Titolo del Progetto

Sistemi di Rappresentazione e Ragionamento basati su Ontologie per la Diagnostica e Manutenzione di Architetture di Automazione Distribuite

Finalità del progetto

Nell’ambito del presente progetto l’azienda si è posta l’obiettivo di utilizzare delle ontologie come strumento per la rappresentazione, l'integrazione e il ragionamento relativo a grandi moli di dati provenienti da sistemi eterogenei tra di loro cooperanti ai fini di diagnosticarne eventuali malfunzionamenti.

Lo scopo della progetto è stato quindi quello di approfondire l’uso della tecnologia di accesso ai dati basato su ontologie (Ontology-Based Data Access – OBDA), nella realizzazione di un sistema informativo che raccoglie i dati provenienti da uno scenario di riferimento e calcola vari indicatori di prestazioni, (Key Performance Indicator – KPI).

Lo scenario di riferimento definito grazie al supporto di un esperto del settore della logistica fa riferimento ad una rete di terminali intermodali parzialmente mutuata dal progetto Metrocargo.

Il dominio applicativo è quindi caratterizzato da un’ingente mole di dati e da un modello relativamente semplice, il che lo rende complesso da gestire mediante tecniche basate su ragionamento logico quali OBDA. L’obiettivo secondario del progetto è dimostrare come un OBDA opportunamente ingegnerizzato possa raggiungere le prestazioni di un sistema RDB (Relational Database – RDB) anche in applicazioni complesse e caratterizzate da un’elevata mole di dati.

Descrizione del progetto

Come evidenziato nella bibliografia di riferimento la parola chiave OBDA caratterizza scenari nei quali l’accesso ai dati è mediato da un’ontologia, intesa come specifica formale di una concettualizzazione. Il supporto logico di un’ontologia è generalmente fornito dalle logiche descrittive che fanno di OBDA un sistema basato su rappresentazioni logiche e tecniche di ragionamento automatico simile a Datalog1. Al momento, le tecniche basate su ontologie ricoprono un ruolo nella condivisione, rappresentazione e gestione della conoscenza, con molte applicazioni di successo come il Semantic Web, l’inferenza nelle basi di conoscenza medicali e l’elaborazione del linguaggio naturale.

A dispetto di molte applicazioni interessanti, le tecnologie OBDA risultano problematico in scenari caratterizzati da un grande numero di dati anche dove la dimensione e la complessità del corrispondente modello siano ridotte. Allo stato dell’arte vi è ancora un numero limitato di studi investigativi sulla fattibilità dell’uso di OBDA in applicazioni pratiche con sistemi informativi di dimensione aziendale.

Il presente progetto vuole affrontare la modellazione mediante l’utilizzo di OBDA di un sistema di logistica intermodale, ossia un sistema che supporta la ricezione, lo stoccaggio e la spedizione di merci imballate in unità di trasporto intermodali, Intermodal Transport Units (ITU), in modo che il movimento delle merci nei successivi nodi di trasporto avvenga senza operazioni di scomposizione e scarico parziale del contenuto interno.

In particolare è considerato “intermodale” un sistema caratterizzato dalla combinazione di trasporti ferroviari e trasporti su strada nel quale il trasporto ferroviario è garantito da treni che viaggiano, con elevata frequenza, su percorsi fissi e brevi, mentre la copertura di tutta la rete si realizza attraverso connessioni tra i terminali condivisi tra i diversi percorsi.

Questa organizzazione è resa possibile da tecnologie che permettono un trattamento veloce delle ITU nei terminali e offrono vantaggi in termini di affidabilità, disponibilità e flessibilità del servizio, rispetto ai tradizionali trasporti ferroviari punto punto a lunga percorrenza.

Nonostante ciò, sono comunque richiesti sistemi informativi per monitorare e supervisionare le operazioni che avvengono sulla rete, in modo da poter agire con tempestività nel caso avvengano incidenti o degradazioni delle prestazioni. La raccolta dei dati circa le operazioni nei terminali ed il calcolo degli indicatori globali di prestazioni diventa allora l’insieme di attività più importanti in questo contesto.

Il punto focale del progetto è stato quindi la realizzazione di un sistema informativo di monitoraggio di una rete intermodale sfruttando le tecnologie OBDA piuttosto che l’approccio tradizionale con i database relazionali (RDB).

Diagrammi e schermate proof of concept

Innovatività del progetto

L’azienda, al termine del progetto, ha potuto consolidare le sue aspettative in termini di innovatività dell’approccio proposto basato sull’applicazione delle ontologie in sostituzione dei tradizionali approcci basati sulle basi di dati relazionali.

La capacità espressiva delle ontologie è di molto superiore a quella ottenibile con i metodo classici e grazie alla crescente potenza di calcolo offerta dagli elaboratori, anche di fascia medio bassa, ha reso le ontologie molto competitive nonostante l’elevata complessità computazionale richiesta.

La seguente tabella riepilogativa mette a confronto alcuni aspetti dell’approccio basato sulle ontologie e quello di riferimento basato sui DB relazionali:

Una componente di innovatività del progetto risiede senz’altro nel tentativo di utilizzare la tecnologie delle ontologie in un ambito applicativo non sperimentato prima d’ora. Ulteriori punti di innovatività sono quindi:

·         valutare le caratteristiche proprie di questo specifico dominio di applicazione

·         avanzare lo stato dell’arte applicando ontologie a grandi moli di dati, permettendone un utilizzo realistico in ambito industriale