Intégration de bases de données hétérogènes par articulation à priori d'ontologies

200 Pages·2017·4.42 MB·French

by  Dung Xuan Nguyen

Intégration de bases de données hétérogènes par
articulation à priori d’ontologies: application aux
catalogues de composants industriels
Dung Xuan Nguyen
To cite this version:
DungXuanNguyen. Intégrationdebasesdedonnéeshétérogènespararticulationàpriorid’ontologies:
application aux catalogues de composants industriels. Interface homme-machine [cs.HC]. Université
de Poitiers, 2006. Français. ￿NNT: ￿. ￿tel-00252099￿
HAL Id: tel-00252099
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Remerciements
Je tiens `a adresser mes plus sinc`eres remerciements `a Guy Pierra, Directeur du LISI
et Chef de l’´equipe d’Ing´enierie des donn´ees pour m’avoir accept´e dans son laboratoire et
int´egr´edansson´equipeetdem’avoirencadr´eetaid´etoutaulongdemes´etudesenFrance.
Je tiens ´egalement a` remercier Ladjel Bellatreche, pour avoir encadr´e mon travail de
th`ese. Je le remercie pour toute la confiance qu’il m’a t´emoign´ee, pour son enti`ere dispo-
nibilit´e, et pour tous ses conseils avis´es.
Je souhaiterais remercier Prof. Anne Doucet et Prof. Chantal Reynaud qui ont eu la
lourde tˆache de rapporter ma th`ese, ainsi que les autres membres du jury, Prof. Yamine
Ait-Ameur, Marie-Christine Lafaye et Prof. Michel Schneider, qui m’ont fait l’honneur
d’accepter d’ˆetre examinateurs.
Je remercie Kim Son Doan pour ses conseils dans ma d´ecision de m’orienter vers le milieu
de la recherche.
J’adresse mes remerciements `a tout le personnel du LISI, et plus particuli`erement Hond-
jack, St´ephane, Lo´e, Ahmed, Idir, Dago, Manu, Eric, Guillaume, JCP, Fred C, Claudine,
Hieu, Fred R, Nicolas, Chim`ene, Karim, Sybille, Malo, Youcef, Micha¨el, David pour leur
pr´esence et leur soutien cordial.
Merci `a mes amis, particuli`erement Vinh Anh, Co Hanh, Kienco, Tuang`a, Minhthuy,
Hoangvu, Nam-Minh, a.Hung, Patrice, C´edric, Antoine, Sylvain, V.Cuong pour leur ami-
ti´e d´esint´eress´ee.
Une tendre pens´ee va a` mon beau-p`ere qui, malheureusement, n’a pas pu voir l’abou-
tissement de mon travail.
Mes derniers remerciements et non les moindres, iront a` mes proches, et en particulier
`a mon p`ere, qui m’ont toujours apport´e leur soutien sans faille. Je les remercie de toute
l’affection et tout l’amour qu’ils m’ont t´emoign´es.
i
ii
A ma grande m`ere, mes parents et ma femme.
iii
iv
Table des mati`eres
1
Introduction g´en´erale
1.1 Contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Organisation de la th`ese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2
Etat de l’art 9
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 Probl´ematique de l’int´egration de donn´ees . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2.1 Conflits de repr´esentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.2 Conflits de noms (termes) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.3 Conflits de contextes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.4 Conflits de mesure de valeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.3 Classification des approches d’int´egration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3.1 Repr´esentation de donn´ees int´egr´ees . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3.1.1 Architecture mat´erialis´ee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3.1.2 Architecture virtuelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.3.2 Sens de mise en correspondance entre sch´ema global et sch´ema local 19
2.3.2.1 Global As View (GaV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3.2.2 Local As View (LaV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3.2.3 Bilan sur les approches GaV et LaV . . . . . . . . . . . . 20
2.3.3 Nature du processus d’int´egration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.3.3.1 Int´egration manuelle de donn´ees . . . . . . . . . . . . . . 22
2.3.3.2 Int´egration semi-automatique a` l’aide d’ontologies linguis-
tiques (ou th´esaurus) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.3.3.3 Int´egration automatique a` l’aide d’ontologie conceptuelle . 26
v
Table des mati`eres
2.4 Ontologie conceptuelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.4.1 D´efinition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.4.2 Caract´eristiques communes des mod`eles d’ontologies . . . . . . . . . 29
2.4.2.1 Ontologie canonique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.4.2.2 Ontologie non canonique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.4.3 Diff´erences entre les mod`eles d’ontologies . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.4.3.1 Logique de description et op´erateurs de classes . . . . . . 33
2.4.3.2 F-Logic et op´erateurs de propri´et´es . . . . . . . . . . . . . 36
2.4.3.3 PLIB et op´erateurs de modularit´es . . . . . . . . . . . . . 38
2.4.3.4 Conclusion sur les mod`eles d’ontologies . . . . . . . . . . . 39
2.5 Ontologie conceptuelle et Int´egration des donn´ees . . . . . . . . . . . . . . 40
2.5.1 Diff´erence entre ontologie/mod`ele conceptuel . . . . . . . . . . . . . 41
2.5.2 Utilisation d’ontologies conceptuelles pour l’int´egration de donn´ees . 43
2.5.2.1 Int´egration s´emantique a posteriori . . . . . . . . . . . . . 43
2.5.2.2 Int´egration s´emantique a priori . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.6 Positionnement de notre approche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
3
Mod`ele PLIB et Base de Donn´ees `a Base Ontologique 53
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.2 Mod`ele PLIB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.2.1 Mod`ele PLIB : mod`ele de l’ontologie de domaine . . . . . . . . . . . 54
3.2.1.1 Taxonomie des concepts mod´elis´es . . . . . . . . . . . . . 54
3.2.1.2 Identification d’un concept . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.2.1.3 D´efinition d’un concept : connaissance structurelle . . . . 56
3.2.1.3.1 Relation d’h´eritage . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.2.1.3.2 Relation d’importation . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.2.1.4 D´efinition d’un concept : connaissance descriptive . . . . . 58
3.2.1.4.1 Relations entre classes et propri´et´es . . . . . . . . 58
3.2.1.4.1.1 Propri´et´es visibles . . . . . . . . . . . . . . 58
3.2.1.4.1.2 Propri´et´es applicables . . . . . . . . . . . 58
3.2.1.4.1.3 Propri´et´es fournies . . . . . . . . . . . . . 59
3.2.1.4.2 D´efinition du codomaine d’une propri´et´e . . . . . 59
3.2.1.5 Gestion du contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
vi
3.2.1.5.1 Contexte d’´evaluation. . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.2.1.5.2 Contexte de mod´elisation. . . . . . . . . . . . . . 62
3.2.1.6 La m´ethodologie PLIB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.2.1.7 Repr´esentation formelle d’une ontologie PLIB . . . . . . . 64
3.2.2 Mod`ele PLIB : mod`ele des instances de classe . . . . . . . . . . . . 65
3.2.3 Bilan sur le mod`ele d’ontologie PLIB . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.3 Base de donn´ees `a base ontologique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.3.2 Architecture OntoDB pour base de donn´ees `a base ontologique . . . 70
3.3.2.1 Repr´esentation des ontologies : la partie ontology . . . . . 71
3.3.2.2 Repr´esentationdum´eta-mod`eled’ontologie:lapartiemeta-
schema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.3.2.3 Repr´esentation des instances : la partie data . . . . . . . . 74
3.3.2.4 La partie meta-base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.3.3 Repr´esentation formelle d’une BDBO . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.3.4 Bilan sur les bases de donn´ees `a base ontologique . . . . . . . . . . 77
3.4 Langage EXPRESS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.4.1 Connaissance structurelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
3.4.2 Connaissance descriptive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
3.4.3 Connaissance proc´edurale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.4.3.1 D´erivation d’attribut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.4.3.2 Contraintes logiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.4.3.3 Proc´edures et Fonctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.4.4 Repr´esentation Graphique d’EXPRESS . . . . . . . . . . . . . . . . 82
3.4.5 Modularit´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.4.6 Transposition de mod`ele : EXPRESS-X . . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.4.7 Repr´esentation des instances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.4.8 Un exemple d’environnement de mod´elisation EXPRESS : ECCO . 84
3.4.9 Bilan sur la partie EXPRESS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
3.5 Outil PLIBEditor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.5.1 D´efinition des classes et des propri´et´es ontologiques . . . . . . . . . 87
3.5.2 Gestion des instances de classe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
3.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
vii
Table des mati`eres
4
Int´egration automatique des BDBOs par articulation a priori d’ontolo-
gies 93
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.2 Probl´ematique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.3 Architecture du syst`eme d’int´egration de BDBOs . . . . . . . . . . . . . . 97
4.3.1 Principe d’engagement sur une ontologie de r´ef´erence . . . . . . . . 98
4.3.2 Sc´enarii d’int´egration de donn´ees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.4 FragmentOnto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.4.1 Contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.4.2 Algorithme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
4.4.3 Application au domaine des composants industriels . . . . . . . . . 103
4.5 ProjOnto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.5.1 Contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.5.2 Algorithme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.5.3 Application au domaine des composants industriels . . . . . . . . . 106
4.6 ExtendOnto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.6.1 Contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.6.2 Algorithme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.6.3 Application au domaine des composants industriels . . . . . . . . . 108
4.7 Mise en oeuvre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
4.7.1 Environnement de mise en oeuvre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
4.7.2 Exemple des PLIB APIs d’Int´egration . . . . . . . . . . . . . . . . 110
4.7.3 Applications impl´ement´ees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
4.8 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
5
Gestion de l’´evolution asynchrone d’un syst`eme d’int´egration `a base on-
tologique 121
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.2 Travaux ant´erieurs sur les ´evolutions de donn´ees . . . . . . . . . . . . . . . 122
´
5.2.1 Evolution de donn´ees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
viii