Architecture of the Product State Model Environment: The QualiGlobe Experience of Production Efficiency

This paper addresses the issue of using product models to support product lifecycle activities with particular focus on the production phase. The motivation of the research is that products are produced more costly and with longer lead-time than necessary. The paper provides a review of product modelling technologies and approaches, and the overall architecture for the Product State Model (PSM) Environment as a basis for quality monitoring. Especially, the paper focuses on the circumstances prevailing in a one-of-a-kind manufacturing environment like the shipbuilding industry, where product modelling technologies already have proved their worth in the design and engineering phases of shipbuilding and in the operation phase. However, the handling of product information on the shop floor is not yet equally developed. The paper reports from the Brite-Euram project (No. BE97-4510) QualiGlobe focusing on the development activities of the PSM architecture. An example discusses how to handle product related information on the shop floor in a manufacturing company and focuses on how dynamically updated product data can improve control of production activities. This prototype example of welding a joint between two steel plates serves as proof of concept for the PSM architecture

The QualiGlobe Experience of Production Efficiency

This paper addresses the issue of using product models to support product lifecycle activities with particular focus on the production phase. The motivation of the research is that products are produced more costly and with longer lead-time than necessary. The paper provides a review of product modelling technologies and approaches, and the overall architecture for the Product State Model (PSM) Environment as a basis for quality monitoring. Especially, the paper focuses on the circumstances prevailing in a one-of-a-kind manufacturing environment like the shipbuilding industry, where product modelling technologies already have proved their worth in the design and engineering phases of shipbuilding and in the operation phase. However, the handling of product information on the shop floor is not yet equally developed. The paper reports from the Brite-Euram project (No. BE97-4510) QualiGlobe focusing on the development activities of the PSM architecture. An example discusses how to handle product related information on the shop floor in a manufacturing company and focuses on how dynamically updated product data can improve control of production activities. This prototype example of welding a joint between two steel plates serves as proof of concept for the PSM architecture

Kolme näkökulmaa keholliseen tiedonluomiseen, joka tapahtuu yhteisöllisen suunnittelun kontekstissa

My research takes three embodied perspectives on collaborative design. In this research, collaborative design represents a specific type of knowledge creation oriented toward artefact creation, and a context for pedagogical practices in higher education. The three perspectives grew out of a continuum of research on the features and challenges of learning collaborative design in higher education, a multidisciplinary research project on forms of embodiment in design, and four identified gaps in the research literature. The first of the three perspectives is sketching, an acknowledged discipline-specific practice in design. The second perspective is gesturing. Gesturing is frequently characterised as spontaneous communicative behaviour, as opposed to practice. The third perspective entails a practice not always included in design discourses: material explorations that bridge designing and making. Despite their obvious differences, not to mention different treatments that these perspectives have received from design researchers, a common grounding feature emerges when they are examined through the lens of embodiment: they are all body-based channels through which individuals’ personal knowledge and experiences diffuse in two directions. To emphasise that they utilise capabilities shaped and developed by individuals’ developmental and experiential histories, that they have an embodied base, I coin them embodied resources. When these embodied resources provide significant input and advance designing, they have an epistemically meaningful role in the process. This is what I call embodied creation of knowledge. The theoretical part of my research consolidates prior key results on sketching, gestures and material explorations as well as ideation in design, and complements these with an extensive display of gesture research approaches and results. Together, they highlight the identified mechanisms behind idea generation and how the use of embodied resources could facilitate designing. In turn, this facilitation could yield embodied creation of knowledge, where the knowledge is relevant at least at the local level, for that particular design task. Juxtapositioning the three perspectives deepen our understanding of their current uses and their possibilities for embodied creation of knowledge in the context of collaborative design in higher education. Accordingly, my three main research questions focus on the epistemic role of sketching and gesturing in collaborative designing and the characteristics of collaborative creation of material knowledge through exploration. Identifying the epistemic roles, i.e. the characteristic uses that bring significant input and advance designing, required analysis of the collaborative processes. For the empirical part of my research, process data from two collaborative design and make projects in higher education were collected. The primary data from designing was in video format. The data from making included textual diary entries with attached photographs. To tackle the well-known challenges introduced by transcribing, i.e. producing linguistic translations to describe the use of embodied resources, I developed a video-based qualitative content analysis method. This method permitted me to identify and examine design- relevant meanings fed by embodied resources. It was a rigorous micro-level analysis method that rendered not only the meaning but also the frequency of parallel channels of communication and thinking. According to my research results, sketching was especially strong for studying complicated structures that required precision and memory. Even if the uses for sketching were not completely related to structures, gestures had more versatile uses. Gestures were preferred for dynamic, spatio-motoric aspects, haptic meanings and embodied experiences, but were also used for less complicated structures. Research on material explorations showed that explorations were frequently used but the created material knowledge was treated as a vehicle to address challenges in making rather than a source of inspiration. My research has several implications for design and gesture research. The active and rich use of embodied resources can turn collaborative designing into the drafting of a series of two-, three- and/or our-dimensional depictions. It is central for designing that in these depictions, potentially essential features of the solution and the problem emerge as the indigenous characters of each resource guide and restrict the production of the depictions. Equally important is that the drafting/production of the depictions implicitly tests those emergent features visually, spatio-motorically and/or kinaesthetically. Moreover, the use of the embodied resources along with the linguistic resources is related to patterns of collaboration and immediacy of sharing, and thus the unfolding of the working processes and collaborative creativity. When combined with active perception, they can turn interaction into inspiraction, i.e. interaction that sparks inspiration in oneself and in others. To conclude, the epistemic role of the studied resources is not necessarily limited to communication and thinking, but could entail the ability to elicit more ideas. This yields to a new approach for gesture research; gestures in the context of creative processes.Tarkastelen kolmen kehollisen resurssin käyttöä ja rooleja yhteisöllisessä suunnittelussa. Yhteisöllinen suunnittelu edustaa tässä kohteellista, artefaktin luomiseen tähtäävää tiedonluomisen prosessia, jota voi luonnehtia keholliseksi, kun kehollisilla resursseilla on siinä merkittävä, episteeminen rooli. Luotava tieto on uutta vähintään paikallisella tasolla ja oleellista kyseisen suunnittelutehtävän kannalta. Tutkimuksen kohteeksi valikoituneet resurssit ovat luonnostelu, elehtiminen ja materiaalikokeilut. Kansainvälisessä tutkimuksessa nämä kolme ovat saaneet hyvin erilaisen kohtelun. Luonnostelu on arvostettu ja paljon tutkittu suunnittelukäytäntö, kun taas eleet nähdään sanattomana kommunikointina ja tiedostamattomana tapana käyttää käsiä. Materiaalikokeilut eivät kaikkien mielestä kuulu lainkaan suunnitteluun. Ne voidaan nähdä linkittämässä suunnittelua ja valmistusta. Valitsemallani lähestymistavalla on teoreettista ja käytännöllistä arvoa. Tutkimukseni jatkaa aiempaa tutkimusta yhteisöllisen suunnittelun opetuksen haasteista yliopistotasolla ja täydentää kansainvälisen tutkimuksen aukkoja. Käsittelen yhteisöllistä suunnittelua sekä kehollisuuden kontekstina että pedagogisena lähestymistapana. Tutkimukseni sijoittuu suunnittelun tutkimukseen ja edelleen suunnittelun opetuksen tutkimukseen. Valitsemani näkökulmat vaikuttavat erilaisilta. Yhteinen nimittäjä paljastuu, kun resursseja tarkastellaan kehollisuuden ilmentyminä. Kaikki kolme voidaan nähdä kehollisina kanavina, joiden kautta yksilöiden tieto ja kokemus diffundoituvat. Tämä diffundoituminen on kaksisuuntaista, sillä kanavat ovat mukana sekä tiedon ja kokemuksen näkyväksi tekemisessä että sen karttumisessa. Nimittämällä kanavia kehollisiksi resursseiksi korostan niiden yhteyttä yksilön kehitykseen ja kokemukseen – kehollisuuteen. Tutkimukseni teoriaosuus kokoaa aiempia suunnittelututkimuksen tuloksia luonnostelusta, eleistä, materiaalikokeiluista ja ideoinnista sekä täydentää havaintoja laajalla eletutkimuksen koosteella. Esitän joukon ideoinnin taustalla vaikuttavia mekanismeja ja sen, miten kehollisten resurssien käyttäminen voi hyödyttää suunnittelua eli johtaa keholliseen tiedonluomiseen. Kolmen kehollisen resurssin rinnastaminen lisää ymmärrystä niiden nykyisistä käyttötavoista ja mahdollisista hyödyistä yhteisöllisen suunnittelun opettamisen kannalta. Tutkimuskysymykset kohdistuvat luonnostelun ja elehtimisen episteemiseen rooliin yhteisöllisessä suunnittelussa sekä yhteisöllisten materiaalikokeiluiden luonteeseen. Kontekstina on yhteisöllisen suunnittelun opetus yliopistotasolla. Tutkimuksen empiiristä osaa varten videoitiin kaksi yhteisöllisen suunnittelun ja valmistuksen projektia. Lisäksi kerättiin teksti- ja valokuvamuotoista päiväkirja-aineistoa materiaalikokeiluista. Välttyäkseni sanalliseen vuorovaikutukseen keskittymiseltä ja videoaineiston litteroinnin aiheuttamilta ongelmilta kehollisten resurssien käytön kuvaamisessa kehitin videopohjaisen laadullisen sisällönanalyysin menetelmän. Se mahdollisti suunnittelun kannalta oleellisten, kehollisten resurssien välittämien merkitysten tunnistamisen ja analysoinnin. Tämä systemaattinen mikrotason menetelmä nosti esille kehollisesti välittyneet merkitykset ja sen, miten tiuhaan kehollista kommunikaatiota ja ajattelua käytettiin. Tulosten mukaan luonnostelu sopii erityisesti monimutkaisten rakenteellisten ratkaisujen tutkimiseen eli tarkkuutta ja muistia vaativiin tehtäviin. Luonnostelun käyttö ei kuitenkaan rajoittunut pelkkiin rakenteisiin. Silti eleiden käyttötarkoitukset olivat selvästi monipuolisempia. Eleitä käytettiin ilmaisemaan kohteiden ja toimintojen neliulotteisuutta ja dynaamisuutta, tuntoaistimuksia ja kehollisia kokemuksia, mutta myös yksinkertaisempia rakenteita. Myös materiaalikokeiluja tehtiin runsaasti, mutta niitä käytettiin pääasiassa käytännöllisten haasteiden ratkaisuun eikä niinkään inpiraation lähteinä. Tutkimukseen pohjautuvat johtopäätökset liittyvät osaksi suunnittelun, osaksi eleiden tutkimukseen. Aktiivisen ja rikkaan kehollisten resurssien käytön ansiosta yhteisöllinen suunnittelu voi muodostua kaksi-, kolmi- ja/tai neliulotteisten hahmottelujen sarjaksi. Suunnittelun kannalta keskeistä on, että näissä hahmotelmissa ratkaisun ja suunnitteluongelman piirteet ilmenevät erilaisina variaatioina, koska kunkin kehollisen resurssin luontaiset ominaisuudet ohjaavat ja rajoittavat hahmotelmien muodostamista. Hahmotelmien luominen testaa (implisiittisesti) edellä mainittuja piirteitä visuaalisesti, spatiomotorisesti ja/tai kinesteettisesti. Toisaalta, koska kehollisten resurssien mikrotasolla tunnistetut käyttämisen tavat ovat yhteydessä yhteisöllisiin käytäntöihin sekä tiedon ja ideoiden jakamisen välittömyyteen, resurssien käyttötavat vaikuttavat työskentelyn ja yhteisöllisen luovuuden prosessien kulkuun. Kun kehollisten resurssien käyttöön yhdistyy aktiivinen havainnointi, vuorovaikutuksesta voi muodostua inspirationaalista. Yhteenvetona totean, että tutkittujen kehollisten resurssien episteeminen rooli ei välttämättä rajoitu kommunikaatioon ja ajatteluun, vaan voi sisältää myös uusien ideoiden aikaansaamisen. Tämä johtaa uuteen lähestymistapaan eleiden tutkimuksessa: eleet luovan prosessin kontekstissa