uma arquitetura para business intelligence baseada em tecnologias semânticas para suporte a

265 Pages·2007·5.94 MB·Portuguese

Universidade Federal de Santa Catarina
Programa de Pós-Graduação em
Engenharia de Produção

Denilson Sell

UMA ARQUITETURA PARA BUSINESS INTELLIGENCE
BASEADA EM TECNOLOGIAS SEMÂNTICAS PARA
SUPORTE A APLICAÇÕES ANALÍTICAS

Florianópolis
2006
Denilson Sell

UMA ARQUITETURA PARA BUSINESS INTELLIGENCE
BASEADA EM TECNOLOGIAS SEMÂNTICAS PARA
SUPORTE A APLICAÇÕES ANALÍTICAS

Tese apresentada ao Programa de Pós-
Graduação em Engenharia de Produção
da Universidade Federal de Santa
Catarina para obtenção do título de
Doutor em Engenharia de Produção

Orientador: Prof. Roberto Carlos dos
Santos Pacheco, Dr.

Florianópolis
2006
FICHA CATALOGRÁFICA

S467u
Sell, Denilson
Uma arquitetura para business intelligence baseada
em tecnologias semânticas para suporte a aplicações
analíticas. / Denilson Sell.
210 f. : il

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa
Catarina. Programa de Pós-graduação em Engenharia de
Produção. Florianópolis, 2006.
iii
iv

À Graciele
v

AGRADECIMENTOS

Desejo manifestar minha enorme gratidão às pessoas que contribuíram direta e
indiretamente para a realização deste trabalho.
Primeiramente a Deus, que sempre me deu forças e iluminou o meu caminho.
Por ter me acompanhado, por ter me dado a vida, saúde, bons amigos, uma ótima
família e uma esposa maravilhosa.
Ao meu mentor, professor Roberto Pacheco, que contribuiu muito para o
desenvolvimento do trabalho e para a minha formação como pessoa e pesquisador.
Aos grandes amigos, do Instituto Stela, que acompanharam e contribuíram para
o meu trabalho, em especial ao pessoal das células de documentação e de business
intelligence.
À minha família, que mesmo acompanhando a minha luta de longe, foi
fundamental para o meu triunfo.
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
pelo financiamento parcial do presente estudo.
Ao Knowledge Media Institute (KMi) e The Open University pela acolhida, em
especial, ao professor Enrico Motta, pelo grande apoio e incentivo.
E, em especial, a quem dedico este trabalho, minha esposa Graciele Sell, pela
compreensão, carinho, apoio e incentivo.
vi
SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO............................................................................................1
1.1 Apresentação.............................................................................................................................1
1.2 Caracterização do problema..................................................................................................5
1.2.1 Suporte para representação e utilização da semântica do negócio no apoio ao
processamento analítico......................................................................................................................6
1.2.2 Extensão de Funcionalidades Exploratórias e Recomendação de Funcionalidades
durante o Processo Decisório.............................................................................................................9
1.3 Pressuposto da Pesquisa.....................................................................................................13
1.4 Objetivos...................................................................................................................................13
1.4.1 Objetivo Geral.......................................................................................................................13
1.4.2 Objetivos Específicos...........................................................................................................14
1.5 Justificativa...............................................................................................................................15
1.6 Delimitação do Escopo..........................................................................................................17
1.7 Metodologia..............................................................................................................................18
1.8 Estrutura do Trabalho............................................................................................................20
2 BUSINESS INTELLIGENCE.....................................................................22
2.1 Introdução.................................................................................................................................22
2.2 Sistemas de Informação........................................................................................................22
2.2.1 Classificação de Sistemas de Informação........................................................................23
2.3 Soluções de Business Intelligence....................................................................................25
2.3.1 Definição................................................................................................................................25
2.3.2 Componentes de uma Arquitetura Típica de BI...............................................................27
2.4 Data Warehouse......................................................................................................................28
2.4.1 Definições, objetivos e características..............................................................................28
2.4.2 Modelagem de Dados em um Data Warehouse..............................................................29
2.5 Área de Apresentação............................................................................................................31
2.6 OLAP..........................................................................................................................................32
2.6.1 Definição................................................................................................................................32
2.6.2 Características do processamento OLAP.........................................................................34
2.6.3 Funcionalidades exploratórias............................................................................................36
2.6.4 Metadados para o suporte de funcionalidades analíticas..............................................38
2.7 A Metodologia BUS para Projetos de BI...........................................................................40
2.8 Limitações das Soluções Correntes de BI.......................................................................42
2.9 Considerações sobre o Capítulo.........................................................................................43
vii
3 TECNOLOGIAS SEMÂNTICAS...............................................................46
3.1 Introdução.................................................................................................................................46
3.2 Web Semântica........................................................................................................................46
3.2.1 Definição................................................................................................................................46
3.2.2 Camadas da Web Semântica.............................................................................................47
3.3 Ontologia...................................................................................................................................49
3.3.1 Definição................................................................................................................................49
3.3.2 Níveis de Representação....................................................................................................50
3.3.3 Tipos de Ontologias.............................................................................................................52
3.3.4 Formalismos para Representação de Ontologias...........................................................53
3.3.5 OCML.....................................................................................................................................53
3.4 Web services Semânticos.....................................................................................................56
3.4.1 Definição e Motivações........................................................................................................56
3.4.2 Frameworks para Web services Semânticos...................................................................57
3.4.3 IRS-III.....................................................................................................................................58
3.5 Aplicação de Tecnologias Semânticas no Domínio de BI............................................60
3.6 Aplicação de Tecnologias Semânticas para Suporte de Aplicações Analíticas....61
3.7 Considerações sobre o Capítulo.........................................................................................64
4 ARQUITETURA SEMANTIC BUSINESS INTELLIGENCE (SBI).............66
4.1 Introdução.................................................................................................................................66
4.2 Revisão dos Requisitos Funcionais para Arquiteturas de BI......................................66
4.3 Identificação de Requisitos não Funcionais para Arquiteturas de BI.......................71
4.4 Visão Geral da Arquitetura SBI............................................................................................72
4.5 A Camada Fontes de Dados.................................................................................................73
4.6 A Camada Repositórios de Ontologias.............................................................................74
4.7 A Camada Mecanismos de Inferência................................................................................75
4.8 A Camada Módulos Funcionais...........................................................................................76
4.9 A Camada Aplicações Clientes...........................................................................................77
4.10 O Processo de Desenvolvimento da Arquitetura SBI....................................................77
4.11 Considerações sobre o Capítulo.........................................................................................80
5 A EPISTEMOLOGIA DA ARQUITETURA................................................82
5.1 Introdução.................................................................................................................................82
5.2 Ontologia do Domínio............................................................................................................82
5.3 Ontologia BI..............................................................................................................................86
5.3.1 Mapeando dados do Data Warehouse aos conceitos do negócio................................87
viii
5.3.2 Realizando cortes semânticos nas análises.....................................................................94
5.3.3 Personalização da nomenclatura para a apresentação das informações...................95
5.3.4 Descrevendo semanticamente as análises criadas pelos usuários..............................97
5.3.5 Descrevendo temas de análise........................................................................................101
5.4 Ontologia de Serviços..........................................................................................................104
5.4.1 Descrevendo Web services na Ontologia de Serviços.................................................106
5.4.2 Suporte para Composição de Serviços...........................................................................109
5.5 Considerações sobre o Capítulo.......................................................................................118
6 OS MÓDULOS FUNCIONAIS DA ARQUITETURA SBI........................120
6.1 Introdução...............................................................................................................................120
6.2 Gerenciador de Ontologias.................................................................................................120
6.3 Gerenciador de Serviços.....................................................................................................125
6.3.1 Classes para localização e execução de WSS..............................................................127
6.3.2 Classes para montagem e execução de composições.................................................130
6.4 Gerenciador de Análises.....................................................................................................135
6.4.1 Suporte para a definição de análises..............................................................................137
6.4.2 Realizando cortes semânticos e reescrevendo análises..............................................140
6.4.3 Recomendação de análises..............................................................................................146
6.5 Considerações sobre o Capítulo.......................................................................................147
7 DEMONSTRAÇÃO DE VIABILIDADE E ANÁLISE COMPARATIVA....150
7.1 Apresentação.........................................................................................................................150
7.2 A ferramenta OntoDSS........................................................................................................150
7.2.1 Cenário de aplicação.........................................................................................................150
7.2.2 Os módulos da ferramenta OntoDSS..............................................................................153
7.2.3 Módulo de definição de análises......................................................................................154
7.2.4 Módulo de assistência à análise......................................................................................157
7.2.5 Módulo de composição de Web services semânticos..................................................162
7.3 Análise sobre a flexibilidade da Arquitetura SBI..........................................................166
7.4 Análise sobre o desempenho das inferências no protótipo utilizando o
mecanismo de inferência OCML......................................................................................................172
7.5 Comparação entre a arquitetura SBI, iniciativas acadêmicas relacionadas e
soluções comerciais...........................................................................................................................177
7.6 Considerações sobre o Capítulo.......................................................................................186
8 CONSIDERAÇÕES FINAIS....................................................................189
8.1 Trabalhos futuros..................................................................................................................192
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..............................................................195
ix
Lista de Ilustrações

Figura 1 - Representação da metodologia utilizada no trabalho......................20
Figura 2 - Níveis do Conhecimento..................................................................23
Figura 3 – Arquitetura típica de uma solução de Business Intelligence ...........28
Figura 4 - Exemplo de modelo-estrela .............................................................30
Figura 5 - Exemplo de estrutura pai-filho como metadado para a definição de
hierarquias em uma dimensão de produtos.....................................................40
Figura 6 - A Metodologia BUS..........................................................................41
Figura 7 - Estruturação das camadas da Web semântica................................47
Figura 8 - Arquitetura do IRS-III.......................................................................59
Figura 9 - Arquitetura SEWASIE......................................................................62
Figura 10 - Arquitetura Proposta por Priebe e Pernul (2003)...........................63
Figura 11 - Ilustração dos Módulos da Arquitetura Proposta ...........................73
Figura 12 – Adição das etapas de desenvolvimento específicas da Arquitetura
SBI a Metodologia BUS....................................................................................80
Figura 13 - Ilustração de conceitos associados à gestão de C&T representados
na Ontologia do Domínio..................................................................................83
Figura 14 - Visão geral dos principais elementos reunidos na Ontologia BI ....87
Figura 15 – Identificação dos elementos de uma análise.................................97
Figura 16 - Etapas da Metodologia do Instituto Stela para Projeto da Área de
Apresentação de Soluções de BI...................................................................102
Figura 17 - Apresentação das Unidades de Análise, Filtros e de Conteúdo na
Ferramenta Plano Tabular..............................................................................103
Figura 18 - Hierarquia de componentes no modelo de composição de WSS da
Arquitetura SBI...............................................................................................110
Figura 19 - Exemplo de composição de serviços para uma análise de
indicadores de instituições.............................................................................113
Figura 20 - Ilustração das classes que compõem o módulo Gerenciador de
Ontologias......................................................................................................124
Figura 21 - Ilustração do processo de comparação de conceitos..................125
Figura 22 - Ilustração da interface principal do Gerenciador de Serviços, sua
implementação para o framework IRS-III e classes de suporte.....................127
Figura 23 - Ilustração das classes utilizadas para a definição de uma
composição....................................................................................................131
Figura 24 - Ilustração das classes utilizadas para a definição de Control
Components, Service Components e Mediators em uma composição..........134
Figura 25 - Fluxo de processamento em um Service Component..................135