Авиационная техника является наукоемкой и дорогой составляющей транспортной отрасли и Вооруженных сил. В настоящее время онтологии имеют широкое применение, являясь инструментом для описания предметных областей, разработки программного обеспечения, хранения и использования знаний. Вследствие широкого применения онтологии, разработаны разные формы ее представления, а единое определение понятия онтологии отсутствует.
Существует много работ посвященных как анализу самого термина, так и анализу применения онтологий. Онтология применяется, например, в следующих случаях:
- при описании предметной области - для уточнения смысла и обеспечения повторной используемости терминов, применяемых в описании;
- при разработке программных систем, для обеспечения единой терминологической базы;
- при реализации проектов, для управления процессами;
- при разработке интеллектуальных информационных систем, для описания, хранения и использования знаний.
Постановка задачи
В работе рассматривается применение онтологии для описания предметной области при разработке информационно-программного обеспечения информационной технологии поддержки эксплуатации авиационной техники. Принципиальная особенность технологии состоит в том, что в ней используются информационные системы, которые характеризуются следующим:
– эксплуатационной независимостью;
– независимостью по управлению;
– эволюционностью разработки;
– произвольным поведением;
– географической распределенностью.
За базовое - в статье принято определение онтологии стандарта IDEF5: онтология, это словарь терминов предметной области и их формальных описаний (аксиом), ограничивающих смысл терминов в этом словаре и обеспечивающих согласованную интерпретацию данных, которые использует словарь.
Применение онтологии обеспечивает следующее:
- стандартизацию терминологии и единую информационную, коммуникационную основу для всех участников проекта;
- повторную используемость при изменении требований к проекту и продуктам разработки;
- управление разработкой путем разделения доступа к информации различным участникам проекта.
Онтология может применяться в реализации следующих действий проектов:
- согласования (процессов, документов, продуктов);
- объектно-ориентированное проектирование и программирование;
- программирование и проектирование, основанные на компонентной разработке ;
- проектирование интерфейсов пользователя;
- моделирование бизнес-процессов;
- реинженерия бизнес-процессов;
- проектирование концептуальной схемы.
Сущность решаемой задачи состоит в том, чтобы разработать онтологию домена «Безопасность авиации» и построить экспертную систему для ее электронного использования в технологии информационной поддержки задачи научно-практического сопровождения эксплуатации авиационной техники.
Описание онтологии
Разработанная онтология содержит описание около 500 терминов из области безопасности авиации.
Информация для построения онтологии была взята из следующих источников:
- тезаурус монографии «Безопасность авиации»;
- тезаурус закона «Воздушный кодекс»;
- опыт доменных экспертов;
Процесс разработки онтологии включал следующие действия:
- определение целей проекта и доменного контекста;
- сбор данных – определение источников терминов и отбор терминов для онтологии;
- анализ данных – определение основных терминов и терминов элементов, отношений, вербальное описание терминов;
- разработка онтологии – создание схематического и аналитического описания онтологии;
- валидация онтологии – проверка полноты и корректности онтологии, соответствие требованиям.
Онтология представлена графическими схемами в языке схем IDEF5 и аналитическим описанием.
Аналитическое описание выполнялось по разработанной методике, которая включает следующие действия:
1). Вводятся обозначения терминов (основой и связанные с ним термины-элементы);
2). Термины-элементы поясняются с помощью несвязанных типов;
3). С каждым термином-элементом связывается уникальный идентификатор;
4). С каждым термином ассоциируются входные и выходные связи;
5). Показываются соединения элементов;
6). Проверяется корректность описания.
Вербальное описание
Термин 1. Аэропорт – земельный участок, на котором расположен аэродром, аэровокзальный комплекс (пассажирские терминалы, привокзальная площадь) и другие сооружения, предназначенные для приема и отправления воздушных судов, наземного обслуживания воздушных судов, пассажиров, экипажей, багажа, почты, грузов, аэродромного обслуживания воздушного движения. Аэропорт может включать размещенные на его территории объекты организации воздушного движения, связи, навигации, наблюдения (радиотехнического обеспечения), метеорологического обеспечения, вертолетные площадки, подъездные пути с полосами отвода, объекты социальной сферы и другие сооружения объекты;
Термин 2. Авиационная деятельность – деятельность физических и юридических лиц в области гражданской авиации и/или организация воздушного движения Украины;
Термин 3. Объекты авиационной деятельности – воздушные суда, их компоненты и оборудование, авиационная наземная техника и аэродромное оборудование, инженерно-технические сооружения, движимое и неподвижное имущество, что используются для обеспечения авиационной деятельности;
Термин 4. Субъект авиационной деятельности – физические и юридические лица независимо от формы собственности, ведомственной принадлежности, которые осуществляют деятельность в отрасли гражданской авиации;
Термин 5. Безопасность авиации – это состояние отрасли гражданской авиации, при котором риск причинения убытков людям или имуществу снижается до приемлемого уровня в результате непрерывного процесса определения уровня опасности и управления им и содержится на таком уровне, или снижается дальше, в сферах безопасности полетов, авиационной безопасности, охраны окружающей естественной среды, экономической безопасности и информационной безопасности;
Термин 6. Аэронавигационное обслуживание – обслуживание, которое осуществляется провайдерами аэронавигационного обслуживания на всех этапах полета воздушных судов, который включает организацию воздушного движения, связь, навигацию, наблюдение (радиотехническое обеспечение), поиск и спасение, предоставление аэронавигационной и метеорологической информации.
Система и ее элементы
Рассматриваем систему, которая состоит из следующих компонентов: авиационной деятельность, аэропорт, объект авиационной деятельности, субъект авиационной деятельности, безопасность авиации, аэронавигационное обслуживание. Элементы являются или авиационной деятельностью, или аэропортом, или объектами авиационной деятельности, или субъектами авиационной деятельности, или безопасностью авиации, или аэронавигационным обслуживанием. Элементы объясняются в терминах несвязных типов: авиационная деятельность, аэропорт, объекты авиационной деятельности, субъекты авиационной деятельности, безопасность авиации, аэронавигационное обслуживание.
Уникальные идентификаторы
С каждым элементом связываем уникальный идентификатор. Из элемента можно проследить его уникальный идентификатор. Из элемента можно проследить термины или авиационную деятельность, или аэропорт, или объекты авиационной деятельности, или субъекты авиационной деятельности, или безопасность авиации, или аэронавигационное обслуживание.
Соединители элементов
С безопасностью авиации, с аэронавигационным обслуживанием ассоциируем точно один входной и нуль исходных связей. С авиационной деятельностью ассоциируем максимальное количество исходных связей, больше единицы и максимальное количество входных связей, больше единицы.
С аэропортом ассоциируем нуль входных связей и максимальное количество выходных связей, больше единицы. С объектом авиационной деятельности ассоциируем точно одну входную связь и одну выходную связь. С субъектом авиационной деятельности ассоциируем нуль входных связей и нуль или одну выходную связь.
Наблюдение и соединение
Из системы можно проследить все ее элементы.
Из элемента можно наблюдать непересекающиеся пары входных и выходных элементов, с которыми они соединены:
а) безопасность авиации, аэронавигационное обслуживание могут быть в сочетании с нулем или одним элементом из авиационной деятельности (входные) и нулем выходных элементов.
б) авиационная деятельность со всеми элементами (выходные и входные).
в) элемент аэропорт может быть соединен с нулем входных элементов и нулем или одним выходным элементом из авиационной деятельности и объектов авиационной деятельности.
г) объекты авиационной деятельности могут быть соединены с нулем или одним входных элементом с аэропорта и нулем или одним выходным элементом с авиационной деятельности.
д) субъекты авиационной деятельности могут быть соединены с нулем входных элементов и нулем или одним выходным элементом с авиационной деятельности.
Экспертная система
Для использования онтологии разработана экспертная система. Экстрактор, который предусмотрен в структуре экспертной системы, предназначен для выделения терминов из систем онтологии. В технологии создания и использования онтологии есть два действующих лица: доменный эксперт и разработчик программного обеспечения Доменный эксперт, взаимодействуя с экспертной системой через интерфейс системы осуществляет создание и ведение базы знаний (онтологии). Разработчик программного обеспечения использует онтологию, а вместе с доменным экспертом совершенствует ее.
Существует много работ посвященных как анализу самого термина, так и анализу применения онтологий. Онтология применяется, например, в следующих случаях:
- при описании предметной области - для уточнения смысла и обеспечения повторной используемости терминов, применяемых в описании;
- при разработке программных систем, для обеспечения единой терминологической базы;
- при реализации проектов, для управления процессами;
- при разработке интеллектуальных информационных систем, для описания, хранения и использования знаний.
Постановка задачи
В работе рассматривается применение онтологии для описания предметной области при разработке информационно-программного обеспечения информационной технологии поддержки эксплуатации авиационной техники. Принципиальная особенность технологии состоит в том, что в ней используются информационные системы, которые характеризуются следующим:
– эксплуатационной независимостью;
– независимостью по управлению;
– эволюционностью разработки;
– произвольным поведением;
– географической распределенностью.
За базовое - в статье принято определение онтологии стандарта IDEF5: онтология, это словарь терминов предметной области и их формальных описаний (аксиом), ограничивающих смысл терминов в этом словаре и обеспечивающих согласованную интерпретацию данных, которые использует словарь.
Применение онтологии обеспечивает следующее:
- стандартизацию терминологии и единую информационную, коммуникационную основу для всех участников проекта;
- повторную используемость при изменении требований к проекту и продуктам разработки;
- управление разработкой путем разделения доступа к информации различным участникам проекта.
Онтология может применяться в реализации следующих действий проектов:
- согласования (процессов, документов, продуктов);
- объектно-ориентированное проектирование и программирование;
- программирование и проектирование, основанные на компонентной разработке ;
- проектирование интерфейсов пользователя;
- моделирование бизнес-процессов;
- реинженерия бизнес-процессов;
- проектирование концептуальной схемы.
Сущность решаемой задачи состоит в том, чтобы разработать онтологию домена «Безопасность авиации» и построить экспертную систему для ее электронного использования в технологии информационной поддержки задачи научно-практического сопровождения эксплуатации авиационной техники.
Описание онтологии
Разработанная онтология содержит описание около 500 терминов из области безопасности авиации.
Информация для построения онтологии была взята из следующих источников:
- тезаурус монографии «Безопасность авиации»;
- тезаурус закона «Воздушный кодекс»;
- опыт доменных экспертов;
Процесс разработки онтологии включал следующие действия:
- определение целей проекта и доменного контекста;
- сбор данных – определение источников терминов и отбор терминов для онтологии;
- анализ данных – определение основных терминов и терминов элементов, отношений, вербальное описание терминов;
- разработка онтологии – создание схематического и аналитического описания онтологии;
- валидация онтологии – проверка полноты и корректности онтологии, соответствие требованиям.
Онтология представлена графическими схемами в языке схем IDEF5 и аналитическим описанием.
Аналитическое описание выполнялось по разработанной методике, которая включает следующие действия:
1). Вводятся обозначения терминов (основой и связанные с ним термины-элементы);
2). Термины-элементы поясняются с помощью несвязанных типов;
3). С каждым термином-элементом связывается уникальный идентификатор;
4). С каждым термином ассоциируются входные и выходные связи;
5). Показываются соединения элементов;
6). Проверяется корректность описания.
Вербальное описание
Термин 1. Аэропорт – земельный участок, на котором расположен аэродром, аэровокзальный комплекс (пассажирские терминалы, привокзальная площадь) и другие сооружения, предназначенные для приема и отправления воздушных судов, наземного обслуживания воздушных судов, пассажиров, экипажей, багажа, почты, грузов, аэродромного обслуживания воздушного движения. Аэропорт может включать размещенные на его территории объекты организации воздушного движения, связи, навигации, наблюдения (радиотехнического обеспечения), метеорологического обеспечения, вертолетные площадки, подъездные пути с полосами отвода, объекты социальной сферы и другие сооружения объекты;
Термин 2. Авиационная деятельность – деятельность физических и юридических лиц в области гражданской авиации и/или организация воздушного движения Украины;
Термин 3. Объекты авиационной деятельности – воздушные суда, их компоненты и оборудование, авиационная наземная техника и аэродромное оборудование, инженерно-технические сооружения, движимое и неподвижное имущество, что используются для обеспечения авиационной деятельности;
Термин 4. Субъект авиационной деятельности – физические и юридические лица независимо от формы собственности, ведомственной принадлежности, которые осуществляют деятельность в отрасли гражданской авиации;
Термин 5. Безопасность авиации – это состояние отрасли гражданской авиации, при котором риск причинения убытков людям или имуществу снижается до приемлемого уровня в результате непрерывного процесса определения уровня опасности и управления им и содержится на таком уровне, или снижается дальше, в сферах безопасности полетов, авиационной безопасности, охраны окружающей естественной среды, экономической безопасности и информационной безопасности;
Термин 6. Аэронавигационное обслуживание – обслуживание, которое осуществляется провайдерами аэронавигационного обслуживания на всех этапах полета воздушных судов, который включает организацию воздушного движения, связь, навигацию, наблюдение (радиотехническое обеспечение), поиск и спасение, предоставление аэронавигационной и метеорологической информации.
Система и ее элементы
Рассматриваем систему, которая состоит из следующих компонентов: авиационной деятельность, аэропорт, объект авиационной деятельности, субъект авиационной деятельности, безопасность авиации, аэронавигационное обслуживание. Элементы являются или авиационной деятельностью, или аэропортом, или объектами авиационной деятельности, или субъектами авиационной деятельности, или безопасностью авиации, или аэронавигационным обслуживанием. Элементы объясняются в терминах несвязных типов: авиационная деятельность, аэропорт, объекты авиационной деятельности, субъекты авиационной деятельности, безопасность авиации, аэронавигационное обслуживание.
Уникальные идентификаторы
С каждым элементом связываем уникальный идентификатор. Из элемента можно проследить его уникальный идентификатор. Из элемента можно проследить термины или авиационную деятельность, или аэропорт, или объекты авиационной деятельности, или субъекты авиационной деятельности, или безопасность авиации, или аэронавигационное обслуживание.
Соединители элементов
С безопасностью авиации, с аэронавигационным обслуживанием ассоциируем точно один входной и нуль исходных связей. С авиационной деятельностью ассоциируем максимальное количество исходных связей, больше единицы и максимальное количество входных связей, больше единицы.
С аэропортом ассоциируем нуль входных связей и максимальное количество выходных связей, больше единицы. С объектом авиационной деятельности ассоциируем точно одну входную связь и одну выходную связь. С субъектом авиационной деятельности ассоциируем нуль входных связей и нуль или одну выходную связь.
Наблюдение и соединение
Из системы можно проследить все ее элементы.
Из элемента можно наблюдать непересекающиеся пары входных и выходных элементов, с которыми они соединены:
а) безопасность авиации, аэронавигационное обслуживание могут быть в сочетании с нулем или одним элементом из авиационной деятельности (входные) и нулем выходных элементов.
б) авиационная деятельность со всеми элементами (выходные и входные).
в) элемент аэропорт может быть соединен с нулем входных элементов и нулем или одним выходным элементом из авиационной деятельности и объектов авиационной деятельности.
г) объекты авиационной деятельности могут быть соединены с нулем или одним входных элементом с аэропорта и нулем или одним выходным элементом с авиационной деятельности.
д) субъекты авиационной деятельности могут быть соединены с нулем входных элементов и нулем или одним выходным элементом с авиационной деятельности.
Экспертная система
Для использования онтологии разработана экспертная система. Экстрактор, который предусмотрен в структуре экспертной системы, предназначен для выделения терминов из систем онтологии. В технологии создания и использования онтологии есть два действующих лица: доменный эксперт и разработчик программного обеспечения Доменный эксперт, взаимодействуя с экспертной системой через интерфейс системы осуществляет создание и ведение базы знаний (онтологии). Разработчик программного обеспечения использует онтологию, а вместе с доменным экспертом совершенствует ее.