Semantic Web für vernetzte mathematische Modelle in der Produktionstechnik

Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Ansatzes zur Beschreibung mathematischer Modelle basierend auf Strukturmodellen technischer Systeme für Anwendungen in der Produktionstechnik. Sie leistet damit einen Beitrag zur Umsetzung integrierter Systemmodelle als Kernelement digitaler Zwillinge, zur Ausführung von Berechnungen besonders in frühen Phasen der Planung und Entwicklung sowie zum Austausch und zur Verknüpfung der Modelle im Internet.
Im Kern untersucht die Arbeit dazu die Kombination semantischer Technologien mit mathematischen Beschreibungssprachen. Zur Beschreibung der inneren Strukturen dieser Systeme mit semantischen Modellen wird eine auf Multiskalenmodellierung basierende Methode konzipiert. Eine in der Arbeit entwickelte Ontologie und erweiterte Operatoren für die mathematische Auszeichnungssprache OpenMath ermöglichen die Verknüpfung dieser semantischen Modelle mit Berechnungsvorschriften. In Kombination mit einer neu konzipierten Regelsprache und entsprechenden Berechnungsalgorithmen können schließlich vernetzte mathematische Modelle nach Linked-Data-Prinzipien aufgebaut werden.
Zur nutzerfreundlichen Ein- und Ausgabe der Regeln und Ausdrücke wird eine textuelle Notation entwickelt. Die Evaluierung der Methode erfolgt an drei Fallbeispielen zum mathematischen Wissensmanagement, der Prozesskettenplanung und -bewertung sowie zur Technologieplanung.