IOF)

← Terug naar Data, Analyse & Business Intelligence kaart

Grafiekweergave

Backlinks