B-CUBE

Ponencia presentada en el XII Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos celebrado en Zaragoza en el año 2008The terms Function, Behaviour, Structure have been used since the 1990s in order to define a framework where a system’s functionality can be modelled and represented: the FBS framework. Within this framework, Function represents the functions of the system, Structure represents the physical elements, and Behaviour acts relating them both. Several common deficiencies have been found from the study of several works carried out on the field of functional design, such as the lack of an integrated approach or a stable conceptual framework. Likewise, it has been proven that the process of functional design automation exhibits problems as well with regard to taxonomies or linking to CAI (Computer Aided Inventing) programs. Moreover, subjectivity from the designer when he interprets the behaviours need to be considered. In this article we present a new approach to functional design through FBS framework, able to solve, a priori, the aforementioned problems. This approach, called B-Cube, proposes a three dimensional scheme that uses definitions as Behaviours concepts. The key of this approach is that a Behaviour is not defined with a word or a taxon, which could cause ambiguity and misinterpretation, but rather defined as a three dimensional vector (X, Y, Z), set by its characteristics and qualities.Los términos Function, Behaviour, Structure han sido utilizados desde los años 90 para definir un marco donde modelar y representar la funcionalidad de un sistema, el marco FBS. En este marco, Function representa las funciones del sistema, Structure los elementos físicos y Behaviour actúa relacionando los dos anteriores. Del estudio de diversos trabajos realizados en el campo del diseño funcional se observan carencias comunes, como son la falta de un enfoque integrado y de un esquema conceptual estable. Igualmente, se ha comprobado que su proceso de automatización también presenta problemas, en cuanto a taxonomías o vinculación a programas CAI (Computer Aided Inventing). Además, se debe considerar la subjetividad del diseñador al interpretar los Behaviours. Este artículo presenta un nuevo enfoque para el diseño funcional a través del marco FBS, capaz de solucionar, a priori, los problemas anteriormente citados. Dicho enfoque, denominado B-Cube, propone un planteamiento tridimensional que utiliza definiciones a modo de conceptos de los Behaviours. La clave de este planteamiento es que un comportamiento no queda definido por una palabra o taxón, hecho que puede dar pie a ambigüedades e interpretaciones erróneas, sino que el comportamiento viene definido como un vector tridimensional (X, Y, Z), determinado por sus características y cualidades

Muestra del knowledge shared system 2.0: Aplicación a una pieza mecánica

Ponencia presentada en el XIV Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos celebrado en Madrid, 30 de junio, 1 y 2 de julio de 2010Currently, at the time of the current crisis, it is more necessary than ever to address a full optimization of resources in all processes within an organization. This is more evident in the stage of collected knowledge by the other staff because they are obtaining a series of routines through their work experience. This means that companies must address both development and knowledge management of designed and manufactured products being this activity one of the highest priority. Knowledge Sharing System 2.0 (KSS 2.0) is a system of Knowledge Based Engineering (KBE). KSS 2.0 enables the access to formalized information from a product design in real time by the client, as the company and the designer. KSS 2.0 is adapted for the introduction of information using a web portal that links directly to an ontology using new web technologies available such as RIA (Rich Internet Applications). In this article KSS 2.0 is applied to a practical case of a mechanical piece of an underwater inspection camera of in order to show its viability.Actualmente, en la época de crisis actual, es más necesario que nunca abordar una optimización completa de recursos en todos los procesos dentro de una organización. Este hecho se hace más evidente en el apartado del conocimiento recogido por el distinto personal que a través de su experiencia laboral adquiere una serie de rutinas de trabajo. Esto significa que las empresas deben abordar tanto el desarrollo como la gestión del conocimiento de los productos que diseñan y fabrican, siendo esta actividad una de las más prioritarias y fundamentales. El sistema Knowledge Sharing System 2.0 (KSS 2.0) es un sistema de Ingeniería Basada en el Conocimiento (KBE -Knowledge Based Engineering) que posibilita el acceso a la información formalizada del diseño de un producto en tiempo real tanto por parte del cliente, como de la empresa y el diseñador. Está adaptada para la introducción de información utilizando un portal web que se enlaza directamente con una ontología haciendo uso de las nuevas tecnologías web disponibles tales como RIA (Rich Internet Applications - Aplicaciones de Internet Enriquecidas). En este artículo se aplica KSS 2.0 al caso práctico de una pieza mecánica de una cámara submarina de inspección subacuática con el fin de mostrar su viabilidad

Aplicabilidad de B-CUBE al sector servicios

Ponencia presentada en el XII Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos celebrado en Zaragoza en el año 2008With the concept of globalization and the delegation of the tasks that major manpower need, the core of the economy of the capitals of the major world powers has derived to the tertiary sector (services sector). In this field to support the competitiveness is not enough, it is necessary continue improvement in order to not be displaced of the market by others. Functional design, widely used successfully in all the engineering fields, has been revealed as a useful tool in the tertiary sector, when it comes to design the companies and establish relations between departments based on functions that they play inside the company. B-Cube is a new approach to functional design through FBS framework. The above mentioned approach purposes a three dimensional scheme that uses definitions as Behaviours concepts. The key of this approach is that a Behaviour is not defined with a word or a taxon, which could cause ambiguity and misinterpretation, but rather defined as a three dimensional vector (X, Y, Z), set by its characteristics and qualities. In this work we present the process to elaborate a functional design of a company of the services sector through the B-Cube model, defended with a practical application.Con el concepto de globalización y la delegación de las tareas que mayor mano de obra requieren, el motor de la economía de las capitales de las mayores potencias mundiales ha derivado al sector terciario, los servicios. En este campo mantener la competitividad no es suficiente sino que es necesario mejorarla para no ser desplazado en el mercado por otros. El diseño funcional, ampliamente utilizado con éxito en todos los campos de la ingeniería, se ha revelado como una herramienta útil en el sector terciario, a la hora de diseñar las empresas y establecer relaciones entre los departamentos en base a las funciones que éstos desempeñan dentro de una empresa. B-Cube es un nuevo enfoque para el diseño funcional a través del marco FBS. Dicho enfoque propone un planteamiento tridimensional que utiliza definiciones a modo de conceptos de los Behaviours. La clave de este planteamiento es que un comportamiento no queda definido por una palabra o taxón, sino que el comportamiento viene definido como un vector tridimensional (X, Y, Z), determinado por sus características y cualidades. En este trabajo se presenta el proceso para elaborar un diseño funcional de una empresa del sector servicios a través del modelo B-Cube, defendido con una aplicación práctica

Ontología hermenéutica para la creación de alternativas de diseño

Ponencia presentada en el XIII Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos celebrado en Badajoz , 8-10 de julio de 2009In the field of creativity, different techniques have been used for the problem resolution. It has to be emphasized brainstorming, mind maps, TRIZ (Theory of Resolution of Inventive Problems), and so on. For that, it could be considered a field in constant evolution due to the bigger interaction on new technologies as Semantic Web. In this paper a new methodology of solution creation based on the semantic analysis available in a design is presented. From the information available of the hermeneutic definitions of a design, a group of alternatives organized in an ontology is generated. This allows the acquisition of new solutions considering aspects as emotional design. One of the main advantages of this methodology is its simplicity of use, multidisciplinary approach, freedom in its application and the consideration of the syntactic analysis as creativity source. In this paper it is applied to the practical case of luminaries.En el ámbito de la creatividad, se han ido utilizando distintas técnicas para la resolución de problemas. Cabe mencionar entre ellos a destacar la lluvia de ideas, mapas mentales, TRIZ (Teoría de Resolución de Problemas Inventivos), entre otras. Se puede considerar por tanto que es un campo en constante evolución con la interacción cada vez mayor de nuevas tecnologías como la Web Semántica. En este artículo se presenta una nueva metodología de creación de soluciones basada en el análisis semántico disponible de un diseño. A partir de la información proveniente de las definiciones hermenéuticas de un diseño, se generan una serie de alternativas que se organizan en una ontología. Esto permite la obtención de soluciones nuevas teniendo en cuenta aspectos como el diseño emocional. Una de las principales ventajas de esta metodología es la facilidad de uso, planteamiento multidisciplinar, libertad en su aplicación y la consideración del análisis sintáctico como fuente de creatividad. En este artículo se aplica al caso práctico de una luminaria

Evolución de un diseño funcional en un esquema FBS a través de las terminologías del NIST y B-Cube

Ponencia presentada en el XIII Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos celebrado en Badajoz , 8-10 de julio de 2009The FBS (Function, Behaviour, Structure) framework is broadly used by designers as methodology for design analysis process, since it allows to represent a design evolution from a protocols study. This framework allows carrying out computational modelling, this is, computer applications able to search and combine solution design procedures for a problem represented by functions. The possibilities of these systems have been increased with the use of function classifications, this is, the use of taxonomies and ontologies. The present work shows a design evolution from some given requirements, using taxonomies provided by the functional basis of NIST (National Institute of Standards and Technology) and B-Cube model. With this example it is expected to empirically demonstrate how this model will work into a KBS (Knowledge Based System), and how it can provide alternative valid solutions for the initial problem, supported by the necessary databases.El marco FBS (Function, Behaviour, Structure) es ampliamente utilizado por los diseñadores como metodología para el proceso de análisis de diseños, puesto que permite representar la evolución de un diseño a partir de un estudio de protocolos. Este marco permite llevar a cabo el modelado computacional, es decir, aplicaciones informáticas capaces de encontrar y combinar procedimientos de diseños de soluciones para un problema representado por funciones. Las posibilidades de dichos sistemas se han visto incrementadas gracias a las clasificaciones de las funciones, es decir, al uso de taxonomías y ontologías. El presente trabajo presenta la evolución de un diseño a partir de unos requerimientos dados, a través de las taxonomías propuestas por las functional basis del NIST (National Institute of Standards and Technology) y por el modelo B-Cube. Con este ejemplo se pretende demostrar empíricamente cómo funcionaría dicho modelo en un KBS (sistema basado en el conocimiento), y cómo, apoyado por las bases de datos necesarias, es capaz de proporcionar soluciones alternativas viables para el enunciado dado

Aplicación de OntoRFB a un caso práctico: ¿Taxonomías de funciones o de comportamientos?

Ponencia presentada en el XII Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos celebrado en Zaragoza en el año 2008The development of ontologies in the field of engineering design is progressively gaining relevance. This expansion originates from the improvements achieved once the knowledge available within a design context is formalized and made explicit. Based on a thorough study of the different design theories, Garbacz proposes OntoRFB (Ontologically clean Reconciled Functional Basis); a taxonomy of artifact functions based on DOLCE (Descriptive Ontology for Linguistic and Cognitive Engineering) and RFB (Reconciled functional basis) and assessed from a philosophical logic perspective. This work proposes the application of OntoRFB to a practical case: the study of a mechanical pencil. To that avail, a classic analysis from FAST (Function Analysis System Technique) and from value analysis is used. Through this research, an explanation is given of how the functions defined by Garbacz may be interpreted as behaviours, considering the definition given in the FBS (Function- Behaviour-Structure) framework.En el campo de la ingeniería del diseño, el desarrollo de las ontologías cada vez va cobrando más importancia. El origen de esta expansión se debe a las mejoras logradas al formalizar y hacer explícito el conocimiento disponible en un diseño. Basado en un estudio exhaustivo de las diferentes teorías de diseño, Garbacz expone OntoRFB (Base funcional armonizada ontológicamente limpia), una taxonomía de funciones de artefactos, basada en DOLCE (Ontología descriptiva para la ingeniería cognitiva y lingüística) y en RFB (Base funcional reconciliada) y analizada desde una perspectiva de la lógica filosófica. En este trabajo se plantea la aplicación de OntoRFB en un caso práctico: el estudio de un portaminas. Para ello se utiliza el análisis clásico proveniente del FAST (Técnica sistemática de análisis funcional) y del análisis del valor. A partir de esta investigación, se explica cómo las funciones definidas por Garbacz se pueden interpretar como comportamientos, considerando la definición a partir del esquema FBS (Función – Comportamiento - Estructura)

Las Ontologías y el marco FBS

Ponencia presentada en el XII Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos celebrado en Zaragoza en el año 2008In the past years there have been great advances in the development of ontologies applied to the field of engineering design, essentially in functional and structural models. A great diversity of methodologies for the analysis of the design process in relation to the FBS (Function - Behaviour - Structure) framework have been modelled, thereby attaining a profound knowledge of the subject. Hence, it is possible to carry this knowledge to the industrial domain through the use of ontologies. In the article, an in-depth analysis of the existing methodologies based on the FBS framework is carried out. Later, the focus is shifted onto the ontologies that were based upon the aforementioned framework. From this review, a discussion of the ontologies is made, pointing out their main virtues. The aim is to insist upon the benefits of ontologies and to encourage their wider industrial application.En los últimos años, se han producido grandes avances en el desarrollo de ontologías aplicadas al campo de la ingeniería de diseño, esencialmente en modelos funcionales y estructurales. Se han modelado una gran diversidad de metodologías para el análisis del proceso de diseño en relación al marco FBS (Función – Comportamiento - Estructura), logrando un conocimiento profundo sobre la materia. Con ello, es posible trasladar dicho conocimiento a través de las ontologías al ámbito industrial. En el desarrollo del artículo se realiza un análisis en profundidad de las metodologías existentes basadas en el marco FBS. Posteriormente, se centra en las ontologías que se han basado en el citado marco. A partir de esta revisión, se establece una discusión indicando las principales virtudes. El objetivo es incidir en los beneficios de las ontologías para que este trabajo pueda servir como un primer paso para conseguir una mayor aplicación industrial

B-Cube, Behavioural modelling of technical artefacts

A new model, B-Cube, is described for managing knowledge at the behaviour level of the function–behaviour–structure framework. The model proposes a three-dimensional approach to the behavioural modelling of technical artefacts using definitions based mainly on the meta-ontology DOLCE as concepts of behaviour. The present work aims to show how these terms and those from the NIST functional basis can complement each other in functional design. It is assumed that this model achieves similar objectives with behaviours to those obtained by the NIST functional basis with functions, i.e. the representation of behaviours in CAD and KBS, a scheme for the modelling of behaviours and a universal set of behaviours. The modelling language IDEF was adapted to be able to produce a graphic example of the modelling of technical artefacts in the FBS framework using B-Cube terminology at the behaviour level

A FORMAL REPRESENTATION OF MECHANICAL FUNCTIONS TO SUPPORT PHYSICS-BASED COMPUTATIONAL REASONING IN EARLY MECHANICAL DESIGN

The lack of computational support to the conceptual phase of mechanical engineering design is well recognized. Function-based modeling and thinking is widely recommended in design texts as useful means for describing design concepts and using them in tasks such as solution search, problem decomposition, and design archival. Graph-based function structure models that describe a product as a network of transformative actions of material, energy, and information, are discussed as a potential tool for this purpose, but in the current state of the art, function structures are not formalized as a computational representation. Consequently, no computer tool exists with which a designer can construct grammatically controlled function structure models, explore design ideas by model editing, and perform automated reasoning on the model against the laws of nature to draw analytical inferences on the design. This research presents, verifies, and validates a formal representation of mechanical functions that supports consistent computer-aided modeling of early design and reasoning on those models based on two universal principles of physics: (1) conservation and (2) irreversibility. The representation is complete in three layers. The first layer--the Conservation Layer--is defined with nine entities, five relations, five attributes, and 33 grammar rules that together formalize the construction of function structure graphs and support conservation-based qualitative validation of design concepts. The second layer--the Irreversibility Layer--includes three additional attributes that support both conservation-based and irreversibility-based reasoning at qualitative and quantitative levels. The third layer--the Semantic Layer--is an extension of the previous two, where a vocabulary of nine verbs that describe mechanical devices and physical principles as functions is proposed. This layer supports feature-based modeling and semantic reasoning of function structures. The internal consistency of the representation is verified by logical examination and ontological consistency checking using Protégé-OWL. The coverage of the verbs is examined by constructing descriptive function structure models of a variety of existing physical principles and devices. The research is validated by incorporating the representation in a software tool using an object-oriented language and graphic user-interface, and by using the tool to construct models and demonstrate conservation-based and irreversibility-based reasoning