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T. Rahmani:
"Semantisches Wissensmanagement im Produktentstehungsprozess am Beispiel umweltgerechter Produktentwicklung";
Supervisor, Reviewer: D. Gerhard, M. Fathi; Institut für Konstruktionswissenschaften und Technische Logistik, 2014; oral examination: 2014-10-20.

This work analyses the gathering and processing of information and knowledge supporting the product development process (PDP) by means of an ontology-based approach using the example of developing eco-friendly products. In PDP, the success of product development is largely influenced by the three dimensions of cost, time and quality. Providing the right knowledge and transparent information relationships are important success factors.
Companies are facing challenges such as a product development under time and cost pres-sure, increasing quality demands and growing product complexity. Therefore, the need for methods and technologies, which enable one to successfully develop eco-friendly products, has to be developed. This solution should be easy to use for many operators and allow inte-gration of various data sources.
This research describes the development of a platform which will bring together the features of a product data management system (PDM system) and an environmental and material database by means of semantic knowledge management. It is based on a inter-High school project "PDM-UP", initiated by a research collaboration. The platform shall be suitable for an easy access, by multiple users, provide centralized application independent management of material and environmental data and have powerful semantic search technologies for generat-ing nonexplicit available knowledge.
These requirements are discussed thanks to the evaluations of environmental impact of a product under development in a PDM system. The first aspect of this example deals with the calculation of environmental indicators like "CO2 equivalent" and "Cumulative Energy De-mand" of the product. In the second aspect, a reduction of the environmental impact is made through a variation of materials. This is realized by means of a multicriteria search that identi-fies materials which have similar mechanical and chemical properties and a favorable envi-ronmental indicators.Through recalculating environmental indicators, an iterative optimization of the product can be made. In the third aspect, the possibility to verify the conformity of a product to the RoHS directive by means of the PDM system, in the development phase, is shown.
To implement these requirements, using the hybrid approach, a concept was developed, which allows the combination of the metadata-based approach, used in Product Data Man-agement (PDM), with an ontology-based approach. This combines the advantages of both methodologies in one platform - the efficient CAx Data Management of the PDM system and the application of semantic search technologies such as logical deduction (reasoning) of the ontology.
Using examples, the function of the platform has been tested and evaluated. Finally, poten-tials for further development and possible industrial applications have been identified.

Die vorliegende Arbeit untersucht die Erfassung und Verarbeitung von Informationen und Wissen zur Unterstützung des Produktentstehungsprozesses (PEP) mithilfe eines ontologie-basierten Ansatzes am Beispiel der Entwicklung umweltgerechter Produkte. Im PEP wird der Erfolg der Produktentwicklung im Wesentlichen durch die drei Dimensionen Kosten, Zeit und Qualität beeinflusst. Die Bereitstellung des richtigen Wissens sowie die Transparenz der Informationszusammenhänge sind dabei wichtige Erfolgsfaktoren, speziell im Kontext von Herausforderungen wie Produktentwicklung unter Zeit- und Kostendruck, steigenden Quali-tätsansprüchen und wachsender Produktkomplexität. Um diesen zu begegnen, benötigen Unternehmen für eine erfolgreiche Entwicklung umweltgerechter Produkte Methoden und Technologien, die durch viele Benutzer einfach einzusetzen sind und die Integration verschie-dener Datenquellen ermöglichen.
Diese Forschungsarbeit beschreibt die Entwicklung einer Plattform, welche die Funktionen eines Produktdatenmanagementsystems (PDM-System) und einer Umwelt- und Werkstoffda-tenbank mit den Methoden des semantischen Wissensmanagements zusammenführen soll. Dabei wird auf eine PDM-Plattform aufgesetzt, die im Rahmen einer Forschungskooperation (Projekt PDM-UP) entstanden ist. Die zu entwickelnde Plattform soll für den einfachen Zugriff durch mehrere Benutzer geeignet sein, eine zentrale applikationsunabhängige Verwaltung von Werkstoff- und Umweltdaten ermöglichen und über leistungsfähige semantische Suchtechnologien zur Generierung von nicht explizit vorhandenem Wissen verfügen.
Diese Anforderungen werden anhand der Abschätzung der Umweltauswirkungen eines in Entwicklung befindlichen Produktes in einem PDM-System diskutiert. Der erste Teilaspekt dieses Anwendungsbeispiels behandelt die Berechnung der Umweltindikatoren "CO2-Äquivalent" und "Kumulierter Energieaufwand" des Produktes. Im Rahmen des zweiten Teil-aspektes wird eine Reduktion der Umwelteinflüsse durch eine Variation der Materialien ange-strebt. Realisiert wird dies mittels einer multikriteriellen Suche, bei der Werkstoffe identifiziert werden können, die mit den Ausgangswerkstoffen vergleichbare mechanische und chemische Eigenschaften bei günstigeren Umweltindikatoren aufweisen. Durch eine erneute Berechnung der Umweltindikatoren kann so eine iterative Optimierung des Produktes vorgenommen wer-den. Im dritten Teilaspekt wird eine Möglichkeit gezeigt, die Konformität eines Produkts zu den RoHS-Richtlinien mittels des PDM-Systems in der Entwicklungsphase zu überprüfen.
Zur Umsetzung dieser Anforderungen wurde mithilfe des hybriden Lösungsansatzes ein Konzept entwickelt, das die Kombination des im Produktdatenmanagement (PDM) angewand-ten metadatenbasierten Ansatzes mit einem ontologiebasierten Ansatz ermöglicht. Dieses ermöglicht, die Vorteile beider Ansätze - die effiziente CAx-Daten-Verwaltung des PDM-Systems und die Anwendung semantischer Suchtechnologien wie des logischen Schließens (Reasoning) über die Ontologie - in einer Plattform zu vereinen.
Anhand exemplarischer Beispiele wurde die Funktion der Plattform getestet und evaluiert. Abschließend wurden Potentiale für eine Weiterentwicklung und mögliche industrielle Anwen-dungen identifiziert.