An ontology based framework to support integration of information in production environment

This thesis work is proposed under the context that European countries are transforming their manufacturing industry towards flexibility and high level of customer service because of the competitive global environment and various demand. We start by analyzing the initiatives of future manufacturing in the world, and selecting Industry 4.0 as a representative. After summarized the common characteristics of initiatives, we find ICT acts as the center of future manufacturing. In order to achieve this objective, ICT in manufacturing which contributes to the management of knowledge efficiently plays a very important role. Ontology, as a technology of information management, can just solve the problem of integration of manufacturing knowledge thanks to its clear concepts definition. A detailed research about the role of ontology is carried out which contains the function and potential use of ontology. To better manage the knowledge in manufacturing process, product production phase has been selected as our researched target which is the main phases in manufacturing process. A Manufacturing Ontology framework (MOF) is proposed to solve the requirement. The framework is constituted by three level. The basic level is Manufacturing Common Ontology (MCO) which provides the core concepts in manufacturing as the basement, to clearly defined the concepts, UML model is first used to show the relationships, then OWL model is put for formalization. Then flexible and controlled approaches for domain specific ontology development is provided which acts as the second level. Finally, an industrial case study is carried out to verify the effectiveness of the model.

La tesi è proposta nel contesto che i paesi europei stanno trasformando la loro industria manifatturiera per presentare una più alta flessibilità e un più alto livello di servizio a causa del competitivo ambiente globale e anche a causa della domanda sempre più variabile. Il lavoro è iniziato con un'approfondita analisi del "future manufacturing" a livello globale, in particolare scegliendo le diverse declinazioni del concetto di Industry 4.0 come rappresentante del future manufacturing. Dopo aver riassunto le principali caratteristiche comuni e le differenze tra le iniziative legate all'Industry 4.0 nel mondo, si è trovato che l'ICT è il midollo spinale del future manufacturing. Per raggiungere questo obiettivo, l'ICT in manufacturing che contribuisce alla gestione della conoscenza in modo efficiente svolge un ruolo importante. L'ontologia, come una tecnologia di gestione dell'informazione, può risolvere esattamente il problema di gestione dell'informazione grazie alla sua chiara definizione dei concetti e relazioni di un dominio. Una ricerca dettagliata sul ruolo delle ontologie nel manufacturing è stata sviluppata per comprendere meglio le funzionalità supportate e gli usi potenziali delle ontologie. Ci focalizziamo sulla fase di produzione del prodotto che è la fase più critici nel processo manifatturiero. Un nuovo framework è proposto con il nome Manufacturing Ontology Framework (MOF), composto da tre livelli. Il livello fondamentale è la Manufacturing Common Ontology (MCO) che prevede i concetti chiave in manufacturing. La modellazione UML è usata in una fase iniziale per definire e dimostrare la gerarchia dei concetti e i loro relazioni. Poi, la modellazione OWL è fatta per la formalizzazione dei concetti e relazioni presentate nel modello UML. Infine, abbiamo due approcci di sviluppo: ontologie di dominio specifico che rappresentano il secondo livello. Il terzo livello del framework è costituito da un caso industriale che è effettuato per dimostrare l’efficacia del modello.