MEMOIRE DE STAGE. Amélioration de l'outillage support à une méthodologie de "Cartographie Sémantique"

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1 PCO Innovation Parc technologique - Bat B3 12 allée Joliot Curie Saint Priest MEMOIRE DE STAGE Amélioration de l'outillage support à une méthodologie de "Cartographie Sémantique" Mission effectuée du 16 février au 31 juillet 2009 Auteur: Brice Sommacal Sous la direction de: Jérémie Mary (Directeur du Master Informatique et Document) Remi Gilleron (Tuteur universitaire) Bernard Chabot (Tuteur professionnel) Philippe Gautreau (Tuteur professionnel) UNIVERSITÉ CHARLES DE GAULLE - LILLE 3 Domaine Universitaire «Pont de Bois» Rue du Barreau Villeneuve d'ascq Cedex Master 2 ième année Spécialité: Informatique du Document

2 Remerciements Au sein de l université de Lille 3, je tiens tout d abord à remercier Mr Marc Tommasi de m avoir permis d intégrer le Master 2 ième année Informatique et Document. Sans lui, je n aurais pas eu le plaisir d approfondir mes compétences en Informatique dans ce contexte. Je tiens aussi à remercier Mr Rémi Gilleron pour ses conseils relatifs à la démarche universitaire à adopter pour le rapport de mon stage. Dans mon entreprise d accueil, Pco Innovation, je remercie Mr Phililppe Gautreau pour m avoir donné l opportunité d intégrer la cellule conseil de cet environnement ainsi que tous ses bons conseils Et surtout toute ma gratitude à Mr Bernard Chabot pour m avoir fait partager son savoir dans l univers de la Sémantique en entreprise. Les notions sur lesquelles nous avons travaillé ensemble m ont ouvert l esprit sur le futur, et ceci représente une avancée majeure pour mon profil de futur jeune diplômé. MERCI Bernard Et plus généralement, à toutes les personnes avec qui j ai pu partager au cours de ces derniers mois. Que ce soit pour une pause café, une formation ou simplement une euphorie passagère. Page 2 sur 63

3 Table des matières TABLE DES MATIERES DETAILLEE 5 1 INTRODUCTION 8 2 CONTEXTE DE LA MISSION Le groupe Chiffres clés Historique Présentation de l entreprise Définition du PLM et de la CAO Activités Organigramme Agences France Partenariats Domaines d activité Le pôle conseil Objectifs Fonction occupée 15 3 DEFINITION DES BESOINS Le besoin générique des entreprises Sujet du stage Originel Réel Problématique 17 4 ETUDE DE L EXISTANT Cadre de référence Le Web Sémantique Les ontologies, une forme de logique descriptive? Paradigmes de représentation des connaissances Langages et spécifications associés (Pour RDF uniquement) Etat de l art des technologies disponibles Les outils «sémantiques» Les outils de représentations et de visualisations Le procédé du pôle conseil Le SemanticCartographyPackage La méthodologie de Cartographie Sémantique Les solutions envisagées Projet Support 39 5 REALISATION DES PROJETS Projet Client 40 Page 3 sur 63

4 5.1.1 SAFT General Electric(GE) Projet interne Ze Matrix Support Contexte Outils mis en œuvre Conclusion 56 6 CONCLUSION 57 7 BIBLIOGRAPHIE 58 8 ANNEXES 59 Page 4 sur 63

5 Table des matières détaillée 1 INTRODUCTION 8 2 CONTEXTE DE LA MISSION Le groupe Chiffres clés Historique Présentation de l entreprise Définition du PLM et de la CAO Le PLM La CAO Activités Organigramme Agences France Partenariats Domaines d activité Le pôle conseil Objectifs Fonction occupée 15 3 DEFINITION DES BESOINS Le besoin générique des entreprises Sujet du stage Originel Réel Problématique 17 4 ETUDE DE L EXISTANT Cadre de référence Le Web Sémantique Objectifs Historique Les ontologies, une forme de logique descriptive? Définition d une ontologie La logique descriptive Paradigmes de représentation des connaissances La famille «RDF, RDFS, OWL» RDF RDF Schema (RDFS) OWL La famille «Topic Maps» Topic Map Langages et spécifications associés (Pour RDF uniquement) RDF/XML Notation3 ou N SPARQL Etat de l art des technologies disponibles Les outils «sémantiques» Editeurs Protégé 24 Page 5 sur 63

6 A. Fonctionnalités 24 B. Plusieurs versions 24 C. Avantages et inconvénients TopBraid 25 D. Fonctionnalités 25 E. Stockage 26 F. Avantages et inconvénients Ontopia 26 A. Le projet 26 B. Avantages et inconvénients Topincs 26 A. Fonctionnalités 26 B. Contexte technique 27 C. Avantages et inconvénients Les outils de représentations et de visualisations Navigateurs Exhibit 27 A. Contexte fonctionnel 27 B. Contexte technique 28 C. Visualisation Longwell 28 A. Contexte fonctionnel 28 B. Contexte technique Grapheurs yed Treebolic Kap Lab - Visualizer 31 A. Provenance 31 B. Contexte technique 31 C. Visualisation Le procédé du pôle conseil Le SemanticCartographyPackage Description Ontologie de mapping et Plug-in Ontologie de mapping 33 A. Définition 33 B. Nœuds, arcs et nœuds inférrés 34 C. Modélisation du graphe Le plug-in Export2Xml 34 A. Fonctionnalité 34 B. Contexte technique 35 C. Avantages et inconvénients La méthodologie de Cartographie Sémantique Objectifs principaux La méthodologie Contexte Identification des concepts émergents Analyse globale Analyse détaillée Capture des connaissances Visualisation des connaissances Les solutions envisagées Projet Editeur d ontologies Visualisation de l information Support Le SemancticCartographyPackage Les grapheurs 40 Page 6 sur 63

7 5 REALISATION DES PROJETS Projet Client SAFT Contexte Besoins des utilisateurs Approche et mode opératoire utilisé Phase 1 : Représentation et visualisation de l information 41 A. Spécifications 41 B. Solution apportée 42 C. Retour d expérience Phase 2 : Extraction et traitement de l information 44 A. Généralités 44 B. Solutions apportées Retour d expérience General Electric(GE) Contexte Problématique à résoudre Outils mis en œuvre Spécification La solution réalisée Conclusion Projet interne Ze Matrix Contexte Besoins des utilisateurs Outils mis en œuvre Spécification fonctionnelle Spécification technique L approche et l outil sélectionné Implémentation 50 A. Structure mise en place 50 B. Les facettes 50 C. Les vues 51 D. Limites Conclusion Support Contexte Outils mis en œuvre Référentiel de Cartographie Sémantique Mise à jour du SemanticCartographyPackage Protégé A. Besoins 54 B. Réalisation Import d ontologie 55 A. Contexte et besoins 55 B. Solutions envisageables et conséquences 55 C. Documentation Conclusion 56 6 CONCLUSION 57 7 BIBLIOGRAPHIE 58 8 ANNEXES 59 Page 7 sur 63

8 1 Introduction Tim Berners Lee, expliquait simplement : «J ai un double rêve pour le Web. D une part, je le vois devenir un moyen très puissant de coopération entre les êtres humains. Et dans un second temps, j aimerais que ce soit les ordinateurs qui coopèrent. [...] Quand mon rêve sera réalisé, le Web sera un univers où la fantaisie de l être humain et la logique de la machine pourront coexister pour former un mélange idéal et puissant.» Derrière cette citation se cache des moyens de coopération entre machines et êtres humains : les technologies sémantiques et leurs impacts. Dans ce rapport, nous verrons comment les outils du Web Sémantique et leurs approches prennent place dans une entreprise. Et, plus particulièrement, comment l entreprise en retire une valeur ajoutée. Plusieurs questions peuvent être soulevées dans ce contexte : - Pourquoi sommes-nous amenés à tendre vers l utilisation de ces technologies? - Dans quels buts facilitent-elles nos méthodologies de travail? - Et comment elles s utilisent? Nous verrons ensemble comment PCO Innovation, plus précisément le pôle conseil, a su mettre à profit la sémantique comme outil déterminant de sa prestation. Page 8 sur 63

9 2 Contexte de la mission 2.1 Le groupe Mémoire de stage «Cartographie Sémantique» M2 ID PCO Innovation est une société de conseil et de service internationale, indépendante et spécialisée. Elle offre des services dans les domaines du PLM et de la CAO, d où son nom : PCO «PLM 1 & CAD 2 Organization». Elle accompagne ses clients vers l innovation en optimisant leur Cycle de Vie Produit sur 3 plans : Les organisations et les hommes Les pratiques et méthodes Les technologies de l information Chiffres clés PCO Innovation compte plus de 500 salariés avec une capacité d intervention en Europe, Amérique et Asie. L entreprise est implantée dans plusieurs pays et a une croissance supérieure à 20% depuis plusieurs années. Figure 1: Implantations 1 Product Lifecycle Management ou Cycle de vie du produit (Cf ) 2 Conception Assitée par Ordinateur ou Computer Aided-Design (Cf ) Page 9 sur 63

10 Comparée à la concurrence dans le domaine des entreprises de service indépendantes en PLM, PCO Innovation est située à la 15ème place. (cf. Figure 2) Figure 2: Concurrence Historique PCO Innovation est née de l association de deux entreprises de tailles similaires, toutes deux positionnées sur le marché du conseil et du service PLM Création de PCO Technologies, fondée à Lyon par essaimage de la société Schneider Electric, portée d avantage sur le PLM 2000 Création de idcad, fondée à Montréal et ayant développé une expertise CAO/PLM 2008 Fusion - Naissance du groupe PCO Innovation, leader mondial indépendant du conseil et du service spécialisé PLM. Page 10 sur 63

11 2.2 Présentation de l entreprise Définition du PLM et de la CAO Mémoire de stage «Cartographie Sémantique» M2 ID Le PLM Le PLM, Product Lifecycle Management, correspond à la gestion du cycle de vie du produit. C'est-à-dire la traçabilité du produit, de sa naissance à sa destruction, ainsi que ses évolutions. Ceci est géré par un outil dit PLM. Voici la définition que donne Dassault Systèmes, un éditeur d outil PLM : «Stratégie d'entreprise qui aide les entreprises à partager les données produits, à appliquer des procédés communs et à capitaliser les informations de l'entreprise pour le développement de produits, de la conception à la mise au rebut, et dans tous les segments de l'entreprise étendue. En incluant tous les acteurs (collaborateurs de l'entreprise, partenaires, fournisseurs, équipementiers et clients), la gestion du cycle de vie du produit permet à ce réseau de fonctionner en tant qu'entité unique de la conception à la maintenance, en passant par la fabrication.» La CAO La CAO 4, Conception Assistés par ordinateur, consiste à concevoir par voie graphique un produit sur un écran d ordinateur. La précision en est que meilleure Activités L entreprise offre les prestations de service suivantes : 3 et ² : Dassault Systèmes. Lexique PLM [En ligne]. Disponible sur : < > (Consulté le 23 Aout 2009). Page 11 sur 63

12 Le conseil Stratégie & Organisation de l innovation permanente Pratiques & Méthodes industrielles Conduite de Projets PLM L intégration Personnalisation Progiciel Reprise des données Réalisation d interfaces Architecture technique Support technique Figure 3: Activités de PCO Innovation L éducation Conduite du changement Formation Accompagnement Les activités de PCO Innovation s appliquent donc sur l ensemble des phases d un projet : Figure 4: Evolution d'un projet Page 12 sur 63

13 2.2.3 Organigramme Agences France Figure 5: Organigramme PCO Innovation - France Partenariats Pour pouvoir offrir des services liés au PLM ou à la CAO, PCO Innovation possède des partenariats avec les principaux éditeurs de logiciels CAO et PLM. Page 13 sur 63

14 2.2.5 Domaines d activité Mémoire de stage «Cartographie Sémantique» M2 ID Le PLM ne se cantonne pas aux domaines de l aéronautique ou de l automobile, centrés sur un produit mécanique. Il est davantage diversifié et peut s appliquer en pharmaceutique comme en énergétique. 2.3 Le pôle conseil Objectifs Stratégie : Optimiser les processus de développement et d innovation > Identification des processus clés en support de la stratégie de l entreprise > Recommandations d amélioration et mesure des résultats Pratiques et méthodes : Améliorer la performance des Métiers > Conseil opérationnel et réingénierie des processus PLM > Prise en compte des meilleures pratiques par filière ou secteur Système d information : Accompagner la stratégie Système d Information > Elaboration de schéma directeur > Etude d architecture, gouvernance du SI, intégration du PLM au sein du SI, retour sur investissement > Cartographie du SI, support à la maintenance et à l évolutivité Page 14 sur 63

15 Conduite de projet SI : Orienter et conseiller tout au long du projet > Analyse et choix des technologies > Définition du plan projet > Spécifications fonctionnelles > Plans de tests et de validation Fonction occupée Le but du pôle conseil est d accompagner le client vers une évolution majeure de son Système d Information en tenant compte de ses besoins. Une fois les exigences du client définies et les informations récoltées, une analyse permet ensuite de concevoir le modèle conceptuel sous-jacent de l architecture d entreprise. Ce modèle est ensuite entré dans une «base de données sémantique» : Protégé 5. Au fur et à mesure de l avancement du projet, cette base de données, que nous serons amenés à étudier plus en détails dans la suite du rapport, sert de référence au domaine. Cette approche est conjointement liée à une méthodologie propre à PCO Innovation. L analyse supportée part cette base de données et les personnes interagissant dessus déboucheront ensuite sur la mise en place d un outil PLM qui «collera» parfaitement aux besoins du client. Mon rôle s est situé en plein cœur de cette démarche. 5 Protégé. Site Officiel [En ligne]. Disponible sur : < (Consulté le 26 Aout 2009). Page 15 sur 63

16 3 Définition des besoins 3.1 Le besoin générique des entreprises Mémoire de stage «Cartographie Sémantique» M2 ID Clever-Age, un cabinet de conseil en architecture technique spécialisé dans la conception et l intégration de systèmes informatiques, a défini huit briques fonctionnelles qui inter-opèrent pour définir les applications de demain 6 : Intégration Catégorisation / Rubriquage Recherche Publication / Distribution Automatisation des process Outils de collaboration Personnalisation / Customisation Business Intelligence Bien que cet extrait soit tiré d un livre blanc ne traitant pas de notre sujet, il présente cependant les axes d évolutions potentielles vers lesquelles penchent les entreprises. 3.2 Sujet du stage Originel Le sujet de stage défini initialement était le suivant : Amélioration de l'outillage support à une méthodologie de "Cartographie Sémantique". Gardons à l esprit que chaque projet fait référence à un domaine de connaissances client, et que le but du pôle conseil est de conceptualiser ce domaine et d identifier les liens entre chacun de ces concepts. Pour simplifier la représentation de ce domaine, l équipe Conseil a besoin de visualiser les relations entre les différents concepts. 6 Clever-Age. Portails et gestion de contenu : état de l art et solutions [En ligne]. Disponible sur : < (Consulté le 24 Aout 2009). Page 16 sur 63

17 D où, la nécessité de cartographier le domaine. Sa basant sur des outils sémantiques, nous appellerons alors cette méthodologie : la «cartographie sémantique» Réel Tout en restant dans un objectif d amélioration des outils de cartographie sémantique, il a été plus judicieux d étoffer les moyens de représentation et de visualisation des informations, et donc de cartographier l espace informationnel de différentes façons. Il est donc nécessaire d identifier les types de représentations (graphiques ou textuelles) à mettre en œuvre suivant le contexte des projets et les attentes des utilisateurs. Le sujet du stage a pu être alors reformulé comme ceci : Mise en œuvre de la méthodologie de Cartographie Sémantique dans le cadre de projets Clients et internes Problématique Plusieurs questions sont à soulever ici : - Quels outils de représentation de la connaissance sont à notre disposition? - Comment utiliser ces outils parallèlement à l avancement du projet? - Quels sont les moyens à disposition pour distribuer les cartographies réalisées? - Peut-on automatiser ces processus pour capitaliser le savoir sur les projets à venir? Dans un ordre d idée plus large, nous pouvons formuler notre problématique d étude de la façon suivante : Comment l approche et les outils de Cartographie Sémantique peuvent se mettre en œuvre dans le contexte de chaque projet? Page 17 sur 63

18 4 Etude de l existant 4.1 Cadre de référence Le Web Sémantique Objectifs Rappelons que le web sémantique a pour but premier d être utilisé par les machines et non pas par les hommes. L objectif de cette sous-partie est de comprendre pourquoi notre société actuelle tend vers l usage des technologies du Web Sémantique. Rappelons brièvement comment nous sommes arrivés à l utilisation de ces nouvelles technologies Historique Notre ancien Internet ne permettait pas d effectuer des recherches et/ou d appliquer des raisonnements formels. A cette époque, l usage du Web n était que d ordre consultatif. Avec l apparition des métadonnées, la caractérisation d un document a pu être concevable. Nous avons alors pu effectuer les premières recherches. Cela ne tenait cependant qu au bon vouloir de l administrateur. La norme RDF (Ressource Description Framework) 7 a ensuite facilité le traitement des métadonnées (interopérabilité). Mais elle était incomplète et a nécessité l extension RDF Schema pour structurer les éléments en classes et propriétés. Avec l émergence de ce dernier, la connaissance terminologique des éléments restait encore incomplète. Le W3C a alors proposé la norme OWL (Web Ontology Language) afin de restreindre le contexte associé. => Le Web Sémantique a alimenté plusieurs disciplines telles que les fouilles de données ou bien encore l Ingénierie des connaissances (représentation des ontologies). 7 Cf La famille «RDF, RDFS, OWL» Page 18 sur 63

19 4.1.2 Les ontologies, une forme de logique descriptive? Définition d une ontologie Une ontologie est une représentation, description précise des termes et des relations d'un sujet contextualisé dans un domaine. Citons en complément une définition additionnelle : «Une ontologie est un réseau sémantique qui regroupe des concepts décrivant complètement un domaine. Ces concepts sont liés les uns aux autres par des relations taxonomiques (hiérarchisation de concepts) d'une part, et sémantiques (qui à trait à la signification) d'autre part.» La logique descriptive Une logique descriptive s appuie sur une représentation contextualisée des éléments qui la composent. On comprend ici que ces éléments font partie d un même ensemble et que la représentation des connaissances est formée par des éléments. Si l on considère ces éléments comme des concepts, on comprend qu une application de la logique descriptive est le Web Sémantique (WS). Comme nous l avons vu précédemment, le WS se définit par l usage d ontologies Paradigmes de représentation des connaissances La famille «RDF, RDFS, OWL» RDF «Resource Description Framework (RDF) est un modèle de graphe destiné à décrire de façon formelle les ressources Web et leurs métadonnées, de façon à permettre le traitement automatique de telles descriptions. Développé par le W3C, RDF est le langage de base du Web sémantique. Une des syntaxes (sérialisation) de ce langage est RDF/XML.» 9 Un document RDF est composé d un ensemble de triplets : Sujet + Prédicat + Objet. 8 Techno-Science. Ontologie [En ligne]. Disponible sur :< > (Consulté le 24 Aout 2009). 9 Wikipédia. Resource description Framework [En ligne]. Disponible sur : < > (Consulté le 24 Aout 2009). Page 19 sur 63

20 Chaque concept est défini par une URI (Uniform Resource Identifier) qui renverra à une définition unique. Exemple : -Sujet (Ressource) -Prédicat (Propriété) -Objet (littéral) ssila Créateur "Ora Lassila" <rdf:rdf> <rdf:description about="http://www.w3.org/home/lassila"> <s:créateur>ora Lassila</s:Créateur> </rdf:description> </rdf:rdf> => Les machines peuvent dès lors classer ces ressources et modéliser les liens entre elles (s'ils existent) RDF Schema (RDFS) 10 RDFS est un langage extensible de représentation de connaissances. Il définit les notions de bases pouvant être utilisées au sein d un fichier RDF ou bien OWL. Exemple: <rdfs:class rdf:about="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#resource"> <rdfs:label>resource</rdfs:label> <rdfs:comment>the class resource, everything.</rdfs:comment> <rdf:type rdf:resource="http://www.schema.org/tr/rdf-schema#person"/> </rdfs:class> =>RDFS permet de formuler des contraintes sur les valeurs associées à une propriété afin de lui assurer une signification. 10 W3C. RDF Vocabulary Description Language 1.0: RDF Schema [En ligne]. Disponible sur :< >(Consulté le 24 Aout 2009). Page 20 sur 63

21 OWL OWL 11 est un langage de balisage basé sur RDF et RDFS. Il apporte à ces deux précédents langages un vocabulaire permettant d ajouter des descriptions aux classes et propriétés. En pratique, les balises OWL permettent d ajouter des contraintes au triplet RDF. Ces contraintes s expriment avec les notions de cardinalités, d égalité ou bien de restrictions. Trois normes OWL sont actuellement proposées : OWL Lite : c est la version la plus simple. OWL DL : c est la version la plus importante puisqu elle correspond aux enjeux de la DL (logique descriptive). OWL Full : son intérêt est pour l instant plutôt théorique. Plus généralement, nous nous retrouvons maintenant avec un ensemble hiérarchique de termes et de concepts se définissant dans un même domaine (RDF). Ce même ensemble définit aussi les relations (RDFS) et des règles(owl) s exerçant entre ces différents concepts. =>Un fichier d extension OWL représente donc une ontologie La famille «Topic Maps» Topic Map 12 Un Topic Map représente une information utilisant des Topics (un concept), des associations (une relation) et des occurrences (la ressource d un Topic). Figure 6: Topic Map key concept 11 W3C. Web Ontology Language [En ligne]. Disponible sur : < > (Consulté le 24 Aout 2009). 12 ONTOPIA. The TAO of Topic Map [En ligne]. Disponible sur :< > (Consulté le 24 Aout 2009). Page 21 sur 63

22 Exemple: <topic id="boheme"> <instanceof> <topicref xlink:href="#opera"/> </instanceof> <basename> <basenamestring>la Bohème</baseNameString> <variant> <parameters> <subjectindicatorref xlink:href="http://www.topicmaps.org/xtm/1.0/core.xtm#sort"/> </parameters> <variantname><resourcedata>boheme</resourcedata></variantname> </variant> </basename> <occurrence> <instanceof> <topicref xlink:href="#homepage"/> </instanceof> <resourceref xlink:href="http://www.opera.it/opere/boheme/boheme.html"/> </occurrence> </topic> => Le concept de plus haut niveau du langage OWL est «Thing». En terme simple, les Topic Map se basent initialement sur un sujet. Ce sujet pouvant être compris dans notre cas comme une instance de owl :Thing. L'intérêt des Topics Maps est de définir des contextes et profils d'utilisateurs particuliers, et faciliter la fusion de Topic Maps provenant de sources différentes Langages et spécifications associés (Pour RDF uniquement) RDF/XML 13 Cette sérialisation consiste à regrouper dans un même nœud (eg. Rdf:Description) plusieurs prédicats. 13 W3C. RDF/XML Syntax Specification [En ligne]. Disponible sur :< > (Consulté le 24 Aout 2009). Page 22 sur 63

23 Notation3 ou N3 14 Une autre sérialisation bien connue du RDF est le format N3. La notation est plus compacte. Exemple : < > s:créateur " Ora Lassila " SPARQL 15 Déterminons SPARQL comme le langage de requêtage propre au document RDF. Additionnelement, «Le langage SPARQL définit la syntaxe et la sémantique nécessaire à l'expression de requêtes sur une base de données de type RDF et la forme possible des résultats.» 16 Exemple : PREFIX rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> PREFIX foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/> PREFIX dc: <http://purl.org/dc/elements/1.1/> SELECT DISTINCT?nom?image?description WHERE {?personne rdf:type foaf:person.?personne foaf:name?nom.?image rdf:type foaf:image.?personne foaf:img?image.?image dc:description?description } Cette requête appliquée à une base de données RDF nous retournera une liste de photos avec le nom des personnes qu'elles représentent et une description. A noter ici l emploi de l ontologie FOAF 17 (un vocabulaire définissant des personnes et les relations qu elles entretiennent entre elles) défini au début de la requête. 14 W3C. Notation 3 [En ligne]. Disponible sur :< > (Consulté le 24 Aout 2009). 15 W3C. SPARQL query language for RDF [En ligne]. Disponible sur : < > (Consulté le 24 Aout 2009). 16 Semantic Lab. Utilisation du langage de requête SPARQL pour le Web sémantique [En ligne]. Disponible sur :< > (Consulté le 24 Aout 2009). 17 XMLNS. FOAF Vocabulary Specification 0.91 [En ligne]. Disponible sur :< > (Consulté le 24 Aout 2009). Page 23 sur 63

24 4.2 Etat de l art des technologies disponibles Une liste des technologies Sémantiques est régulièrement mise à jour par Mike Bergman sur son site : Les outils «sémantiques» Editeurs Protégé A. Fonctionnalités Protégé est une application open Source développée en Java par l université de Standford. Ce logiciel se décompose en deux parties : C est un éditeur d ontologie qui permet de définir des concepts (modélisation) et les caractéristiques que possèdent ces concepts. C est un générateur de base de connaissances. Des plugins additionnels développés par la communauté peuvent être intégrés. Citons par exemple le plugin GraphViz qui permet d obtenir un graphe de la totalité des informations modélisées dans Protégé. B. Plusieurs versions Plusieurs versions de ce logiciel coexistent : Protégé 3.1 (celle qu utilise PCO Innovation) Protégé 3.4 Protégé 4.0 Les versions 3.x gèrent les ontologies au format RDF et OWL et sont stockées en RDF/XML, tandis que les versions 4.x sont en pur OWL. A noter que la version 3.4 évolue dans le référencement des informations. Chaque concept sera identifié par une URI unique. Page 24 sur 63

25 Une version Web de Protégé 18 permet de lire une ontologie depuis un serveur. Cependant, l édition reste encore assez limitée. C. Avantages et inconvénients Ce logiciel étant open-source, des modifications peuvent être implémentées. De plus, la communauté des développeurs et utilisateurs de Protégé est à la fois réactive et efficace. Cependant, lors d un traitement sur des fichiers de plusieurs milliers de triples (supérieur à ), le lancement de l application est long TopBraid D. Fonctionnalités TopBraid est une application commerciale de la société TopQuadrant. Implémentée comme un plug-in d Eclipse (Environnement de développement Intégré), ce logiciel a les mêmes fonctionnalités que Protégé mais permet de manipuler des ontologies de plus larges tailles, et d être plus confortable à manier pour l utilisateur. Le requêtage s effectue par une modélisation graphique des concepts. Un export des informations retrouvées peut s effectuer en différents formats. Figure 7: TopBraid Requêtage 18 Protégé. WebProtege [En ligne]. Disponible sur :< > (Consulté le 26 Aout 2009). Page 25 sur 63

26 E. Stockage TopBraid utilise un stockage se basant sur Allegrograph. C est une base de données de triples. L emploi de cette technologie favorise un requêtage rapide, et une capacité de stockage optimisée. F. Avantages et inconvénients Une version gratuite de TopBraid est disponible 60 jours, renouvelable une fois. L inconvénient majeur est l achat de la licence Ontopia A. Le projet Ontopia est un projet contenant plusieurs applications. Il est composé principalement de : - Ontopoly : un éditeur d ontologies - Omnigator : Permet de charger et de naviguer dans une ontologie B. Avantages et inconvénients Dans la même lignée que les deux logiciels précédents, c est un logiciel open-source se basant sur les Topics Map. Par conséquent, les technologies mises en jeux pour manipuler les informations sont différentes. Etant donné que ce projet est encore sous développement, nombreuses fonctionnalités sont manquantes (Ex : La réification des concepts avec Omnigator) Topincs A. Fonctionnalités Topincs est un logiciel de création pour Topic Maps(TM). Il est composé d un serveur Web et de deux clients : un Wiki et un éditeur. Page 26 sur 63

27 Il permet de créer ses propres TM, ou bien d alimenter sa base de Topic depuis le Web grâce à une barre d outils depuis Firefox. B. Contexte technique Le serveur requiert Apache 2, PHP and MySQL L éditeur et le Wiki fonctionne sous Firefox, Internet Explorer 7 ou Opéra. C. Avantages et inconvénients C est un outil est agréable d utilisation qui s accorde parfaitement avec le Web Les outils de représentations et de visualisations Navigateurs Exhibit A. Contexte fonctionnel Exhibit 19 est un navigateur à facettes open-source développé par SIMILE Project (Semantic Interoperability of Metadata and Information in unlike Environments).. Il permet de créer des sites Web dynamiques sans utiliser des bases de données complexes ou de manipuler des accès serveurs. La fonctionnalité principale est que la totalité des opérations s effectuent depuis le poste client. Un navigateur à facettes permet d atteindre l information recherchée par la sélection successive de filtres préalablement définis. Figure 8: Exhibit - Exemple 19 Simile Widgets. Exhibit [En ligne]. Disponible sur :< > (Consulté le 26 Aout 2009). Page 27 sur 63

28 B. Contexte technique Les informations sont stockées au format JSON (JavaScript Object Notation) 20, et sont retrouvées par sélection des termes dans les facettes. La structure de la page Web est écrite en HTML, et les fonctionnalités d Exhibit en Javascript. C. Visualisation Ce navigateur à facette permet aussi de visualiser les informations recherchées sous différentes formes : Tabulaire, Géographique, ligne de temps Ces représentations dépendent bien sûr de la nature des informations à visualiser Longwell A. Contexte fonctionnel Longwell 21 est un navigateur à facette open-source développé par SIMILE Project. Ressemblant sur la forme à Exhibit, les dessous de Longwell sont totalement différents de son navigateur homologue. La fonctionnalité principale de Longwell est l usage d un modèle graphique pour chaque information provenant de la même ressource (classe) : ce sont des lentilles. 20 JSON. Introduction [En ligne]. Disponible sur < > (Consulté le 27 Aout 2009). 21 SIMILE. Longwell [En ligne]. Disponible sur : < > (Consulté le 27 Aout 2009). Page 28 sur 63

29 Figure 9: Longwell ScreenShot B. Contexte technique Les données sources de Longwell sont au format RDF. Elles sont accessibles depuis le serveur et sont rendues ensuite sur le poste client. Les lentilles correspondent à une vision d une classe. Elles doivent être composées des propriétés de la classe. Elles sont appelées les lentilles de Fresnel 22 (vocabulaire permettant d afficher des informations en RDF) Grapheurs yed 23 yed est un éditeur de graphes développé en Java de la compagnie yworks. Le format de fichier pris en charge est GraphML. C est une extension du langage XML. 22 SIMILE. Fresnel [En ligne]. Disponible sur : < > (Consulté le 27 Aout 2009). 23 yworks. yed [En ligne]. Disponible sur :< > (Consulté le 26 Aout 2009). Page 29 sur 63

30 Les relations entre les concepts (eg. les lignes) sont tracées automatiquement. Plusieurs vues sont aussi disponibles (orthogonal, hiérarchique ). Figure 10: ScreenShot yed Treebolic Treebolic 24 est une applet Java (application qui s exécute dans la fenêtre d un navigateur) destinée à visualiser un ensemble hiérarchisé de données sous forme d'arbre hyperbolique. Le document en entrée, qui sera ensuite représenté, est au format XML. Le nœud «père» sera placé au centre de l écran par le biais d une animation. Les nœuds fils s afficheront ensuite autour. 24 Treebolic. Site officiel [En ligne]. Disponible sur :< (Consulté le 27 Aout 2009) > (Consulté le 27 Aout 2009). Page 30 sur 63

31 Figure 11: ScreenShot Treebolic Kap Lab - Visualizer A. Provenance Visualizer est un freeware provenant de Kap Lab 25. Kap Lab est le service Recherche et Développement de l organisation KapIT qui est une société de conseil, de recherche et de développement logiciel spécialisée dans les applications Web 2.0. B. Contexte technique Cette technologie open-source se base sur la technologie FLEX 26 provenant d Adobe. Nous pouvons dès lors le comparer à un applet car il se lance dans un navigateur Web. Il nécessite cependant le Software Développement Kit d Adobe pour fonctionner. Les données sources sont importées depuis un document XML ou CSV, et ensuite affichées comme nœuds ou liens dans le graphe. 25 Kap Lab - Site officiel [En ligne]. Disponible sur :< > (Consulté le 27 Aout 2009). 26 Adobe. Flex - Site officiel [En ligne]. Disponible sur :< > (Consulté le 27 Aout 2009). Page 31 sur 63

32 C. Visualisation Visualizer permet plusieurs rendus: hiérarchique, hiérarchique-cyclique, radial, staticorganique, ballon, circulaire, orthogonale. Figure 12: ScreenShot - Kap Lab - Visualizer 4.3 Le procédé du pôle conseil Le SemanticCartographyPackage Description Le SemanticCartographyPackage (SCP) est un corpus d outils créé par PCO Innovation afin de rassembler tous les outils nécessaires à la mise en œuvre de la méthodologie de Cartographie Sémantique décrite dans la partie suivante. Page 32 sur 63

33 Le dossier «Applications» regroupe les outils logiciels. C'est-à-dire Protégé 3.1, et le grapheur yed. La version Java Runtime Environnment (minimum 1.5) est nécessaire au fonctionnement de Protégé. Le dossier «Components» comprend les éléments nécéssaires à la cartographie du domaine de connaissances. (Cf. Ontologie de Mapping et Plug-in ci-dessous). Figure 13: Description SCP Le dossier «Documentation» comprend les documents nécessaires à la compréhension de la méthodologie(décrite ci-après) et à l emploi de Protégé. Les dossiers «Resources» et «Samples» contiennent des exemples pour la rédaction de document, ou bien pour l utilisation de Protégé Ontologie de mapping et Plug-in Dans le but de représenter visuellement le modèle de connaissance, une ontologie de mapping et son plug-in associé ont été développés par PCO Innovation Ontologie de mapping A. Définition Cette ontologie prend les notions de nœud, arc et de nœud inféré dans le but de créer une représentation visuelle du domaine. Page 33 sur 63

34 B. Nœuds, arcs et nœuds inférés Un nœud correspond à un concept du domaine de connaissances et l arc à une relation. Cependant, une notion supplémentaire a été développée ici : les nœuds inférés. Un nœud inféré permet un regroupement de plusieurs nœuds. Exemple : Soit le réseau sémantique suivant : Bob -> travaille à -> PCO Innovation -> situé à -> Saint Priest Un nœud inféré serait donc : Bob -> travaille à -> Saint Priest Ces éléments comprennent donc le concept initial (issu la base de connaissance) et la forme graphique que l on souhaite visualiser (rectangle, taille, couleur ). C. Modélisation du graphe Afin de pouvoir modéliser un graphe, nous avons besoin de créer une vue. Cette vue comprenant les éléments que l on souhaite représenter Le plug-in Export2Xml A. Fonctionnalité Ce plug-in se base sur les concepts définis dans l ontologie de Mapping. Ils doivent être utilisés conjointement. Après l exécution, un dossier est créé avec les documents XML générés. Ces documents sont plus précisément au format GraphML et sont lisibles avec le grapheur yed. En entrée, nous devons fournir le répertoire de destination de stockage des fichiers générés, ainsi que le fichier XSL permettant de lancer la transformation. Page 34 sur 63

35 Figure 14: ScreenShot - Plug-in Export2Xml B. Contexte technique Il a été développé en Java (afin de l intégrer à Protégé) et avec une feuille de style XSLT (pour transformer le fichier RDF/XML au format GraphML). La transformation XSLT permet de créer les graphes définis dans l ontologie. C. Avantages et inconvénients Une critique majeure est à soulever dans l utilisation de ce plug-in : l emploi de la technologie XSL. Rappelons que l emploi de la sémantique permet une meilleure accessibilité, interopérabilité et extensibilité des informations. L utilisation d un fichier RDF comme un fichier XML représente donc une régression de notre approche. (Cf. Annexe 1 et 2) La méthodologie de Cartographie Sémantique Objectifs principaux Modéliser un domaine de connaissances indépendamment des représentations graphiques qui seront faites. Page 35 sur 63

36 Définir une ou plusieurs extractions graphiques cohérentes de l intégralité ou d une partie de ce domaine de connaissances La méthodologie Contexte Le domaine de connaissances de PCO Innovation est l architecture d entreprise. Rappelons que cette méthodologie est mise en place dans le but d installer un outil PLM chez un client Identification des concepts émergents L objectif est d identifier les exigences devant satisfaire la modélisation conceptuelle. Pour cela, nous utilisons MindManager : Figure 15: Exemple Mind Manager Analyse globale L objectif est de décrire macroscopiquement le modèle conceptuel de données par rapport au domaine de connaissances étudié. L analyse se porte sur trois couches : - Business (BZ) - Systèmes d informations (IS) - Technique (IT) La représentation de modèle conceptuel de données est réalisée sous forme de réseaux sémantiques disposant d une double organisation horizontale et verticale. Page 36 sur 63

37 L organisation verticale est réalisée selon les différents niveaux de description de l architecture d entreprise (BZ, IS, IT). L organisation horizontale est réalisée selon les différentes questions auxquelles répondent les concepts représentés (Why, Who, How, What ) Figure 16: Architecture d entreprise et concepts Analyse détaillée Cette étape reprend la première phase d identification dans le but de compléter l analyse par les caractéristiques propres à chaque concept. Figure 17: MindManager détaillé Figure 18: MindManger - Concept détaillé Page 37 sur 63

38 Capture des connaissances Cette étape correspond à la création et au peuplement de l ontologie dans un éditeur. D un point de vue pratique, cela consiste à créer une nouvelle classe pour chaque concept. Plusieurs concepts généraux sont pré-requis : - DOMAIN_ITEM : Toutes les classes nécessaires à la modélisation du domaine de connaissance hériteront de celle-ci. - DOMAIN_CONCEPT : Cette classe permet de définir les propriétés utiles pour toutes les classes du référentiel (excepté les relations n-aires 27 ) - DOMAIN_RELATION : Cette classe permet d implémenter les relations n-aires - DOMAIN_VIEW : Cette classe permet le regroupement des différentes classes du domaine de connaissance selon des vues particulières Les étapes suivantes seront alors à suivre : 1. Modéliser les concepts 2. Définir les règles associées 3. Réifier 28 les concepts Exemple : La structure du modèle doit prévoir une hiérarchie de classe pour implémenter : - d une part les différents niveaux de l architecture d entreprise - d autre part les différentes facettes de l architecture d entreprise Figure 19: Hierarchie de classe Visualisation des connaissances Une fois l ontologie créée et peuplée, nous pouvons visualiser les connaissances modélisées grâce au plug-in développé. 27 Une relation n-aire est un concept regroupant plusieurs concepts (plus de 2). Cela permet d associer plusieurs concepts entre eux. 28 La réification consiste à transformer un concept en un objet informatique. En d autres termes, il s agit d instancier le concept. Page 38 sur 63

39 A partir de ce point, un autre travail d analyse s effectue : Simplification/Amélioration. Nous revenons alors à un autre travail d analyse. 4.4 Les solutions envisagées Cet état de l art nous permet de nous situer dans l univers des représentations graphiques et textuelles s offrant à nous Projet Notons que les outils à mettre en œuvre dépendront des besoins des projets Editeur d ontologies Nous pouvons, d ores et déjà, exclure l emploi des technologies Topic Map dans notre étude. L évolution de ce projet, restant encore en cours de développement, ne permet pas d aboutir à leurs utilisations. Ceci demanderait beaucoup de temps de développement à l entreprise Visualisation de l information Le navigateur à facettes Longwell permet d utiliser le fichier source de Protégé, et donc de proposer une visualisation et une navigation de l ontologie métier. Tandis qu Exhibit nécessite une transformation de nos informations vers un nouveau format Support Le support correspond à l amélioration et l évolution de l outillage Le SemancticCartographyPackage Pour rester dans la démarche d évolution constante de PCO Innovation, nous prévoyons alors de mettre à jour le SemanticCaryographyPackage avec la version 3.4 de Protégé. Ceci dans le Page 39 sur 63

40 but de garder le plug-in développé. La version 4 de Protégé nécessite une reprise complète de l existant Les grapheurs Les grapheurs mentionnés se basent tous sur la technologie XML. Ce qui permet d étendre la gamme d outils de PCO Innovation. Nous verrons alors l emploi de ces outils suivant les besoins clients. 5 Réalisation des projets 5.1 Projet Client SAFT Saft est le premier concepteur, développeur et producteur mondial de batteries de haute technologie pour les applications de l industrie et de la défense Contexte SAFT souhaite mettre en place un outil PLM au sein de son organisation afin d homogénéiser la gestion de ses produits, et de ses documents au sein de plusieurs sites français et américains. La prestation de PCO a commencé par une étude des documents utilisés (et de leurs caractéristiques) dans les différents sites. L outil en question est Windchill PDMLink de PTC. (Cf Annexe 3). Une particularité de ce produit est de pouvoir initialiser sa base de donnés par l import de documents XML Besoins des utilisateurs Dans un premier temps, l équipe conseil a besoin d un support permettant d interagir avec les employés SAFT afin de partager et vérifier les informations capturées chez SAFT. La nature des informations portent sur les documents et leurs caractéristiques (propriétés). Ce support doit permettre une mise à jour régulière des informations. Page 40 sur 63

41 Une fois la capture réalisée, un travail de synthèse et d homogénéisation des informations est réalisé par PCO. Ces informations représentent l architecture des documents disponibles de l outil PLM. Un outil est donc nécessaire à la migration des données homogénéisées vers PDMLink Approche et mode opératoire utilisé Phase 1 : Représentation et visualisation de l information A. Spécifications >> Fonctionnelles Le moyen choisi pour partager l information fut la création d un site Web. Il doit fournir une page d accueil avec une classification par site. Dès lors, une première version des spécifications a été réalisée. A noter que compte tenu des nouvelles technologies utilisées, plusieurs versions ont dû être réalisées selon les capacités de l outil. Definition Screen 3: Vue Document / Data / Structure détail (1) Identified by Properties Object Name Properties Mandatory Multiple Composed by Comment Infotype Mandatory Multiple Comment Vers screen 4 : Property Vers screen 3 : Document ou Structure ou Data Uniquement pour les objets de type structure Un document est décrit par : - sa définition - les propriétés qu il le compose - les dossiers dont il fait partie 24/03/2009 Saft PLM - 6 Figure 20: Extrait Spécification Site Web SAFT Slide n 6 Extrait du document Saft - Spec Longwell V0.2.ppt (confidentiel) Page 41 sur 63

42 >> Techniques Le site est hébergé sur un serveur de PCO Innovation. Les accès correspondant m ont été donnés afin de pouvoir en modifier son contenu. Une authentification a dû être mise en place pour garder la confidentialité du projet. B. Solution apportée >> L outil Puisque les informations récoltées sont entrées dans Protégé, l outil adapté à ce projet devait utiliser un fichier de données source au format RDF/XML. Il s agira alors de Longwell. >> Modification des spécifications L exemple flagrant fut l emploi de tableaux. La technologie mise en jeux par Longwell ne permet pas explicitement l utilisation de représentations visuelles tabulaires. Mais notons que ceci a cependant pu être réalisable par l ajout d une feuille de style CSS (Cascading StyleSheet) lors du chargement de la page. >> Implémentation et paramétrage Un travail de collaboration a été nécessaire entre la personne en charge de peupler l ontologie et moi-même. Les lentilles à représenter doivent se baser sur les noms des classes employées dans Protégé. (Cf. Annexe 4 : Exemple d une lentille de Fresnel) L usage de sous-lentilles (lentille de lentille) a été aussi nécessaire afin de montrer les propriétés d une lentille spécifique référencée dans une autre. L objectif de ceci était de montrer toutes les informations souhaitées dans une même cellule et d économiser un «clic» à l utilisateur. Mise à part l implémentation des lentilles, le paramétrage de l outil fut nécessaire sur plusieurs points : - Amélioration ergonomique : o Incorporation des logos de PCO Innovation et de Saft. Page 42 sur 63

43 o Définition du rendu général o Apparition du nom du site sélectionné - Navigation inter site o Définition des facettes o Bouton de retour «page d accueil» Rappelons que la sélection d une facette consiste à effectuer un tri sur les documents affichés dans le but de retrouver uniquement ceux ayant la particularité sélectionnée. Cependant, compte tenu du côté informatif du site, aucun tri n a été utile. Seules deux facettes ont été développées : une présentant le titre des documents, et l autre leurs types associés (un dossier, un document, un objet). Figure 21: SAFT Repository - Page d'accueil Figure 22: SAFT Repository Longwell Exemple d un document Page 43 sur 63

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