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

Modelo del proceso de diseño para el desarrollo de un Sistema Computacional de Asistencia al Diseño

Ponencia presentada en el VIII Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos celebrada en Bilbao en el año 2004One of the most interesting topics to enhance CAD systems consists of developing tools that further assist the designer during the conceptual phase. Those tools work in an interactive way. Two of the more broadly accepted computational models to assist design are: - The model proposed by Takeda and his colleagues, which models and makes use of different types of knowledge and reasoning, mainly the deductive and abductive reasoning types. - Chakrabarti’s model, in which a set of alternative solutions are synthesised to satisfy some initial functions of the problem, at the same time that they are used to check those functions. By doing so, co-evolution in the design process is achieved. With the aim to provide new insights into the development of computational tools that will further assist designers, an analysis of the most important characteristics of these models is done. As a result, the basis for a design process model, integrating Takeda’s and Chakrabarti’s models, is presented. The proposed model also includes the most recent experimental findings about the design process.Una de las líneas de interés en la mejora de los sistemas de Diseño Asistido por Ordenador (CAD) consiste en obtener herramientas que asistan en mayor medida al diseñador durante la fase de diseño conceptual, interactuando con éste. Dos de los modelos computacionales de asistencia al diseño que mayores avances están consiguiendo son: - El modelo computacional de Takeda y sus colaboradores, basado en el modelado y uso de diversos tipos de conocimiento y de razonamiento, principalmente el razonamiento deductivo y el abductivo; - El modelo basado en razonamiento funcional de Chakrabarti, en el que se parte de algunas de las funciones iniciales del problema, para las que se sintetiza un conjunto de alternativas, que son utilizadas a su vez para revisar las funciones, procediendo así de forma recursiva para conseguir la co-evolución del proceso de diseño. Con el fin de establecer nuevas propuestas para el desarrollo de herramientas computacionales que supongan una mayor asistencia al diseñador, se ha hecho un análisis de las características más importantes de estos modelos. Como resultado se presentan las bases de un modelo del proceso de diseño que fusiona los modelos desarrollados por Takeda y Chakrabarti y en el que también se consideran los resultados experimentales más recientes sobre el proceso de diseño

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

Heuristic guidelines to support conceptual design

The creativity or unforeseeable nature of the design process, especially during the conceptual phase, makes it difficult to apply current design methodologies to aid designers and help them to reach a conceptual solution in an effective manner. In this paper we present some guidelines, based on experimental data about the evolution of the design process, with which to improve the effectiveness of the conceptual phase, above all as regards finding solutions. Here, effectiveness is taken as meaning quickly reaching a design solution that satisfies the requirements of the problem. Some of the guidelines obtained allow the effectiveness of a designer or a group of designers to be enhanced and are oriented towards controlling the divergence and convergence of the design space. Some guidelines for the development of interactive computer systems to aid designers are also put forwar

Estudio sobre las herramientas de TRIZ para determinar su utilidad en la automatización con el diseño funcional

Ponencia presentada en el XIII Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos celebrado en Badajoz , 8-10 de julio de 2009TRIZ is the Russian acronym for the Theory of Inventive Problem Solving (TIPS). It emerges from the study of hundreds of thousands patents, and it consists on a set of model-based tools for idea and innovation solutions generation, in order to solve problems. These tools have a creative and innovative potential that can be used for designers by means of Computer Aided Inventing (CAI) tools. The present work shows a study over different TRIZ tools and their capacity to be automated in design process, through a Knowledge Based System (KBS) based on the Behaviour-driven Function-Environment-Structure (B-FES) framework, and aided by NIST functional basis and B-Cube model terminologies.TRIZ, acrónimo ruso para la Teoría de Resolución de Problemas Inventivos, surge del estudio de cientos de miles de patentes y consiste en un conjunto de herramientas basadas en modelos para la generación de ideas y soluciones innovadoras para resolver problemas. Estas herramientas contienen un potencial creativo e innovador que puede ser aprovechado por los diseñadores a través de las herramientas de invención asistida por ordenador, CAI (Computer Aided Inventing). El presente trabajo presenta un estudio sobre diferentes herramientas de TRIZ y su capacidad para lograr su automatización en el proceso de diseño, a través de la vinculación con un KBS (Knowledge Based System) basado en el esquema B-FES (Behaviour-driven Function-Environment-Structure), auxiliado de las terminologías de las functional basis del NIST y del modelo B-Cube

Vinculación de TRIZ con el diseño funcional

Ponencia presentada en el XI Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos celebrado en Lugo en el año 2007The use of TRIZ tools in Computer Aided Inventing (CAI) is current hot topic. The Integration TRIZ in synthesis computational models has been the study object of many researchers. While there exist a large number of studies discussing a theoretical way to integrate TRIZ creativity with semantic knowledge in order to provide assistance in the design phase, few researches have sought to put a model into practice. Several studies describe proposals of CAI models based on the architecture of a system from the TRIZ viewpoint, as well as proposals to allow its integration through topological optimization systems. The present study aims to go a step further than previous attempts to combine existing TRIZ software with Knowledge Based Engineering (KBE) semantic tools. The purpose of our work is to establish a relation between generic taxonomies of engineering functions and flows and TRIZ taxonomies as a first step in the creation of a library of TRIZ-based algorithms for generating and evaluating solutions that consider the product lifecycle. This library should also allow its integration into a KBE system through a Function-Behaviour-Structure (FBS) framework.El uso de herramientas de TRIZ en Invención Asistida por Ordenador (Computer Aided Inventing, CAI) es un tema de máxima actualidad. La integración de TRIZ en modelos de síntesis computacional ha sido objeto de estudio de diversos investigadores. Mientras que la mayor parte de estos estudios discuten la forma de integrar la creatividad de TRIZ con el conocimiento semántico de un modo teórico con la finalidad de asistir en la fase de diseño, muy pocas investigaciones han intentado poner dichos modelos en práctica. Varios estudios describen propuestas de un modelo CAI basado en la arquitectura de un sistema desde el punto de vista de TRIZ, así como propuestas para permitir su integración a través de sistemas de optimización topológica. El presente estudio pretende ir un paso más allá de los intentos previos para combinar el software existente de TRIZ con las herramientas semánticas de la Ingeniería Basada en el Conocimiento (Knowledge Based Engineering, KBE). El propósito de el presente trabajo es el de establecer una relación entre las taxonomías genéricas de funciones y flujos de ingeniería y las taxonomías de TRIZ como primer paso en la creación de una librería de algoritmos basados en TRIZ para generar y evaluar soluciones que tomen en consideración el ciclo de vida del producto, y que al mismo tiempo permita ser integrada en un sistema KBE a través de un marco Función-Comportamiento-Estructura (Function-Behaviour-Structure, FBS)

Integración de principios inventivos de TRIZ en sistema de diseño conceptual asistido por ordenador (CAD)

Ponencia presentada en el IX Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos celebrado en Málaga en el año 2005The work presented proposes the integration of TRIZ inventive principles as criteria for searching design alternatives in functional reasoning CACD systems. This approach enhances the exploration of different kinds of solutions and stimulates designers’ creativity by means of a synthesis process oriented by inventive principles, thus implementing aspects concerning CAI systems in an initial divergent scheme in order to guide the designer to search for more innovative alternatives.Este trabajo propone la integración de los principios inventivos de TRIZ como criterio de búsqueda de alternativas en sistemas CACD basados en razonamiento funcional con el fin de ampliar las posibilidades de explorar distintas soluciones y de estimular la creatividad del diseñador. La aproximación presentada permite explorar distintas alternativas mediante un proceso de síntesis orientado por los principios inventivos, implementado así parte de la filosofía de los sistemas de invención asistida por ordenador (CAI) en un esquema inicial divergente, para guiar al diseñador a la búsqueda de alternativas que acerquen a la innovación

Taxonomías de comportamientos humanos en el modelo B-Cube

Ponencia presentada en el XIV Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos celebrado en Madrid, 30 de junio, 1 y 2 de julio de 2010Functional design has been broadly used in all engineering fields, but nowadays it has been revealed as a useful tool both for enterprise design and organization, and project management and direction. The FBS framework has been established as one of the most effectives and extended ones for including all parts that characterize functional design: functions, behaviours, and structures. Authors propose B-Cube model in order to represent and manipulate knowledge within this framework. This model proposes a three-dimensional approach that uses definitions as behaviour’s concepts, and it has been tested in tangible objects design. But quantity of knowledge in universe is immense, almost infinite. In order of being able to manage this knowledge, each different branch of science has developed its own particular system, and multitude of vocabularies have been elaborated for structuring the specific parts of knowledge. One special kind of classification commonly used is a taxonomy, a set of concepts and relationships hierarchically arranged and classified in classes and sub-classes. The present work shows a study over human’s behaviour taxonomies with the aim of pointing the optimal for representing the needed levels of FBS framework for functional design through B-Cube model.El diseño funcional ha sido ampliamente utilizado en todos los campos de la ingeniería, pero actualmente se ha revelado también como una herramienta útil tanto para el diseño y organización de empresas, como para la gestión y dirección de proyectos. El marco FBS se ha establecido como uno de los más eficaces y extendidos para englobar las partes que caracterizan el diseño funcional: funciones, comportamientos y estructuras. Con el objeto de representar y manipular el conocimiento dentro de este marco, los autores proponen el modelo B-Cube, un nuevo enfoque para el diseño funcional a través del marco FBS que propone un planteamiento tridimensional que utiliza definiciones a modo de conceptos de los comportamientos, ya probado en el diseño de objetos tangibles. Pero la cantidad de conocimiento existente en el universo es inmensa, casi infinita. Para poder ser capaces de gestionar dicho conocimiento cada rama diferente de las ciencias ha desarrollado sus sistemas particulares, y multitudes de vocabularios han sido elaborados para estructurar una parte específica del conocimiento. Un tipo especial de clasificación muy utilizado son las taxonomías, conjuntos de conceptos y relaciones organizados jerárquicamente, clasificados en clases y subclases. El presente trabajo presenta un estudio sobre las taxonomías del comportamiento humano con el objeto de señalar cuál o cuáles de ellas son las óptimas para representar los niveles necesarios del marco FBS para el diseño funcional a través del modelo B-Cube

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