Measures of reconfigurability and its key characteristics in intelligent manufacturing systems

\In recent years, the fields of reconfigurable manufacturing systems, holonic manufacturing systems, and multi-agent systems have made technological advances to support the ready reconfiguration of automated manufacturing systems. While these technological advances have demonstrated robust operation and been qualitatively successful in achieving reconfigurability, limited effort has been devoted to the measurement of reconfigurability in the resultant systems. Hence, it is not clear (1) to which degree these designs have achieved their intended level of reconfigurability, (2) which systems are indeed quantitatively more reconfigurable and (3) how these designs may overcome their design limitations to achieve greater reconfigurability in subsequent design iterations. Recently, a reconfigurability measurement process based upon axiomatic design knowledge base and the design structure matrix has been developed. Together, they provide quantitative measures of reconfiguration potential and ease. This paper now builds upon these works to provide a set of composite reconfigurability measures. Among these are measures for the key characteristics of reconfigurability: integrability, convertibility, and customization, which have driven the qualitative and intuitive design of these technological advances. These measures are then demonstrated on an illustrative example followed by a discussion of how they adhere to requirements for reconfigurability measurement in automated and intelligent manufacturing systems

A Tensor-Based Formulation of Hetero-functional Graph Theory

Recently, hetero-functional graph theory (HFGT) has developed as a means to mathematically model the structure of large flexible engineering systems. In that regard, it intellectually resembles a fusion of network science and model-based systems engineering. With respect to the former, it relies on multiple graphs as data structures so as to support matrix-based quantitative analysis. In the meantime, HFGT explicitly embodies the heterogeneity of conceptual and ontological constructs found in model-based systems engineering including system form, system function, and system concept. At their foundation, these disparate conceptual constructs suggest multi-dimensional rather than two-dimensional relationships. This paper provides the first tensor-based treatment of some of the most important parts of hetero-functional graph theory. In particular, it addresses the "system concept", the hetero-functional adjacency matrix, and the hetero-functional incidence tensor. The tensor-based formulation described in this work makes a stronger tie between HFGT and its ontological foundations in MBSE. Finally, the tensor-based formulation facilitates an understanding of the relationships between HFGT and multi-layer networks

Applications of Axiomatic Design in academic publications 2013-2018 : A Systematic Literature Review

Aksiomaattinen suunnitteluteoria on ollut kasvavan kiinnostuksen kohteena tiedeyhteisössä siitä lähtien, kun Nam P. Suh esitteli teorian 1990-luvulla. Siitä huolimatta, että aiheesta on tehty runsaasti aktiivista tutkimusta (muun muassa vuotuinen aksiomaattiseen suunnitteluteoriaan keskittynyt konferenssi), kattavia kirjallisuuskatsauksia on kirjoitettu vähän. Tämä tutkimus pyrkii osaltaan täyttämään edelläkuvattua aukkoa aksiomaattisen suunnitteluteorian tutkimuskentällä, keskittyen julkaisuihin vuodesta 2013 vuoteen 2018. Tutkimus on kirjoitettu jatkumoksi vuonna 2010 tutkijoiden Kulak, Cebi & Kahmaran (2010) julkaisemalle kirjallisuuskatsakuselle. Tämän vuoksi samankaltainen kategorisointi on implementoitu tähän tutkimukseen. Kategorisoinnin perusteina ovat käytetty aksiooma, sovellutusalue, metodologia ja määrittelytyyppi. Sovellutusalueisiin on tässä tutkimuksessa lisätty ’palvelut’ omana, uutena kategorianaan. Työssä esitellään lyhyesti aksiomaattinen suunnitteluteoria ja sen keskeiset osa- alueet, tärkeimpinä sunnnittelualueet, suunnitteluprosessi ja suunnitteluaksioomat. Metodologia-osiossa taustoitetaan systemaattisen kirjallisuuskatsauksen soveltamista tähän tutkimukseen ja kuvataan prosessin toteutus PRISMA-mallia käyttäen. Tutkimustulokset käydään lyhyesti läpi esimerkein kustakin kategoriasta. Tutkimusaineisto esitetään sekä lukuina, liitteenä että graaffeina. Näitä kirjallisuuskatsauksen tutkimustuloksia verrataan varhemman tutkimuksen vastaaviin. Sovelletun aksiooman suhteen merkittäviä muutoksia ei ole havaittavissa tämän tutkimuksen perusteella aikaisempaan kirjallisuuskatsaukseen verrattuna. Sovellutusaluessa, sitä vastoin, systeemisuunnittelun osuus on kasvanut merkittävästi edelliseen tutkimukseen verrattuna, kun taas ohjelmistosuunnittelun osuus on vastaavasti pienentynyt. Palvelusuunnittelun osuus on verrattain vaatimaton, joskin suurempi kuin esimerkiksi ohjelmistosuunnittelun. Tämän tutkimuksen perusteella suositellaan jatkotutkimuksia erityisesti aksiomaattisen suunitteluteorian sovellutuksista ohjelmisto- ja palvelusuunnitteluihin sekä mahdollisista syistä, miksi mainittujen sovellutusaljen osuus tutkimuskentässä on pienehkö.Axiomatic Design theory has been gaining growing interest within a design community since introduced by Nam P. Suh in 1990s. Despite an active research within the field, including yearly international conferences of Axiomatic Design, there is not many literature reviews made of academic publications of Axiomatic Design. This research aims to fulfil previously described gap on secondary research of Axiomatic Design, focusing on papers published between 2013 and 2018. The study is a continuum to previous paper published by Kulak, Cebi & Kahmaran (2010). Therefore, similar categorization based on applied axiom, application area, methodology and evaluation type is applied in this research. In application area, ‘services’ have been added as a new category for this research. Results are compared with previous study. In findings, no siginificant change has happened in applied axiom, Independece axiom still being clearly more popular within academic publications. In application area, however, there are noticeable changes compared to the previous study. Share of system design has increased while softare design has significantly decreased. Future research is recommended to further explore specifically applications of Axiomatic Design in software and in services