Research On Conceptual Data Modelling Using Ontology

Abstract

Information systems have been increasingly becoming more and more complex in particular with the enormous growth of data volume, different structures, and different technologies. The rapidly changing requirements add even more complexity to creating and/or modifying conceptual data models of information systems. Consequently, modern information systems require an enormous effort of design and development. In order to improve a conceptual data modelling process, the reuse of knowledge represented by ontologies for conceptual data modelling is proposed. An important requirement for developing conceptual data models is to reduce efforts, costs, and time consumption. This requirement can be implemented by explicit use of enterprise knowledge represented by the domain ontology for automatic or semi-automatic generation of the conceptual data model. The possibility of ontology transformation to a conceptual data model is proven formally using a graph method. The cost of the domain ontology reuse for the conceptual data model is provided. In the analytical part of the paper, ontology and conceptual models in information systems are analysed. According to the results obtained during the analysis, investigation of ontologies that could be used for conceptual data modelling is carried out, and evaluation of these ontologies is provided. In the final chapter several experiments are described in order to evaluate the proposed method. The proposed method is implemented in several conceptual data modelling tools, where ontology is transformed to a conceptual data model, the results of the experiments are provided, and the conclusions are made.

Šiuolaikinių informacinių sistemų kūrimas nuolatos darosi vis sudėtingesnis ir daugiau resursų reikalaujantis procesas, kadangi kuriamoms informacinėms sistemoms keliami vis didesni reikalavimai. Šiame darbe pristatomas koncepcinis modeliavimo būdas dalykinės srities ontologijos pagrindu, kurioje yra vaizduojamos dalykinės srities žinios. Daugumos šiuolaikinių informacinių sistemų duomenų modelių yra pradedami kurti iš naujo, nepasinaudojus turimomis žiniomis. Dėl to veltui gaištamas laikas, sprendžiamos tos pačios problemos, daromos klaidos. Darbe siūlomas duomenų modeliavimo būdas, kuriame panaudojame žinias, esančias dalykinė srities ontologijoje. Analitinėje darbo dalyje pristatoma ontologijos ir koncepcinio modelio sąvoka ir reikšmė šiuolaikinėse informacinėse sistemose. Pateikiamas išsamus egzistuojančių ontologijų tyrimas ir jų panaudojimo koncepcinių modelių kūrimui galimybės. Dalykinės srities ontologijos panaudojimo galimybė koncepciniams modeliams kurti formaliai įrodoma pasinaudojant grafų metodu. Pateikiamas automatizuotas dalykinės srities ontologijos į koncepcinį modelį metodas. Šiam metodui sukuriamas naudos vertinimo metodas. Paskutiniame disertacijos skyriuje aprašomi eksperimentai, kuriuose įvairių dalykinių sričių ontologijos yra transformuojamos į atitinkamos koncepcinius modelius. Šiems eksperimentam įgyvendinti buvo sukurti programiniai įrankiai, kurie praplėtė šiuolaikinius koncepcinio modeliavimo įrankius. Galiausiai pateikiami eksperimento rezultatai ir išvados.