Knowledge Graphs for Decoupling Intelligent Agents in Web of Things-Based Industrial Systems
Resumo
A crescente necessidade de flexibilidade e interoperabilidade em sistemas industriais evidencia as limitações de abordagens nas quais agentes inteligentes dependem de identificadores específicos de sensores e atuadores para executar suas tarefas. Embora o padrão Web of Things (WoT) forneça mecanismos padronizados para descrever e acessar dispositivos, os agentes ainda permanecem acoplados à infraestrutura física quando suas decisões dependem do conhecimento prévio dos recursos disponíveis. Este trabalho apresenta uma arquitetura baseada em grafos de conhecimento para desacoplar agentes inteligentes dos dispositivos industriais em ambientes WoT. A abordagem foi validada por meio da estação de uma linha de manufatura da FESTO, responsável pela inspeção da orientação de peças. A estação foi modelada como um grafo de conhecimento em RDF utilizando ontologias padronizadas para representar tanto os componentes físicos quanto suas capacidades funcionais. Dessa forma, o agente passa a descobrir recursos com base em suas capacidades funcionais, em vez de depender de identificadores específicos. Os resultados demonstram que modificações na infraestrutura podem ser acomodadas por meio da atualização do grafo de conhecimento, sem alterações na lógica do agente.
Referências
Berners-Lee, T., Hendler, J., and Lassila, O. (2023). The semantic web: A new form of web content that is meaningful to computers will unleash a revolution of new possibilities. In Linking the world’s information: essays on Tim Berners-Lee’s invention of the World Wide Web, pages 91–103.
Buchgeher, G., Gabauer, D., Martinez-Gil, J., and Ehrlinger, L. (2021). Knowledge graphs in manufacturing and production: a systematic literature review. IEEE Access, 9:55537–55554.
Charpenay, V., Zimmermann, A., Lefrançois, M., and Boissier, O. (2022). Hypermedea: a framework for web (of things) agents. In Companion Proceedings of the Web Conference 2022, pages 176–179.
Cyganiak, R., Wood, D., and Lanthaler, M. (2014). RDF 1.1 concepts and abstract syntax. W3C Recommendation, World Wide Web Consortium (W3C).
Hermann, M., Pentek, T., and Otto, B. (2016). Design principles for industrie 4.0 scenarios. In 2016 49th Hawaii International Conference on System Sciences (HICSS), pages 3928–3937.
Ji, S., Pan, S., Cambria, E., Marttinen, P., and Yu, P. S. (2021). A survey on knowledge graphs: Representation, acquisition, and applications. IEEE transactions on neural networks and learning systems, 33(2):494–514.
Kaebisch, S., McCool, M., and Korkan, E. (2023). Web of Things (WoT) Thing Description 1.1. W3C Recommendation, World Wide Web Consortium (W3C).
Kagermann, H., Helbig, J., Wahlster, W., and Hellinger, A. (2013). Recommendations for Implementing the Strategic Initiative INDUSTRIE 4.0: Securing the Future of German Manufacturing Industry ; Final Report of the Industrie 4.0 Working Group. Forschungsunion.
Klyne, G. (2004). Resource Description Framework (RDF): Concepts and abstract syntax. [link].
Leitão, P. (2009). Agent-based distributed manufacturing control: A state-of-the-art survey. Engineering applications of artificial intelligence, 22(7):979–991.
Leitão, P., Karnouskos, S., Ribeiro, L., Lee, J., Strasser, T., and Colombo, A. W. (2016). Smart agents in industrial cyber–physical systems. Proceedings of the IEEE, 104(5):1086–1101.
Monostori, L., Kádár, B., Bauernhansl, T., Kondoh, S., Kumara, S., Reinhart, G., Sauer, O., Schuh, G., Sihn, W., and Ueda, K. (2016). Cyber-physical systems in manufacturing. CIRP Annals, 65(2):621–641.
Nardin, L. G. (2024). 2024 Summer School on AI for Industry 4.0: Summer School on AI technologies for trust, interoperability, autonomy and resilience in industry. Disponível em: [link]. Acesso em: June 2026.
Szilagyi, I. and Wira, P. (2016). Ontologies and Semantic Web for the Internet of Things - a survey. In IECON 2016 - 42nd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, pages 6949–6954. IEEE.
Zou, Y., Finin, T., Ding, L., Chen, H., and Pan, R. (2003). Using Semantic Web Technology in Multi-Agent Systems: a case study in the TAGA Trading agent environment. In Proceedings of the 5th international conference on Electronic commerce, pages 95–101.
