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

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

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)

An Ontology-based approach to integrating life cycle analysis and computer aided design

Ponencia presentada en el XII Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos celebrado en Zaragoza en el año 2008One of the principal problems faced by engineering design today is the exchange of product information across different applications and environments. Ontological engineering systems, an evolution of KBE (Knowledge-Based Engineering) systems, seek to facilitate this integration while incorporating additional design information. An ontology, in the engineering domain, can be defined as an explicit specification of a shared conceptualization. This paper proposes the integration of an ontology with a Computer Aided Design (CAD) program, while also accessing a database of information on environmental impact. The proposed ontology is based on the AsD (Assembly Design) formalism, which describes spatial relationships and features of CAD models. The use of OWL (Web Ontology Language) and SWRL (Semantic Web Rule Language) ensures machine interpretability and exchange across different environments. Ultimately, the ontology will be used to represent a CAD model and related information (such as joining methods, materials, tolerances) in formal terms. Concurrently, a database of information on environmental impact of the materials, processes and transport involved will be accessed to evaluate the model on an environmental level. As a practical illustration, the evaluation of an underwater camera is used as an example

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

Automated design of customized implants

Este artículo muestra un modelo que se postula como capaz para el diseño de un implante craneal personalizado directamente desde el proceso de toma de imágenes médica. La salida de este proceso de diseño se conseguirá en un formato capaz de ser reconocido por el sistema de manufactura. El sistema propuesto se ha creado a partir de la unión de dos prototipos informáticos desarrollados durante la presente investigación, y a través del estudio de las tecnologías relacionadas o circundantes. El núcleo del modelo en la tecnología basada en el conocimiento (KBS), que debe permitir de almacenar y gestionar datos médicos y de diseño para poder aplicar dichos conocimientos durante el proceso de diseño del implante. El objeto de este proyecto es el de obtener una herramienta para mejorar el proceso de diseño, la biocompatibilidad con el paciente y reducir los costes finales, y que pueda ser operado sin necesidad del conocimiento completo de todas sus fases por el usuario.This paper presents a model capable of design a customized cranial implant directly from a medical imaging process, whose output will be a file in a manufacture system recognizable format. The proposed system has been created by linking two computer prototypes developed during the present research and studying the inner and outer related technologies. The core of the model is the KBS (Knowledge Based System) technology, able to store and manage medical data, as well as designer knowledge, in order to use this information in the implant design process. The aim of this project is to obtain a tool to improve the design process, the biocompatibility with patient and reduce final costs, which can be operated without necessity of wide knowledge from the user

Nuevo enfoque en el diseño inteligente de implantes craneales personalizados a través de KBE

Ponencia presentada en el XI Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos celebrado en Lugo en el año 2007The need of adapting intelligent design to the medical domain in order to develop applications adjusted to the needs of patients has driven the creation of tools capable of combining product customization with cost reduction, integrating all the knowledge involved in the process in an organized manner. The present study investigates a new approach in the application of Knowledge-Based Engineering (KBE) to the automation of the implant design process. Furthermore, the customization of implants is achieved, adapting to the anatomy of the patient and attaining structural, functional and aesthetic biocompatibility. A KBE based tool, capable of performing customized design of cranial implants, is defined. To that avail, CATIA® software -which incorporates KBE and CAD (Computer Aided Design) modules - is used. The developed program performs an automatic modelling of a volume that covers an existing skull defect, based on the knowledge gathered and the restrictions indicated by the user. As an added option, the volume generated may be machined using RP (Rapid Prototyping) techniquesLa necesidad de adaptar el diseño inteligente al ámbito médico para desarrollar aplicaciones ajustadas a las características del paciente impulsa la creación de herramientas capaces de aunar la personalización del producto con la reducción de costes, integrando todo el conocimiento del proceso de manera organizada. Este estudio investiga un nuevo enfoque para la aplicación de la Ingeniería Basada en el Conocimiento (KBE, Knowledge-Based Engineering) en la automatización del proceso de diseño de implantes. Además, se logra la personalización de dichos implantes, adaptándose a la anatomía del paciente y consiguiendo una biocompatibilidad estructural, funcional y estética. Se define una herramienta basada en KBE capaz de realizar un diseño personalizado de implantes para la zona craneal. Para tal fin, se utiliza la herramienta informática CATIA®, donde están incluidos como módulos los sistemas KBE y CAD (Computer-Aided Design). El programa creado realiza un modelado automático de un volumen para cubrir un defecto craneal existente a partir del conocimiento recogido y de las restricciones indicadas por el usuario. Se añade la posibilidad de que el volumen generado sea mecanizado mediante técnicas de prototipado rápido (RP, Rapid Prototyping)

Proceso y métodos de evaluación integrada participativa de degradación en agroecosistemas semiáridos. Un caso de estudio en un área protegida en el trópico seco nicaragüense

Los procesos de evaluación integrada y participativa son un buen marco metodológico-operativo para la toma de decisiones frente a cuestiones ambientales complejas que conciernen a socio-agroecosistemas de alto dinamismo e impredecibilidad a cambios y con intereses conflictivos de los actores implicados en su gestión. La finalidad del artículo es mostrar el potencial de la aplicación de un enfoque interdisciplinar e intercultural para desarrollar un proceso multiescala y multiobjetivo de evaluación comprehensiva y critica de la degradación ambiental de un sistema agrosilvopastoril semiárido en Nicaragua. Pese a que se trate de un proceso en curso, el artículo describe y reflexiona sobre los resultados metodológicos de los primeros dos años y discute como la combinación de métodos desde diferentes disciplinas y la integración de conocimientos han permitido explicitar las incertidumbres e ignorancias sobre la comprensión del sistema y los procesos de cambios socio-ecológicos locales, plantear y validar nuevas hipótesis de trabajo e obtener exactitud y relevancia de la evaluación de degradación. Asimismo el proceso participativo intenta incluir, en cada fase, la pluralidad de actores, con sus intereses y valoraciones y representaciones de futuro, para asegurar la calidad del proceso. Finalmente, el análisis de escenarios se demuestra útil instrumento para aclarar las posibles interfases de conflicto y compromiso o negociación entre actores, investigadores y tomadores de decisiones sobre opciones alternativas de gestión y desarrollo para el área.Nicaragua, trópico seco, sistemas agrosilvopastoriles, evaluación participativa e integrada de sostenibilidad, escenarios

Proceso y métodos de evaluación integrada participativa de degradación en agroecosistemas semiáridos. Un caso de estudio en un área protegida en el trópico seco nicaragüense

Los procesos de evaluación integrada y participativa son un buen marco metodológico-operativo para la toma de decisiones frente a cuestiones ambientales complejas que conciernen a socio-agroecosistemas de alto dinamismo e impredecibilidad a cambios y con intereses conflictivos de los actores implicados en su gestión. La finalidad del artículo es mostrar el potencial de la aplicación de un enfoque interdisciplinar e intercultural para desarrollar un proceso multiescala y multiobjetivo de evaluación comprehensiva y critica de la degradación ambiental de un sistema agrosilvopastoril semiárido en Nicaragua. Pese a que se trate de un proceso en curso, el artículo describe y reflexiona sobre los resultados metodológicos de los primeros dos años y discute como la combinación de métodos desde diferentes disciplinas y la integración de conocimientos han permitido explicitar las incertidumbres e ignorancias sobre la comprensión del sistema y los procesos de cambios socio-ecológicos locales, plantear y validar nuevas hipótesis de trabajo e obtener exactitud y relevancia de la evaluación de degradación. Asimismo el proceso participativo intenta incluir, en cada fase, la pluralidad de actores, con sus intereses y valoraciones y representaciones de futuro, para asegurar la calidad del proceso. Finalmente, el análisis de escenarios se demuestra útil instrumento para aclarar las posibles interfases de conflicto y compromiso o negociación entre actores, investigadores y tomadores de decisiones sobre opciones alternativas de gestión y desarrollo para el área.The integrated and participatory assessment processes are a good methodological and operational framework for decision making, facing to complexity on environmental issues when agro-ecosystems are highly dynamics and unpredictable to changes and there are plural and conflictive interests. This paper aims to investigate the potencial for such interdisciplinary and intercultural approach to develop a comprehensive and constructive multiscale and multiobjetive process of land degradation assessment in semiarid agro-ecosystems. Since the overall process is still on going, the research, applied to a case study in Nicaragua, describes and reflects on the experience through the first two years of work. The article argues that the integration between scientific and lay knowledge allows facing the uncertainties and ignorance in understanding complex systems and main processes of change, to propose and validate research hypothesis and to lead to both accurate and relevant assessment of land degradation. The participatory approach, using methods from a variety of disciplines, attempts to capture the plurality of relevant actors, with different objectives, values and representations of future, in order to assure quality of the process. Finally, the paper illustrates the usefulness of scenario analysis to explore the "arenas" of conflicts and negotiation between researchers, actors and decision makers on alternative management and development policies options

Análisis de las empresas de base tecnológica de un parque científico y tecnológico basado en técnicas de redes sociales

Ponencia presentada en el XV Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos celebrado en Huesca, 6-8 de julio de 2011Innovation needs of enterprises are diverse, complex and multidisciplinary. An overview of what companies are doing and what they need to innovate would be a great help to redirect research efforts and technology transfer. Taking as a case of study the technology-based firms belonging to a Science and Technology Park, techniques based on social network analysis (SNA) have been developed, along with semantic search techniques and surveys, to learn about subjects that are innovating, business networking and to predict the companies or institutions that have a potential role as a tractor element. Moreover, partnerships between business and their authority are easily understood through the graphical format.Las necesidades de innovación de las empresas son muy variadas, complejas y multidisciplinares. Disponer de una visión panorámica de qué están haciendo las empresas y qué necesitan para poder innovar sería una gran ayuda para redirigir los esfuerzos de investigación y transferencia tecnológica. Tomando como caso de estudio las empresas de base tecnológica pertenecientes a un Parque Científico y Tecnológico se han desarrollado técnicas basadas en el análisis de redes sociales (SNA), junto con técnicas de búsqueda semántica y encuestas, para conocer los temas sobre los que están innovando, las redes empresariales que se han formado y para pronosticar las empresas o instituciones que tienen una capacidad potencial de ser cabezas tractoras de la innovación. Además, las relaciones de colaboración entre las empresas y su influencia en la red son fácilmente comprensibles gracias al formato de representación gráfica