[論文レビュー] IfcWoD, Semantically Adapting IFC Model Relations into OWL Properties

Tarcisio Mendes de Farias, Ana Roxin+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 12, 2015

Semantic Web and Ontologies参考文献 12被引用数 28

ひとこと要約

本稿では、IFC（Industry Foundation Classes）モデルをOWL（Web Ontology Language）へと意味的適応させたIfcWoDを提案する。この手法は、IFC標準に含まれるエンティティ、関係、プロパティ、属性の意味を保持する。IFCのオブジェクト指向的スキーマ制約を活用することで、従来のIfcOWLのような単なる構文的マッピングに比べ、建物・施設管理システムにおけるクエリ実行の効率性と情報相互運用性が向上する。

ABSTRACT

In the context of Building Information Modelling, ontologies have been identified as interesting in achieving information interoperability. Regarding the construction and facility management domains, several IFC (Industry Foundation Classes) based ontologies have been developed, such as IfcOWL. In the context of ontology modelling, the constraint of optimizing the size of IFC STEP-based files can be leveraged. In this paper, we propose an adaptation of the IFC model into OWL which leverages from all modelling constraints required by the object-oriented structure of IFC schema. Therefore, we do not only present a syntactic but also a semantic adaptation of the IFC model. Our model takes into consideration the meaning of entities, relationships, properties and attributes defined by the IFC standard. Our approach presents several advantages compared to other initiatives such as the optimization of query execution time. Every advantage is defended by means of practical examples and benchmarks.

研究の動機と目的

• IfcOWLのような単なる構文的マッピングの限界を解消するため、変換プロセスに意味的認識を導入すること。
• IFCエンティティ、関係、プロパティ、属性の意味的意味を保持することで、建物・施設管理における情報相互運用性を向上させること。
• IFCスキーマに内在する構造的制約を活用して、OWLモデル生成時にクエリ実行時間を最適化すること。
• BIM環境における高度な推論とデータ統合を支援する、より意味的に正確で効率的なオントロジー・マッピングを提供すること。

提案手法

• IFC標準のオブジェクト指向的構造と意味的制約を分析することで、IFCスキーマをOWLオントロジーに変換する手法を採用する。
• IFCエンティティと関係をOWLクラスとプロパティにマッピングし、各要素の意図された意味を保持することで、意味的整合性を確保する。
• 継承、基数、ドメイン固有の意味的制約といった制約を強制することで、推論とクエリ効率を向上させる。
• IFC内の構造的要素、プロパティ要素、関係的要素を明確に区別し、適切なOWL構成要素に翻訳する形式的なマッピング戦略を用いる。
• 変換パイプラインには、生成されたOWLモデルの整合性と正しさを保証する意味的検証プロセスを組み込む。
• パフォーマンス向上の評価にはベンチマークと実用的例を用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 OWLへの変換過程で、IFCモデルの関係の意味的意味をどのように保持できるか？
• RQ2 IfcOWLのような純粋な構文的アプローチに比べ、IFCからOWLへの意味的認識のあるマッピングが提供する利点は何か？
• RQ3 IFCスキーマの制約を活用することで、生成されたOWLオントロジーにおけるクエリパフォーマンスはどの程度向上するか？
• RQ4 強化された意味的モデリングにより、本手法はBIMおよび施設管理システムにおける相互運用性をより高められるか？

主な発見

• IfcWoD手法は、OWLモデル生成時にIFCスキーマ制約を活用することで、クエリ実行時間の顕著な短縮を達成する。
• IFC関係および属性の意味的保持は、構文的マッピングに限る手法に比べ、より正確で意味のあるオントロジー表現を実現する。
• 生成されたOWLオントロジーの形式的意味的構造のおかげで、BIMアプリケーションにおけるより効果的な推論とデータ統合が可能になる。
• 実用的ベンチマークにより、IfcOWLなどの既存手法に比べ、本手法が効率性と意味的整合性の両面で優れていることが示された。