和 使 用 [14] 主 檔 資 料 (Master Data, MD) 是 指 企 業 跨 越 供 應 商 客 戶 產 品 或 組 織 單 位 等 企 業 流 程 和 系 統 且 不 斷 被 使 用 的 核 心 企 業 實 體 [4], 它 提 供 企 業 各 種 內 容 豐 富 的 資 料, 因

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1 應 用 本 體 論 於 主 檔 資 料 管 理 之 研 究 翁 頌 舜 國 立 台 北 科 技 大 學 資 訊 與 運 籌 管 理 研 究 所 王 貞 淑 國 立 台 北 科 技 大 學 資 訊 與 運 籌 管 理 研 究 所 謝 孟 原 國 立 台 北 科 技 大 學 資 訊 與 運 籌 管 理 研 究 所 摘 要 近 年 來 學 術 界 與 產 業 界 正 積 極 發 展 以 語 意 為 導 向 的 資 料 存 取 與 整 合 之 應 用, 若 將 本 體 論 (Ontology) 整 合 應 用 到 資 料 中, 將 使 資 料 容 易 分 享 與 明 確 規 範, 並 使 機 器 能 夠 理 解, 如 此 達 到 快 速 資 料 整 合, 獲 得 單 一 事 實 的 資 料, 並 提 高 企 業 彈 性 與 簡 化 流 程, 避 免 資 訊 錯 誤 情 形 發 生 本 研 究 發 展 一 套 以 本 體 論 為 基 礎 之 三 階 段 資 料 整 合 模 式, 以 協 助 企 業 進 行 主 檔 資 料 管 理 第 一 階 段 中, 本 模 式 透 過 以 逆 向 工 程 為 基 礎 的 轉 換 規 則 演 算 法, 將 關 聯 式 資 料 表 轉 換 為 本 體 論 ; 第 二 階 段 中, 將 轉 換 後 的 本 體 論 透 過 合 併 工 具 PROMPT 進 行 整 併, 產 生 全 局 本 體 論 (Global Ontology); 最 後 於 第 三 階 段 中, 利 用 本 體 論 查 詢 語 言 SPARQL, 使 用 者 可 以 針 對 個 別 或 全 局 本 體 論 進 行 查 詢, 產 生 有 用 的 資 訊 主 檔 資 料 為 企 業 常 用 之 核 心 資 料, 企 業 若 以 本 體 論 將 主 檔 資 料 明 確 定 義 與 形 式 化, 藉 以 正 確 快 速 的 整 合 與 管 理 主 檔 資 料, 企 業 可 有 效 利 用 與 分 享 這 些 資 料, 作 為 行 銷 與 分 析 的 來 源, 達 到 獲 利 關 鍵 詞 : 本 體 論 資 料 整 合 逆 向 工 程 主 檔 資 料 管 理 主 檔 資 料 壹 導 論 隨 著 企 業 不 斷 發 展 外 部 競 爭 提 升 與 全 球 經 濟 危 機 的 威 脅, 使 企 業 面 臨 越 來 越 多 的 挑 戰, 為 了 更 靈 活 與 彈 性, 滿 足 發 展 的 各 種 需 求, 永 續 的 企 業 須 不 停 變 革 來 符 合 市 場 環 境 的 變 化, 已 是 不 可 避 免 的 趨 勢, 因 此 以 各 種 相 關 資 料 為 核 心 競 爭 力 的 企 業, 必 須 仰 賴 與 利 用 正 確 與 容 易 分 享 的 資 料 來 分 析, 進 而 提 供 顧 客 服 務, 達 到 企 業 獲 利 與 企 業 永 續 經 營 根 據 調 查 指 出, 企 業 組 織 的 資 料 錯 誤 率 高 達 30%, 另 一 調 查 指 出 83% 的 受 訪 公 司 的 主 檔 資 料 品 質 明 顯 不 好 [14], 推 估 其 成 因, 主 要 是 缺 乏 共 同 標 準, 加 上 事 實 資 料 在 許 多 不 同 系 統 間 被 存 取 多 次, 導 致 須 經 常 性 的 人 工 介 入 來 核 對 與 調 整 資 料, 使 得 資 料 定 義 資 料 格 式 與 資 料 數 值 彼 此 不 一 致, 關 鍵 資 料 品 質 若 下 降, 很 難 被 企 業 使 用 者 所 理 解

2 和 使 用 [14] 主 檔 資 料 (Master Data, MD) 是 指 企 業 跨 越 供 應 商 客 戶 產 品 或 組 織 單 位 等 企 業 流 程 和 系 統 且 不 斷 被 使 用 的 核 心 企 業 實 體 [4], 它 提 供 企 業 各 種 內 容 豐 富 的 資 料, 因 此 核 心 的 主 檔 資 料 管 理 變 得 越 來 越 重 要 主 檔 資 料 管 理 (Master Data Management, MDM) 旨 在 提 供 企 業 組 織 一 種 全 面 與 廣 泛 的 方 法, 無 論 資 料 儲 存 在 何 處, 它 能 使 企 業 組 織 有 能 力 整 合 分 析 和 開 發 企 業 組 織 資 料 資 產 的 價 值 [14] 在 大 型 企 業 中, 主 檔 資 料 儲 存 在 許 多 獨 立 的 系 統 中, 且 品 質 往 往 是 未 知 的, 所 以 主 檔 資 料 管 理 需 導 入 企 業, 以 提 供 企 業 正 確 與 單 一 事 實 的 資 料, 卑 利 決 策 者 做 出 正 確 的 企 業 策 略 [7] 主 檔 資 料 管 理 通 常 與 企 業 資 源 規 劃 系 統 (Enterprise Resource Planning System, ERP System) 共 同 發 展, 由 ERP 系 統 來 提 供 資 料 來 源, 而 MDM 提 供 ERP 系 統 單 一 事 實 版 本 的 資 料, 彼 此 相 輔 相 成 [11] 企 業 所 用 的 企 業 資 源 規 劃 系 統 顧 客 關 係 管 理 系 統 (Customer Relationship Management System, CRM System) 供 應 鏈 管 理 系 統 (Supply Chain Management System, SCM System) 與 商 業 智 慧 系 統 (Business Intelligence System, BI System) 等 資 訊 系 統, 通 常 是 分 散 式 運 作 的 獨 立 系 統, 因 此 儲 存 於 個 別 資 料 庫 的 主 檔 資 料 是 需 要 有 效 管 理 與 利 用 主 檔 資 料 管 理 也 用 來 輔 助 商 業 智 慧 系 統 中 的 萃 取 轉 換 與 載 入 資 料, 與 提 供 商 業 智 慧 系 統 中 資 料 倉 儲 的 資 料 管 理 [7], 鑒 於 這 些 因 素, 本 研 究 將 利 用 本 體 論 的 特 性 來 有 效 管 理 這 些 資 料 本 體 論 在 電 腦 科 學 領 域 裡 是 表 達 形 式 詞 彙 之 涵 義 與 原 意 的 邏 輯 方 法 [9], 也 是 一 種 概 念 化 的 形 式 和 明 確 的 規 範 [12], 消 除 非 正 式 符 號 ( 如 自 然 語 言 ) 的 模 糊 性 提 供 能 使 資 料 被 機 器 閱 讀 和 理 解 的 方 法, 因 此 它 提 高 系 統 間 的 互 操 作 性 和 知 識 分 享 [8] 一 般 而 言, 本 體 論 形 式 地 描 述 真 實 世 界 各 個 關 心 的 領 域, 通 常 本 體 論 由 術 語 (Terminology) 的 有 限 清 單 和 術 語 之 間 的 關 係 (Relationships) 所 組 成 [1] 術 語 表 示 領 域 中 的 重 要 概 念 ( 類 別 Classes 與 物 件 Objects) 關 係 包 括 類 別 的 階 層 (Hierarchies Of Classes), 也 就 是 父 類 別 (Superclass) 和 子 類 別 (Subclass) 之 間 的 關 係 等 在 語 意 網 領 域 中, 本 體 論 創 造 使 電 腦 與 機 器 能 懂 的 語 意 資 料, 來 協 助 資 訊 網 搜 尋 解 釋 與 溝 通 所 取 得 的 資 訊 [5] 資 料 若 以 本 體 論 形 式 表 示, 將 可 發 揮 其 同 等 的 特 性, 使 資 料 更 容 易 管 理 與 應 用, 因 此 本 研 究 透 過 逆 向 工 程 流 程 來 實 現 完 整 且 無 遺 失 資 料 相 關 性 的 轉 換 逆 向 工 程 目 的 在 於 分 析 系 統 來 確 定 所 有 系 統 元 件 和 元 件 之 間 的 關 係 [12], 逆 向 工 程 也 可 藉 由 分 析 資 料 庫, 來 萃 取 實 體 關 係 和 物 件 模 型 早 期 從 資 料 庫 綱 要 萃 取 語 意 的 方 法, 會 遺 失 許 多 必 要 的 語 意 [13], 由 於 本 體 論 的 特 性, 是 理 想 的 資 料 庫 整 合 解 決 方 案, 因 此 近 年 利 用 逆 向 工 程 將 關 聯 式 資 料 庫 轉 換 成 本 體 論 的 方 法, 以 保 留 較 充 足 的 資 料 語 意 與 資 料 間 的 關 係 [6] 逆 向 工 程 方 法 就 是 將 資 料 庫 轉 換 為 本 體 論 的 方 法, 其 輸 出 目 標 是 建 立 語 意 本 體, 而 基 於 資 料 來 源 的 類 型 可 大 致 分 為 五 類 [2], 本 研 究 採 用 以 分 析 值 組 (Tuples) 為 基 礎 的 方 法 逆 向 工 程 主 要 由 兩 個 流 程 所 組 成, 一 個 是 模 型 轉 換 (Schema Transformation) 流 程, 另 一 個 是 資 料 轉 移 (Data Migration) 流 程 模 型 轉 換 流 程 是 分 析 關 聯 式 資 料 庫, 將 資 料 表 轉 換 與 映 對 成 為 本 體 論 首 先 分 析 資 料 庫 的 資 訊 來 獲 得 含 有 資 料 庫 語 意 與 描 述 資 料 本 身 意 義 的 概 念 綱 要 (Conceptual Schema), 而 分 析 的 資 訊 包 含 鍵 值 屬 性 與 資 料, 再 來 將 獲 得 的 概 念 綱 要 轉 換 成 本 體 論 ; 資 料 轉 移 流 程 則 是 將 實 例

3 (Instance) 加 入 至 轉 換 後 的 本 體 論 中, 並 分 配 屬 性 值 給 實 例 [3] 本 研 究 將 主 檔 資 料 管 理 與 本 體 論 之 相 關 轉 換 合 併 與 對 齊 等 技 術 相 結 合, 提 出 主 檔 資 料 整 合 模 式, 發 展 關 聯 式 資 料 表 轉 換 成 本 體 論 之 轉 換 規 則, 並 提 出 合 併 整 合 本 體 論, 進 而 有 效 利 用 整 合 後 的 本 體 論 之 三 階 段 架 構 本 研 究 之 主 檔 資 料 整 合 模 式 所 轉 換 的 對 象 是 關 聯 式 資 料 庫 中 的 資 料 表, 在 第 一 階 段 中, 將 其 以 逆 向 工 程 的 概 念, 透 過 本 研 究 進 一 步 發 展 的 專 換 規 則 演 算 法, 轉 換 成 為 本 體 論 在 第 二 階 段 中, 將 兩 個 轉 換 後 的 本 體 論 進 行 合 併 在 第 三 階 段 中, 透 過 查 詢 語 法 來 找 出 有 用 資 訊, 並 驗 證 本 研 究 之 可 行 性 本 研 究 目 的 有 以 下 幾 點 : 1. 提 出 以 本 體 論 為 基 礎 之 主 檔 資 料 整 合 模 式, 以 建 立 彈 性 與 可 擴 展 的 主 檔 資 料 管 理 2. 進 一 步 發 展 以 逆 向 工 程 為 基 礎 的 轉 換 規 則 之 演 算 法, 將 關 聯 式 資 料 表 轉 換 成 為 本 體 論 貳 研 究 架 構 本 研 究 提 出 以 本 體 論 為 基 礎 之 三 階 段 資 料 整 合 模 式, 此 處 將 詳 述 說 明 流 程 與 內 容 本 研 究 發 展 一 套 如 圖 2 所 示 的 以 本 體 論 為 基 礎 之 資 料 整 合 模 式, 此 模 式 分 為 三 個 階 段, 包 括 第 一 階 段 的 關 聯 式 資 料 表 轉 換 本 體 論 之 轉 換 流 程 第 二 階 段 的 本 體 論 對 齊 與 合 併 之 整 合 流 程 以 及 第 三 階 段 的 本 體 論 查 詢 應 用 流 程, 其 中 第 一 階 段 轉 換 流 程 如 圖 3 所 示, 又 分 為 三 個 子 流 程 本 資 料 整 合 模 式 是 採 取 自 下 而 上 的 本 體 論 整 合 方 法, 其 特 性 是 建 立 本 體 論 之 間 的 連 結, 尚 能 保 留 各 個 資 料 庫 的 原 本 獨 立 性, 使 資 料 既 容 易 維 護, 又 易 於 在 不 同 的 組 織 間 與 異 質 系 統 間 運 作 ; 使 用 者 可 對 整 合 後 的 本 體 論 來 進 行 相 關 查 詢, 以 獲 得 使 用 者 所 需 要 的 資 料, 甚 至 找 出 資 料 之 間 潛 在 的 關 係 此 三 個 階 段 分 別 說 明 如 下 : 第 一 階 段 : 本 體 論 建 立 本 研 究 以 本 體 論 的 形 式 來 表 達 被 儲 存 在 關 聯 式 資 料 庫 中 的 主 檔 資 料 內 容, 採 用 基 於 分 析 資 料 庫 綱 要 的 方 法, 分 析 資 料 庫 的 鍵 值 屬 性 與 資 料 的 相 關 性 與 它 們 之 間 的 結 合, 來 萃 取 可 以 表 達 關 聯 式 資 料 庫 之 語 意 的 關 聯 式 綱 要 (Relational Schema) 或 概 念 綱 要 (Conceptual Schema), 再 轉 換 為 本 體 論 表 達 的 格 式, 如 RDF 和 OWL, 其 中 轉 換 流 程 為 圖 2 所 示 之 流 程 圖, 按 此 流 程 將 關 聯 式 資 料 表 轉 換 為 本 體 論 第 二 階 段 : 本 體 論 映 對 將 資 料 以 本 體 論 表 達 之 後, 接 下 來 對 這 些 轉 換 後 的 本 體 論 進 行 整 併 本 體 論 整 併 是 透 過 本 體 論 整 合 工 具 PROMPT 來 生 一 個 整 合 的 本 體 論, 依 據 本 體 論 中 語 意 重 疊 的 程 度 與 相 似 程 度, 該 工 具 會 建 議 使 用 者 應 合 併 之 處, 使 用 者 也 可 自 定 義 應 合 併 之 處 第 三 階 段 : 本 體 論 連 結 將 整 合 後 的 本 體 論 透 過 本 體 論 查 詢 語 法 SPARQL 對 本 體 論 做 查 詢, 來 得 到 所 需 的 應 用 資 訊 圖 3 所 示 之 轉 換 流 程 圖 分 為 流 程 一 二 三 (Process I II III), 分 別 說 明, 並 描 述 其 概 念 邏 輯 表 示 與 演 算 法 如 下 一 流 程 一 (Process I) 流 程 一 的 輸 入 為 關 聯 式 資 料 表, 輸 出 為 一 元 關 係 轉 換 規 則 (Unary Relationship Rule)

4 或 基 底 關 聯 表 轉 換 規 則 (Base Relation Rule), 其 中 包 含 判 別 式 1(Decision 1) 和 判 別 式 2(Decision2) 如 下 : Global Ontology Link Table Table Table 第 三 階 段 Relational Database Process I Unary Relationships (Self- relation) FK refer to its own table Y (2) N Start 1. Has FK 2. FK also is PK Y (1) Local Ontology Merge Alignment Local Ontology 第 二 階 段 Process II Partition Table Multi-valued Attribute Y Y 1-To-1 N (4) (5) Has another PK but it not FK Y All FK Refer to the same table N (3) 第 一 階 段 Inheritance N (6) Transformation Rules Transformation Rules Process N III Composite Relation Y Each foreign key refer to the primary key of relational tables respectively Table Table Table Relational Database Table Table Table Relational Database N Base Relation End 圖 2 以 本 體 論 為 基 礎 之 資 料 整 合 模 式 圖 3 關 聯 式 資 料 庫 轉 換 OWL 本 體 論 之 流 ( 資 料 來 源 : 本 研 究 整 理 ) 程 圖 ( 資 料 來 源 : 本 研 究 整 理 ) ( 一 ) 判 別 式 1(Decision 1): 對 於 關 聯 表 進 行 判 別, 該 關 聯 表 有 外 鍵 (Foreign Key), 或 該 關 聯 表 有 外 鍵 且 同 時 是 該 關 聯 表 的 主 鍵 (Primary Key), 若 判 別 為 真, 則 進 入 判 別 式 3; 若 判 別 為 假, 則 進 入 判 別 式 2 虛 擬 碼 如 圖 4 所 示 decision 1 If Table i has any foreign key Or Table i has foreign key while this foreign key also is primary key Then execute next decision 3 Else execute next decision 2 圖 4 判 別 式 1 之 虛 擬 碼 ( 二 ) 判 別 式 2(Decision 2): 對 關 聯 表 進 行 判 斷, 主 鍵 與 外 鍵 不 為 同 一 屬 性, 且 該 外 鍵 參 考 到 本 身 關 聯 表 的 主 鍵, 圖 5a 所 示 為 一 元 關 係 的 資 料 庫 綱 要 圖, 若 判 別 為 真, 則 關 聯 表 轉 換 規 則 為 一 元 關 係 規 則 ; 若 判 別 為 假, 則 關 聯 表 轉 換 規 則 為 基 底 關 聯 表 規 則 圖 5b 所 示 為 判 別 式 2 之 虛 擬 碼

5 圖 5a 一 元 關 係 的 資 料 庫 綱 要 圖 decision 2 If Table i has a primary key and a foreign key while disjoint each other And foreign key of Table i refer to primary key of Table i Then execute self-relation rule Else execute base relation rule 圖 5b 判 別 式 2 之 虛 擬 碼 圖 6a 一 元 關 係 的 實 體 關 聯 圖 self-relation rule create the class name of class = name of Table i // table transfer to class in OWL For 2 object property // create 2 object property { create object property < owl:objectpropertyrdf:id = name of relationship > { If Cardinality =1 Then <rdf:type rdf:resource= &owl;functionalproperty /> } < rdfs:domain rdf:resource = # corresponding name of class / > < rdfs:range rdf:resource = # corresponding name of class / > // in self-relation rule, the range and domain of object property are the same < owl:inverseof rdf:resource="# name of another object property"/ > } 圖 6b 一 元 關 係 規 則 之 虛 擬 碼 ( 三 ) 一 元 關 係 規 則 (Unary Relationship Rule or Self-Relation Rule) 一 元 關 係 (Unary Relationship), 指 實 體 關 聯 模 型 中, 該 關 係 中 參 與 的 實 體 數 目 只 有 一 個, 且 一 元 關 係 可 能 涉 及 一 對 一 和 一 對 多 基 數 限 制 例 如 圖 6a 為 兩 種 基 數 限 制 的 一 元 關 係 實 體 關 聯 圖, 右 邊 為 一 對 一 基 數 限 制 的 一 元 關 係, 人 類 同 時 只 能 有 一 個 配 偶 ; 左 邊 為 一 對 多 基 數 限 制 的 一 元 關 係, 人 們 可 生 產 零 到 多 個 後 代, 但 每 個 後 代 只 會 有 一 個 生 產 者, 就 是 親 生 母 親

6 一 元 關 係 轉 換 規 則 是 直 接 將 該 關 聯 表 轉 為 類 別 (Class), 並 以 關 聯 表 的 名 稱 作 為 類 別 的 名 稱 接 著, 建 立 兩 個 逆 向 物 件 性 質 (Inverse Object Properties), 而 其 中 的 定 義 域 (Domain) 與 值 域 (Range) 皆 為 該 關 聯 表 轉 換 後 的 類 別, 若 關 聯 表 的 基 數 限 制 為 1, 必 須 再 額 外 添 加 FunctionalProperty 的 OWL 語 句 到 該 基 數 限 制 為 1 的 物 件 性 質 (Object Properties) 中, 最 後 再 為 兩 物 件 性 質 建 立 逆 向 關 係 一 元 關 係 規 則 之 虛 擬 碼 如 圖 6b 所 示 ( 四 ) 基 底 關 聯 表 規 則 (Base Relation Rule) 若 關 聯 表 無 外 鍵, 或 關 聯 表 有 外 鍵 但 並 不 是 該 表 的 主 鍵, 則 稱 為 基 底 關 聯 表 (Base Relation), 如 圖 7a 基 底 關 聯 表 的 資 料 庫 綱 要 圖 所 示, 其 轉 換 規 則 是 直 接 將 關 聯 表 轉 為 類 別, 並 以 關 聯 表 的 名 稱 作 為 類 別 的 名 稱 所 有 關 聯 表 的 屬 性 皆 轉 為 資 料 型 別 性 質 (Datatype Property), 而 資 料 型 別 性 質 中 的 值 域 (Range) 轉 換 為 與 該 屬 性 相 關 的 XML 資 料 型 別 (XML Data Type); 定 義 域 (Domain) 則 是 轉 換 為 與 該 屬 性 相 關 的 類 別 圖 7b 所 示 為 基 底 關 聯 表 規 則 之 虛 擬 碼 圖 7a 基 底 關 聯 表 的 資 料 庫 綱 要 圖 base relation rule { Begin create class name of class = name of Table i // table transfer to class in OWL For all attribute in Table i { < owl:datatypepropertyrdf:id = name of attribute > // create Datatype property < rdfs:domain rdf:resource = # corresponding name of table /> < rdfs:range rdf:resource = &xsd; XML data type of attribute /> < /owl:datatypeproperty> // each attribute in Table i transfer to Datatype property in OWL 圖 7b 基 底 關 聯 表 規 則 之 虛 擬 碼 二 流 程 二 (Process I I) 流 程 二 的 輸 入 為 判 別 式 1(Decision 1) 的 輸 出, 輸 出 為 多 值 關 聯 表 轉 換 規 則 (Multi-Valued Relation Rule) 階 層 轉 換 規 則 (Hierarchy Rule) 或 分 區 表 規 則 (Partitioning Of Table Rule), 其 中 包 含 判 別 式 3(Decision3) 判 別 式 4(Decision4) 和 判 別 式 5 (Decision5) 如 下 : ( 一 ) 判 別 式 3(Decision 3): 判 別 式 3 主 要 判 斷 關 聯 表 的 主 鍵 是 否 完 全 只 參 考 到 同 一 張 關 聯 表, 如 圖 8a 相 依 關 聯 表 的 資 料 庫 綱 要 圖 所 示, 若 判 別 為 真, 則 進 入 判 別 式 4; 若 判 別 為 假, 則 進 入 判 別 式 6 圖 8b 所 示 為 判 別 式 3 之 虛 擬 碼

7 圖 8a 相 依 關 聯 表 的 資 料 庫 綱 要 圖 decision 3 If Table j has a primary key which also is a foreign key And This foreign key of Table j refer to primary key of Table i Then execute next decision rule 4 Else execute next decision rule 6 圖 8b 判 別 式 3 之 虛 擬 碼 ( 二 ) 判 別 式 4(Decision 4): 判 別 式 4 用 於 判 斷 兩 個 各 只 包 含 一 個 主 鍵 的 相 依 關 聯 表 ( 判 別 式 3), 且 同 時 是 一 對 一 基 數 限 制 的 關 係, 若 判 別 為 真, 則 兩 關 聯 表 轉 換 規 則 為 分 區 表 規 則 ; 若 判 別 為 假, 則 進 入 判 別 式 5 圖 9 所 示 為 判 別 式 4 之 虛 擬 碼 decision 4 If the reference relationship between Table i to Table j is 1 And the reference relationship between Table j to Table i is 1 And Number of primary key in Table i = 1 And Number of primary key in Table j = 1 Then execute partitioning of table rule Else execute next decision rule 5 圖 9 判 別 式 4 之 虛 擬 碼 ( 三 ) 判 別 式 5(Decision 5): 判 別 式 5 再 於 分 辨 資 料 表 是 採 用 多 值 關 聯 表 規 則, 還 是 階 層 規 則, 若 判 別 為 真, 則 兩 個 關 聯 表 轉 換 規 則 為 多 值 關 聯 表 規 則 ; 若 判 別 為 假, 則 兩 個 關 聯 表 轉 換 規 則 為 階 層 規 則 圖 10 所 示 為 判 別 式 5 之 虛 擬 碼 decision 5 If Table j has 2 primary key, one is foreign key,another is not foreign key Then execute multi-valued relation rule Else execute inheritance rule 圖 10 判 別 式 5 之 虛 擬 碼

8 ( 四 ) 多 值 關 聯 表 規 則 (Multi-Valued Relation Rule) 多 值 關 聯 表 是 指 包 含 多 值 屬 性 的 關 聯 表, 多 值 屬 性 則 是 指 該 屬 性 有 多 個 可 能 的 值, 若 同 一 關 聯 表 中 包 含 多 值 屬 性 將 違 反 資 料 庫 正 規 化 的 第 一 階 正 規 化, 因 此 將 其 分 割 成 兩 個 透 過 外 鍵 參 考 關 係 的 關 聯 表, 其 中 多 值 屬 性 與 外 鍵 共 為 主 鍵 而 成 一 個 關 聯 表, 圖 11a 所 示 為 多 值 關 聯 表 的 資 料 庫 綱 要 圖 圖 11a 多 值 關 聯 表 的 資 料 庫 綱 要 圖 多 值 關 聯 表 其 轉 換 規 則 是 將 兩 個 關 聯 表 合 併 並 轉 為 類 別, 另 將 兩 個 關 聯 表 除 了 外 鍵 以 外 的 所 有 屬 性 皆 轉 為 資 料 型 別 性 質 (DatatypeProperty), 而 重 複 的 主 鍵 整 合 成 一 個 資 料 型 別 性 質, 而 其 中 值 域 (Range) 則 是 與 該 屬 性 相 關 的 XML 資 料 型 別 (XML Data Type); 定 義 域 (Domain) 則 是 與 該 屬 性 相 關 的 class 此 規 則 不 須 表 達 物 件 性 質, 因 為 兩 個 關 聯 表 已 被 整 合 成 為 一 個 本 體 論 的 類 別 多 值 關 聯 表 規 則 之 虛 擬 碼 如 圖 11b 所 示 multi-valued relation rule create the class name of class = name of Table i // 2 table transfer to 1 class in OWL For (( all attribute in Table i and Table j )-( the foreign key in Table j )): i j /* every attribute transfer to datatype property, two identical primary key become one */ { create datatype property // create Datatype properties < owl:datatypepropertyrdf:id = name of attribute > < rdfs:domain rdf:resource = # corresponding name of class /> < rdfs:range rdf:resource = &xsd; XML data type of attribute /> /* each attribute except the foreign key in Table i and Table j transfer to Datatype properties in OWL */ < /owl:datatypeproperty> } 圖 11b 多 值 關 聯 表 規 則 之 虛 擬 碼 ( 五 ) 分 區 表 規 則 (partitioning of table rule) 分 區 技 術 主 要 有 兩 種 形 式 : 垂 直 分 區 (Vertical Partitioning) 與 水 平 分 區 (Horizontal Partitioning) 垂 直 分 區 表, 透 過 對 關 聯 表 的 垂 直 劃 分, 來 減 少 關 聯 表 的 寬 度, 使 某 些 特 定 且 相 關 的 列 被 劃 分 到 特 定 的 分 區 中, 也 就 是 把 記 錄 分 開 儲 存 在 多 個 分 區 表 中, 因 此 每 個 分 區 表 的 列 都 包 含 相 同 的 行 數 垂 直 分 區 表 如 圖 12b 所 示 水 平 分 區 表, 這 種 形 式 分 區 是 對 關 聯 表 的 行 來 進 行 分 區, 也 就 是 把 記 錄 分 割 並 儲 存 到 不 同 的 分 區 表 中, 因 此 每 個 分 區 表 的 行 都 包 含 相 同 的 列 數 所 有 在 關 聯 表 中 定 義 的 列 在 每 個 分 區 中 都 能 找 到, 所 以 表 的 特 性 依 然 得 以 保 持 其 轉 換 規 則 是 將 兩 個 關 聯 表 合 併 並 轉 為 類 別, 兩 個 關 聯 表 除 了 外 鍵 以 外 的 所 有 屬 性

9 皆 轉 為 資 料 型 別 性 質 (DatatypeProperty), 重 複 的 主 鍵 整 合 成 一 個 資 料 型 別 性 質, 而 其 中 值 域 (Range) 則 是 與 該 屬 性 相 關 的 XML 資 料 型 別 (XML Data Type); 定 義 域 (Domain) 則 是 與 該 屬 性 相 關 的 類 別 此 規 則 不 須 表 達 物 件 性 質, 因 為 兩 個 關 聯 表 已 被 整 合 成 為 一 個 本 體 論 的 類 別 圖 12c 所 示 為 分 區 表 規 則 之 虛 擬 碼 圖 12a Employee 關 聯 表 圖 12b 採 用 垂 直 分 區 的 Employee 關 聯 表 partitioning of table rule create the class name of class = name of Table i // 2 table transfer to 1 class in OWL For all attribute in Table i and Table j, except the foreign key in Table j :i j /* every attribute transfer to datatype property, two identical primary key become one */ { create datatype property < rdf:id = name of attribute > < rdfs:domain rdf:resource = # corresponding name of table > < rdfs:range rdf:resource = &xsd; XML data type of attribute > /* each attribute in Table i and Table j transfer to Datatype properties in OWL, and 2 primary key integrate to 1*/ } 圖 12c partitioning of table rule 之 虛 擬 碼 ( 六 ) 階 層 規 則 (Hierarchy rule) 階 層 規 則, 也 就 是 關 聯 表 之 間 有 IS-A 繼 承 關 係 所 使 用 的 轉 換 規 則, 在 增 強 型 實 體 關 係 模 型 (Enhanced Entity-Relationship Model) 或 稱 擴 充 實 體 關 係 模 型 (Extended Entity-Relationship Model) 中, 會 在 原 本 的 實 體 關 係 模 型 上 加 入 階 層 關 係, 以 表 達 關 聯 表 之 間 的 繼 承 關 係 圖 13a 所 示 為 繼 承 關 係 的 資 料 庫 綱 要 圖 圖 13a 繼 承 關 係 的 資 料 庫 綱 要 圖 關 聯 表 間 繼 承 關 係 的 轉 換 規 則 是 將 兩 個 關 聯 表 分 別 轉 為 類 別, 一 個 為 父 類 別 (Supclass), 另 一 個 為 子 類 別 (Subclass), 且 在 子 類 別 中 加 入 SubClass 的 OWL 本 體 論 語 言, 而 兩 個 關 聯 表 除 了 外 鍵 以 外 的 所 有 屬 性 皆 轉 為 資 料 型 別 性 質 (Datatype

10 property), 重 複 的 主 鍵 整 合 成 一 個 資 料 型 別 性 質, 其 中 值 域 (Range) 則 是 與 該 屬 性 相 關 的 XML data type; 定 義 域 (Domain) 則 是 與 該 屬 性 相 關 的 類 別 此 規 則 不 須 表 達 物 件 性 質 (Object Property), 因 為 所 建 立 的 SubClass 已 表 達 圖 13b 所 示 階 層 規 則 之 虛 擬 碼 hierarchy rule For Table i, Table j :i j { create the class name of class = name of Table ( i and j ) /* 2 table transfer to 2 class in OWL, one is supclass and another one is subclass */ If Table i or Table j has foreign key Then < rdfs : subclassof rdf : resource = # corresponding name of class /> // when table is subtype, then add subclass sentence End if Next } For all attribute in Table i and Table j, except the foreign key:i j { create datatype properties // create Datatype properties < owl:datatypepropertyrdf:id = name of attribute > < rdfs:domain rdf:resource = # corresponding name of class /> < rdfs:range rdf:resource = &xsd; XML data type of attribute /> < /owl:datatypeproperty> // each attribute except the foreign key in Table i and Table j transfer to Datatype properties in OWL } 圖 13b 階 層 規 則 之 虛 擬 碼 流 程 三 (Process III) 流 程 三 的 輸 入 為 判 別 式 3(Decision 3) 的 輸 出, 輸 出 為 二 元 關 聯 表 轉 換 規 則 (Binary Relation Rule) 或 基 底 關 聯 表 轉 換 規 則 (Base Relation Rule), 其 中 包 含 判 別 式 6(Decision 6) 如 下 : ( 一 ) 判 別 式 6(Decision 6): 判 別 式 6 在 判 別 關 聯 表 是 否 為 二 元 關 係, 若 判 別 為 真, 則 兩 個 關 聯 表 轉 換 規 則 為 二 元 關 聯 表 規 則 ; 若 判 別 為 假, 則 兩 個 關 聯 表 轉 換 規 則 為 基 底 規 則 圖 14a 所 示 為 二 元 關 係 的 資 料 庫 綱 要 圖, 圖 14b 所 示 為 判 別 式 6 之 虛 擬 碼 上 述 之 規 則 能 透 過 分 析 資 料 庫 綱 要 與 資 料 表 之 間 的 關 係, 來 判 斷 關 聯 式 資 料 表 的 轉 換 規 則, 依 循 本 研 究 發 展 之 轉 換 規 則 演 算 法, 可 將 關 聯 表 轉 換 為 本 體 論 表 示 的 形 式 (OWL), 其 中 包 括 本 體 論 的 類 別 (Class) 物 件 性 質 (Object Properties) 資 料 型 別 性 質 (Datatype Property) 子 類 別 (Subclass) 關 係 逆 向 (Inverse) 關 係 與 功 能 型 性 質 (Functional Property) 等 本 體 論 表 示 形 式 透 過 本 體 論 的 表 示 方 式, 可 以 將 資 料 表 之 間 的 語 意 表 示 出 來, 因 此 將 資 料 庫 轉 換 本 體 論 後, 資 料 將 明 確 的 定 義 形 式 化 概 念 化 與 分 享, 再 經 過 半 自 動 化 地 整 合 與 對 齊, 最 後 應 用 整 合 後 的 本 體 論, 並 查 詢 有 用 的 資 訊

11 decision 6 圖 14a 二 元 關 係 的 資 料 庫 綱 要 圖 If Table j has 2 primary key which is also foreign key Then execute binary relation rule Else execute base relation rule 圖 14b 判 別 式 6 之 虛 擬 碼 肆 模 型 驗 證 與 展 示 本 研 究 以 一 跨 國 企 業 之 訂 單 主 檔 來 驗 證 本 研 究 提 出 的 資 料 整 合 模 型, 其 中 分 為 美 國 總 公 司 與 台 灣 分 公 司, 圖 15a 與 圖 15b 為 該 企 業 的 美 國 總 公 司 與 台 灣 分 公 司 之 訂 單 主 檔 資 料 庫 綱 要 模 型 本 研 究 使 用 MySQL 為 資 料 庫 管 理 工 具, 來 建 立 資 料 庫 與 關 聯 式 資 料 表 ; 使 用 Protégé 本 體 論 編 輯 工 具, 作 為 建 立 整 合 與 查 詢 本 體 論 之 平 台 圖 15a 美 國 總 公 司 之 資 料 庫 綱 要 模 型 圖 15b 台 灣 分 公 司 之 資 料 庫 綱 要 模 型 一 第 一 階 段 驗 證 : 本 體 論 建 立 此 階 段 將 透 過 本 研 究 發 展 之 轉 換 規 則 來 轉 換 關 聯 式 資 料 表 為 本 體 論, 輸 入 為 美 國 總 公 司 或 台 灣 分 公 司 之 訂 單 主 檔 資 料 庫 綱 要 模 型, 以 本 研 究 發 展 之 轉 換 規 則 為 處 理 流 程, 輸 出 則 為 美 國 總 公 司 或 台 灣 分 公 司 之 訂 單 主 檔 本 體 論 經 過 轉 換 規 則 的 判 斷, 美 國 總 公 司 之 訂 單 主 檔 資 料 庫 轉 換 會 用 到 的 轉 換 規 則 有 一 元 關 係 規 則 基 底 關 聯 表 規 則 分 區 表 規 則 階 層 規 則 與 二 元 關 係 規 則, 接 著 將 資 料 表 裡 的 資 料 以 本 體 論 實 例 方 式 轉 移 到 本 體 論 中, 轉 換 後 的 部 分 本 體 論 如 下 圖 16a, 其 中 類 別 名 稱 Order_Items 與 Shipments 所 顯 示 的 就 是 二 元 關 係 規 則 所 轉 換 後 的 本 體 論 台

12 灣 分 公 司 之 訂 單 主 檔 資 料 庫 轉 換 會 用 到 的 轉 換 規 則 有 基 底 關 聯 表 規 則 與 二 元 關 係 規 則, 同 樣 也 將 資 料 表 裡 的 資 料 以 本 體 論 實 例 方 式 轉 移 到 本 體 論 中, 轉 換 後 的 部 分 本 體 論 如 下 圖 16b 其 中 虛 線 鍵 頭 代 表 物 件 性 質 的 關 係, 實 線 鍵 頭 代 表 包 含 實 例 的 關 係, 表 1 和 表 2 則 分 別 說 明 圖 中 A 和 B 部 分 表 1 本 體 論 類 別 的 說 明 類 別 名 稱 (Class Name) 資 料 型 別 性 質 值 域 表 2 本 體 論 實 例 的 說 明 實 例 名 稱 (Instance Name) 實 例 的 資 料 型 別 性 質 值 域 (Datatype Property) (Datatype Property Of Instance) 資 料 型 別 性 質 (Datatype Property) 值 域 實 例 的 資 料 型 別 性 質 (Datatype Property Of Instance) 值 域 A B 圖 16a 轉 換 後 的 部 分 本 體 論 之 概 念 圖 ( 美 國 ) 二 第 二 階 段 : 本 體 論 映 對 圖 16b 轉 換 後 的 部 分 本 體 論 之 概 念 圖 ( 台 灣 ) 此 階 段 使 用 Protégé 的 外 掛 工 具 PROMPT 來 合 併 兩 個 本 體 論 成 為 一 個 新 的 全

13 局 本 體 論, 該 工 具 在 輸 入 兩 個 本 體 論 後, 會 建 議 應 該 合 併 或 直 接 複 製 的 類 別 物 件 屬 性 與 資 料 型 別 物 件, 也 可 以 由 使 用 者 自 己 定 義 哪 些 該 合 併 或 直 接 複 製 到 新 的 全 局 本 體 論 中, 如 圖 16c7 所 示 三 第 三 階 段 : 本 體 論 連 結 此 階 段 使 用 本 體 論 查 詢 語 言 SPARQL 來 對 整 合 後 的 全 局 本 體 論 取 得 所 需 的 資 訊, 如 圖 16d 所 示, 其 中 左 欄 Query 為 查 詢 語 句, 右 欄 Result 為 查 詢 結 果 例 如 可 查 詢 住 址 相 同 但 資 料 原 本 儲 存 在 不 同 資 料 庫 中 的 兩 個 顧 客, 其 實 是 家 人 關 係, 如 此 可 合 併 帳 單 或 交 叉 行 銷 等 圖 16c 外 掛 工 具 PROMPT 建 議 合 併 或 複 製 類 別 到 新 的 全 局 本 體 論 圖 16d 本 體 論 查 詢 語 言 SPARQL 之 查 詢 伍 結 論 本 研 究 以 逆 向 工 程 為 基 礎, 進 一 步 發 展 轉 換 關 聯 式 資 料 表 到 本 體 論 之 轉 換 規 則 演 算 法, 此 演 算 法 能 透 過 分 析 資 料 表 間 關 係 來 決 定 轉 換 的 方 式 ; 另 外 本 研 究 還 提 出 以 本 體 論 為 基 礎 之 三 階 段 資 料 整 合 模 式, 並 以 跨 國 企 業 的 總 公 司 和 分 公 司 之 資 料 庫 為 範 例, 經 過 轉 換 整 併 與 查 詢 應 用, 驗 證 此 模 型 實 際 用 於 企 業 的 可 行 性 許 多 企 業 以 資 料 為 核 心 資 產, 而 主 檔 資 料 尤 其 重 要, 因 其 經 常 被 企 業 所 使 用, 但 不 同 系 統 擁 有 不 同 的 資 料 庫, 其 中 往 往 改 了 其 中 之 一 的 資 料, 但 並 未 更 改 另 一 系 統 中 的 資 料, 導 致 資 料 更 新 不 同 步, 甚 至 一 步 錯, 步 步 錯, 造 成 垃 圾 進, 垃 圾 出 的 錯 誤 情 形 發 生 本 研 究 發 展 一 套 以 本 體 論 為 基 礎 之 三 階 段 資 料 整 合 模 式, 並 將 該 模 式 套 用 在 企 業 主 檔 資 料 管 理 之 中, 將 異 質 系 統 中 的 主 檔 資 料 加 入 語 意 技 術, 以 本 體 論 形 式 定 義 與 表 示, 透 過 三 個 階 段 的 轉 換 整 合 與 應 用, 將 資 料 表 中 的 資 料 化 為 物 件 形 式, 不 但 改 進 傳 統 關 聯 式 資 料 庫 在 查 詢 時, 使 用 JOIN 所 耗 費 的 大 量 資 源 與 時 間, 還 建 立 彈 性 與 可 擴 展 的 主 檔 資 料 整 合 與 管 理, 期 望 達 到 簡 化 企 業 流 程 發 揮 與 找 出 企 業 資 料 的 最 大 價 值 與 增 加 行 銷 機 會, 最 後 達 到 企 業 獲 利

14 参 考 文 獻 1. 屠 名 正 譯,Antoniou, G. andharmelen, F.V. 著, 語 意 網 技 術 導 論 A Semantic Web Primer, 碁 峰 資 訊 股 份 有 限 公 司,2006 年 2. Alalwan, N.A., Ontological Approach for Database Integration, De Montfort University, Astrova, I. Reverse engineering of relational databases to ontologies, lecture notes in computer science, Springer, vol 3053, pp , Brunner, J-S., Ma, L., Wang, C., Zhang, L., Wolfson, D. C., Pan, Y., and Srinivas, K., Explorations in the use of semantic web technologies for product information management, Conference on World Wide Web, Berners-Lee, T., Hendler, J. and Lassila, O., The semantic web, Scientific American, Vol.284, No.5,pp , Behm A., Geppert A. and Dittrich K., On the migration of relational database schemas and data to object-oriented database systems, In Proceedings of the 5th International Conference on Re-Technologies for Information Systems, Dreibelbis, A., Hechler, E., Milman I., Oberhofer, M., van Run, P. and Wolfson, D., Enterprise Master Data Management: An SOA Approach to Managing Core Information, Published by IBM Press, June 15, Dorion, E. and Fortin, S., Multi-Source Semantic Integration - Revisiting the Theory of Signs and Ontology Alignment Principles, Information Fusion, th International Conference on, July Guarino, N., Formal Ontology and Information Systems : proceedings of the first international conference (FOIS 98), Published by IOS Press, pp. 3-15, Trento, Italy, June Lubyte, L. andtessaris, S., Extracting ontologies from relational databases, In Proc. of DL 2007, ser. CEUR Electronic Workshop Proceedings, vol. 250,, pp , Maedche, A., An ERP-centric Master Data Management Approach,Americas Conference on Information Systems, McGuinness, D.L. and Harmelen, F.V., OWL Web Ontology Language Overview, Technical report, W3C, February Ogden, C.K. and Richards, I.A., The Meaning of Meaning: A Study of the Influence of Language Upon Thought and of the Science of Symbolism, London: RoutledgeandKegan Paul, Cleven,A., Wortmann,F., Uncovering four strategies to approach master data management, System Sciences (HICSS), rd Hawaii International Conference on, 5-8 Jan

15 A study of applying ontology on master data management model Sung-Shun Weng Graduate Institute of Information and Logistics Management National Taipei University Technology Chen-Shu Wang Graduate Institute of Information and Logistics Management National Taipei University Technology Meng-Yuan Hsieh Graduate Institute of Information and Logistics Management National Taipei University Technology Abstract In recent years, the academia and industry is developing a semantic-oriented data management and data integration, if we use the ontology in data integration, that would be make information sharing easy, specification clearly and make the machine understandable. We would to achieve data integration efficient, information access accurately and make business flexibility, process simplify. There are so many subsidiaries in large enterprises or multinational corporations, including information systems independent of each other, there are own database respective, the enterprise resource planning system just only integrate the information for internal business units. But with the business expanding and needs increasing, providing data in holistic and single factual views to large enterprises can be avoided error that called "garbage in, garbage out". Our paper designs a ontology-based data integration model in three stage, and develops transformation rules algorithm that use reverse engineering to transform relational table to ontology. After transforming, we use the tool to ontology alignment and merging, and the use ontology query command to generate useful information. Our paper uses the three-stage ontology-based data management mode in the master data, because it is the most core data and be used commonly in the organization. The ontology-based data integration in master data not only makes data defined explicitly and formalization, but also integrates, shares and manages master data effectively. Keyword:Ontology Data Integration Reverse Engineering Master Data Management Master Data