TY - CONF A1 - Schilling, Markus T1 - Interoperabilität und Wiederverwendung von Materialdaten: Der Weg zu Daten- und Wissensrepräsentationen in der PMD N2 - Die Integration und Wiederverwendung von Wissen und Daten aus der Herstellung, Bearbeitung und Charakterisierung von Materialien wird im Zuge der digitalen Transformation in der Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie in verschiedenen Projekten behandelt. Dabei liegt der Fokus auf der Interoperabilität von Daten und Anwendungen, die nach den FAIR-Prinzipien erstellt und veröffentlicht werden. Zur Umsetzung eines komplexen Datenmanagements und der Digitalisierung im Bereich der Materialwissenschaften gewinnen Ontologien zunehmend an Bedeutung. Sie ermöglichen sowohl menschenlesbare als auch maschinenverständliche und -interpretierbare Wissensrepräsentationen durch semantische Konzeptualisierungen. Im Rahmen des Projektes Plattform MaterialDigital (PMD, materialdigital.de), welches in dieser Präsentation vorgestellt wird, werden Ontologien verschiedener Ebenen entwickelt (verbindende mid-level sowie Domänen-Ontologien). Die PMD-Kernontologie (PMD Core Ontology - PMDco) ist eine Ontologie der mittleren Ebene, die Verbindungen zwischen spezifischeren MSE-Anwendungsontologien und domänenneutralen Konzepten herstellt, die in bereits etablierten Ontologien höherer Ebenen (top-level Ontology) verwendet werden. Sie stellt somit einen umfassenden Satz von durch Konsensbildung in der Gemeinschaft (geteiltes Vokabular) entstanden Bausteinen grundlegender Konzepte aus der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (MSE) dar. In dieser Präsentation wird die PMDco adressiert. Weiterhin wird eine auf die PMDco bezogene normenkonforme ontologische Repräsentation zur Speicherung und Weiterverarbeitung von Zugversuchsdaten – die Tensile Test Ontology (TTO) – präsentiert, die in enger Zusammenarbeit mit dem zugehörigen DIN-Standardisierungsgremium NA 062-01-42 AA erstellt wurde. Dies umfasst den Weg von der Entwicklung einer Ontologie nach Norm, der Konvertierung von Daten aus Standardtests in das interoperable RDF-Format bis hin zur Verbindung von Ontologie und Daten. Auf Grundlage der dabei entwickelten Struktur und Vorgehensweise können weitere Materialcharakterisierungsmethoden semantisch beschrieben werden, woraus sich in diesem Zusammenhang Kooperationsmöglichkeiten ergeben. T2 - 20. Sitzung des NA 062-01-43 AA CY - Online meeting DA - 28.05.2024 KW - Semantische Daten KW - Plattform Material Digital KW - Ontologie KW - Normung KW - Wissensrepräsentation PY - 2024 AN - OPUS4-60178 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schilling, Markus A1 - Bayerlein, Bernd A1 - Bruns, S. A1 - Birkholz, H. A1 - von Hartrott, P. A1 - Waitelonis, J. A1 - Lau, J. W. A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Transforming Materials Science with ontologies, ELN, and LIMS: Semantic Web Solutions for Digitalization and Data Excellence N2 - Following the new paradigm of materials development, design and optimization, digitalization is the main goal in materials sciences (MS) which imposes a huge challenge. In this respect, the quality assurance of processes and output data as well as the interoperability between applications following FAIR (findability, accessibility, interoperability, reusability) principles are to be ensured. For storage, processing, and querying of data in contextualized form, Semantic Web Technologies (SWT) are used since they allow for machine-understandable and human-readable knowledge representations needed for data management, retrieval, and (re)use. The project ‘platform MaterialDigital’ (PMD) is part of an initiative that aims to bring together and support interested parties from both industrial and academic sectors in a sustainable manner in solving digitalization tasks and implementing digital solutions. Therefore, the establishment of a virtual material data space and the systematization of the handling of hierarchical, process-dependent material data are focused. Core points to be dealt with are the development of agreements on data structures and interfaces implemented in distinct software tools and to offer users specific added values in their projects. Furthermore, the platform contributes to a standardized description of data processing methods in materials research. In this respect, selected MSE methods are ontologically represented which are supposed to serve as best practice examples with respect to knowledge representation and the creation of knowledge graphs used for material data. Accordingly, this presentation shows the efforts taken within the PMD project to store data in accordance with a testing standard compliant ontological representation of a tensile test of metals at room temperature (ISO 6892-1:2019-11). This includes the path from developing an ontology in accordance with the respective standard up to connecting the ontology and data. The semantic connection of the ontology and data leads to interoperability and an enhanced ability of querying. For further enhanced reusability of data and knowledge from synthesis, production, and characterization of materials, the PMD core ontology (PMDco) was developed as mid-level ontology in the field of MSE. The semantic connection of the tensile test ontology (TTO) to the PMDco leads to enhanced expressivity and interoperability. Moreover, as a best practice example, generation and acquisition of test data semantically connected to the ontology (data mapping) was realized by applying an electronic laboratory notebook (ELN). Corresponding tensile tests were performed by materials science students at university. This enabled a fully digitally integrated experimental procedure that can be transferred to other test series and experiments. In addition to facilitating the acquisition, analysis, processing, and (re)usability of data, this also raises the awareness of students with respect to data structuring and semantic technologies in the sense of education and training. The entire data pipeline is further seamlessly integrable in a laboratory information management system (LIMS). More specifically, the integration of semantic conceptualization and knowledge graphs may become essential parts in LIMS as this would be very beneficial. Therefore, some first approaches of SWT integration in LIMS will also be presented briefly. T2 - TMS Specialty Congress 2024 CY - Cleveland, OH, USA DA - 16.06.2024 KW - Semantic Data KW - Plattform Material Digital KW - Tensile Test Ontology KW - Electronic Lab Notebook KW - Material Life Cycle PY - 2024 AN - OPUS4-60394 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schilling, Markus A1 - Bayerlein, Bernd A1 - Birkholz, H. T1 - Digital Transformation in Materials Science: Insights from Platform MaterialDigital (PMD), Tensile Test Ontology (TTO), Electronic Lab Notebooks (ELN) N2 - The digital era has led to a significant increase in innovation in scientific research across diverse fields and sectors. Evolution of data-driven methodologies lead to a number of paradigm shifts how data, information, and knowledge is produced, understood, and analyzed. High profile paradigm shifts in the field of materials science (MS) include exploitative usage of computational tools, machine learning algorithms, and high-performance computing, which unlock novel avenues for investigating materials. In these presentations, we highlight prototype solutions developed in the context of the Platform MaterialDigital (PMD) project that addresses digitalization challenges. As part of the Material Digital Initiative, the PMD supports the establishment of a virtual materials data space and a systematic handling of hierarchical processes and materials data using a developed ontological framework as high priority work items. In particular, the mid-level ontology PMDco and its augmentation through application-specific ontologies are illustrated. As part of the conclusion, a discussion encompasses the evolutionary path of the ontological framework, taking into account standardization efforts and the integration of modern AI methodologies such as natural language processing (NLP). Moreover, demonstrators illustrated in these presentations highlight: The integration and interconnection of tools, such as digital workflows and ontologies, Semantic integration of diverse data as proof of concept for semantic interoperability, Improved reproducibility in image processing and analysis, and Seamless data acquisition pipelines supported by an ontological framework. In this context, concepts regarding the application of modern research data management tools, such as electronic laboratory notebooks (ELN) and laboratory information management systems (LIMS), are presented and elaborated on. Furthermore, the growing relevance of a standardized adoption of such technologies in the future landscape of digital initiatives is addressed. This is supposed to provide an additional basis for discussion with respect to possible collaborations. T2 - NIST Seminar Series CY - Gaithersburg, MD, USA DA - 11.06.2024 KW - Semantic Data KW - Plattform Material Digital KW - Digitalization KW - Data Interoperability KW - NIST KW - Tensile Test Ontology KW - Elctronic Lab Notebook PY - 2024 AN - OPUS4-60392 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bayerlein, Bernd A1 - Weinberger, Katharina A1 - Schilling, Markus T1 - Innovations- Plattform Material Digital N2 - Mit der Initiative MaterialDigital fördert das BMBF seit dem letzten Jahr ein wichtiges Instrument zur Digitalisierung der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik in Deutschland. In der ersten Phase dieser Initiative wird seit Juli 2019 die Plattform MaterialDigital von einem Konsortium aufgestellt. Ziel dieser Plattform ist der Aufbau eines virtuellen Materialdatenraums, um zusammen mit allen Interessenten die Systematisierung des Umgangs mit Werkstoffdaten voranzutreiben. In einer zweiten Phase werden akademische F&E-Projekte voraussichtlich Anfang 2021 gefördert. In jedem dieser Projekte wird an einer konkreten Fragestellung das Themenfeld „Digitalisierung der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik“ adressiert und multidisziplinär bearbeitet. In einer dritten Phase werden im Rahmen industriegeführter vorwettbewerblicher Verbundprojekte mit der gleichen Zielsetzung gefördert. T2 - Workshop - “Datenmanagement in der Additiven Fertigung” CY - Online meeting DA - 27.10.2020 KW - Digitalisierung KW - Plattform Material Digital KW - Virtueller Materialdatenraum KW - Vernetzung KW - Ontologien PY - 2020 AN - OPUS4-51609 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -