Funktsiya-xulq-atvori ontologiyasi - Function-Behaviour-Structure ontology

The Funktsiya-xulq-atvori ontologiyasi - yoki qisqasi, FBS ontologiyasi - qo'llaniladigan ontologiya dizayn ob'ektlari, ya'ni bo'lgan yoki bo'lishi mumkin bo'lgan narsalar ishlab chiqilgan. Funktsiya-xatti-tuzilish ontologiyasi uchta ontologik toifadagi dizayn ob'ektlarini kontseptsiyalashtiradi: funktsiya (F), xulq-atvor (B) va tuzilish (S). FBS ontologiyasi ishlatilgan dizayn fanlari aniq tadbirlar majmui sifatida loyihalashtirish jarayonini modellashtirish uchun asos sifatida. Ushbu maqola Jon S. Gero va uning hamkasblari tomonidan taklif qilingan tushunchalar va modellar bilan bog'liq. Shu kabi g'oyalar boshqa tadqiqotchilar tomonidan mustaqil ravishda ishlab chiqilgan.[1][2][3]

Umumiy nuqtai

Funktsiya-xulq-atvori ontologiyasini tashkil etuvchi ontologik toifalarga quyidagicha ta'rif berilgan:[4][5]

  • Funktsiya (F): the teleologiya dizayn maqsadi (maqsadi). Masalan, a funktsiyalari turbo zaryadlovchi dvigatelning quvvatini oshirishni, ishonchliligini va arzonligini ta'minlashni o'z ichiga oladi.
  • Xulq-atvor (B): dizayn ob'ekti tuzilishidan olinadigan atributlar. Masalan, turbochargatorning xatti-harakatlari kabi atributlarni o'z ichiga oladi havo massasi oqimi, samaradorlik koeffitsienti, issiqlik quvvati va vazni.
  • Tuzilishi (S): dizayn ob'ektining tarkibiy qismlari va ularning o'zaro aloqalari. Turbocharger misolida struktura turbocharger komponentlarini o'z ichiga oladi (kompressor, turbin, mil va boshqalar) va ularning fazoviy o'lchamlari, o'zaro bog'liqligi va materiallari.

Uchta ontologik toifalar o'zaro bog'liq: Funktsiya xulq-atvor bilan, xatti-harakatlar esa tuzilish bilan bog'liq. Funktsiya va tuzilish o'rtasida bog'liqlik yo'q.

Loyihalashning ontologik modellari

Funktsiya-xatti-tuzilma ontologiyasi ikkita loyihalash uchun asos bo'lib xizmat qiladi: FBS doirasi va uning kengayishi, joylashgan FBS ramkasi. Ular funktsiya, xulq-atvori va tuzilishi va ularning kichik sinflari o'rtasidagi o'zgarish sifatida loyihalash jarayonini aks ettiradi.

Funktsiya-xatti-tuzilish doirasi

FBS doirasining asl nusxasi Jon S. Gero tomonidan 1990 yilda nashr etilgan.[6] U uchta ontologik toifani aniqlab berish orqali FBS ontologiyasini loyihalashtirish jarayoniga tatbiq etadi. Ushbu artikulyatsiyada xatti-harakatlar (B) ixtisoslashgan kutilgan xatti-harakatlar (Bo) ("kerakli" xatti-harakatlar) va tuzilishdan kelib chiqadigan xatti-harakatlar (Bs) ("haqiqiy" xatti-harakatlar). Bundan tashqari, mavjud ontologik toifalar ustiga yana ikkita tushuncha kiritilgan: talablar (R) dizaynerning tashqarisidan kelgan mijozning niyatlarini ifodalaydi va tavsif (D) dizayner tomonidan yaratilgan dizayn tasvirini aks ettiradi. Ushbu qo'shimchalar asosida FBS doirasi loyihalashda asosiy deb topilgan sakkizta jarayonni taklif qiladi,[4][7] xususan:

Funktsiya-xatti-tuzilish doirasini aks ettiruvchi rasm.
Funktsiya-xatti-tuzilish doirasi
  1. Formulyatsiya: talablarni funktsiyaga o'zgartirib, muammoli maydonni shakllantiradi davlat maydoni (R → F) va funktsiyalarni xatti-harakat holatiga aylantirish (F → Be).
  2. Sintez: xatti-harakatlar holati makonini kutish asosida tuzilmani hosil qiladi (Be → S).
  3. Tahlil: tuzilgan strukturadan xulq-atvorni oladi (S → Bs).
  4. Baholash: kutilgan xatti-harakatni strukturadan kelib chiqadigan xatti-harakatlar bilan taqqoslaydi (Be-Bs).
  5. Hujjatlar: tuzilishga asoslangan dizayn tavsiflarini ishlab chiqaradi (S → D).
  6. Reformatsiya turi 1: strukturani qayta sharhlash asosida (S → S ’) tuzilish holati makonini o'zgartiradi.
  7. Reformatsiya turi 2: tuzilmani qayta talqin qilish asosida (S → Be ’) xulq-atvor holati makonini o'zgartiradi.
  8. Reformatsiya turi 3: tuzilmani qayta talqin qilish va kutilgan xatti-harakatlarni keyinchalik qayta shakllantirish asosida (S → F ’Be orqali) funktsiya holatini o'zgartiradi.

Misol

FBS doirasidagi sakkizta asosiy jarayon turbochargichni loyihalash jarayoni yordamida tasvirlangan.

  1. Formulyatsiya: Turbo quvvatlovchi uchun tashqi talablar (R) dizayner tomonidan (F) funktsiyalar sifatida talqin qilinadi, shu jumladan dvigatelning quvvatini oshirish. Keyinchalik ushbu funktsiyani bajarishi kutilgan xatti-harakatlar to'plami (Be) ishlab chiqariladi. Ular qatoriga dvigatel tezligi uchun havo massasi oqimi va samaradorlik nisbati kiradi.
  2. Sintez: kutilgan xatti-harakatlar (Be) asosida kompressor, turbin, yadro yig'ilishi, o'q va ularning o'zaro bog'liqligi kabi tarkibiy qismlarni o'z ichiga olgan tuzilma (S) ishlab chiqariladi. Bunga ularning geometriyasi va materiallari ham kiradi.
  3. Tahlil: Tuzilma (S) ishlab chiqarilgandan so'ng, ushbu tuzilishga asoslanib, "haqiqiy" xatti-harakatlar (B) paydo bo'lishi mumkin. Bunga prototiplarning fizikaviy sinovlari (masalan, havo massasi oqimini o'lchash uchun) va hisoblash simulyatsiyalari (masalan, issiqlik harakatlarini hisoblash uchun) kirishi mumkin.
  4. Baholash: Turbochargatorning "haqiqiy" xatti-harakatlari (B) kutilayotgan xatti-harakatlar bilan taqqoslanadi (Be), hozirgi turbochargich dizayni talabga muvofiq ishlashini baholash uchun.
  5. Hujjatlar: Turbocharger dizayni (D) tavsifini yaratish orqali hujjatlashtiriladi, odatda a SAPR modeli, (S) tuzilishga asoslangan.
  6. Reformatsiya turi 1: Dizayner turbinaning ichiga o'zgaruvchan toymasin halqa kabi yangi komponentni qo'shib, mumkin bo'lgan dizayn tuzilmalari (S) makonini o'zgartiradi.
  7. Reformatsiya turi 2: Dizayner kutilgan xatti-harakatlar maydonini o'zgartiradi (Be) havo massasi oqimini o'zgartirishga imkon beradigan yangi boshqaruv xatti-harakatini joriy qiladi. Bu o'zgaruvchan toymasin halqani loyihalash tuzilmasiga (S) kiritish natijasidir.
  8. Reformatsiya turi 3: Dizayner chiqindi harorati ko'tarilgan dvigatel ehtiyojlarini qondirish uchun moslashtirish orqali funktsiya maydonini (F) o'zgartiradi. Bu mavjud dizayn materiallari (S) ning yuqori issiqlik quvvatini (Be) kashf etishga asoslangan.

Joylashgan funktsiya-xatti-harakatlar tuzilishi doirasi

Joylashgan FBS doirasi 2000 yilda Jon S. Gero va Udo Kannengiesser tomonidan ishlab chiqilgan[7] rolini aniq egallash uchun FBS ramkasining kengaytmasi sifatida joylashgan bilish yoki dizayndagi joylashuv.[8][9]

Joylashuv

FBS-ning asosini tashkil etuvchi asosiy taxmin shundan iboratki, loyihalash uch olamning o'zaro ta'sirini o'z ichiga oladi: tashqi dunyo, izohlanadigan dunyo va kutilayotgan dunyo. Ular quyidagicha ta'riflanadi:[4][5][7]

  • Tashqi dunyo: "tashqi" dunyodagi narsalarni o'z ichiga oladi (masalan, dizaynerning jismoniy muhitida)
  • Sharhlangan dunyo: dizaynerning tashqi dunyo bilan o'zaro ta'siri natijasida hosil bo'lgan tajribalar, idrok va tushunchalarni o'z ichiga oladi
  • Kutilayotgan dunyo: dunyoning hozirgi holati to'g'risidagi maqsadlar va gipotezalarga asoslangan dizayner harakatlarining natijalarini kutishlarini o'z ichiga oladi

Uch dunyo o'zaro ta'sirning to'rtta sinfi bilan o'zaro bog'liq:

  • Tafsir: tashqi dunyoda sezilgan o'zgaruvchilarni izohlanadigan dunyo ichidagi o'zgaruvchilarga o'zgartiradi
  • Diqqatni jamlash: sharhlangan dunyodagi o'zgaruvchilar to'plamlarini tanlaydi va ularni kutilgan dunyoda maqsadlar sifatida ishlatadi
  • Amal: kutilayotgan dunyoni tashkil etuvchi maqsadlar va gipotezalarga muvofiq tashqi dunyoni o'zgartiradi
  • Konstruktiv xotira: o'tmishdagi tajribalarni qayta izohlash natijasida xotiralar hosil qiladi. U inson xotirasining konstruktivistik modeliga asoslanadi.[10] unda aks ettirish orqali yangi xotiralar hosil bo'ladi[8]

Joylashuv va FBS birlashtirilgan

Joylashgan FBS ramkasi ontologik toifalarni quyidagi tarzda ixtisoslashtirib, joylashuvning uch dunyo modelini asl FBS ramkasi bilan birlashtirish natijasidir:[4][5][7]

  • Femen: kutilayotgan funktsiya
  • Fmen: izohlangan funktsiya
  • Fe: tashqi funktsiya
  • FRe: funktsiyaga tashqi talablar
  • Bo'lingmen: kutilgan xatti-harakatlar
  • Bmen: izohlangan xatti-harakatlar
  • Be: tashqi xatti-harakatlar
  • BRe: xulq-atvorga tashqi talablar
  • Semen: kutilayotgan tuzilma
  • Smen: izohlangan tuzilish
  • Se: tashqi tuzilish
  • SRe: tuzilishga tashqi talablar
Funktsiya-xatti-harakatlar tuzilishi doirasini aks ettiruvchi rasm.
Joylashgan funktsiya-xatti-harakatlar tuzilishi doirasi

Ushbu ixtisoslashtirilgan ontologik toifalarni 20 ta jarayon birlashtiradi. Ular FBS doirasidagi sakkizta asosiy jarayonlarni ishlab chiqadilar va kengaytiradilar, loyihalashning joylashuviga nisbatan ko'proq tavsiflovchi kuch beradilar.

  1. Formulyatsiya: funktsiya holati fazosi (joylashtirilgan Funktsiya-xulq-atvor tuzilishi doirasini aks ettiruvchi rasmdagi 7-jarayon), xatti-harakat holati (8 va 10-jarayonlar) va tuzilish holati (9-jarayon) nuqtai nazaridan dizayn holati makonini hosil qiladi. . Bu funktsiya (1-jarayon), xulq-atvor (2-jarayon) va tuzilishga (3-jarayon) nisbatan tashqi talablarni izohlashga va funktsiya (4-jarayon), xulq-atvor (5-jarayon) va tuzilma xotiralarini tuzishga asoslangan. (6-jarayon).
  2. Sintez: tuzilish holatidagi nuqta bo'lgan dizayn echimini ishlab chiqaradi (11-jarayon) va ushbu echimning tashqi ko'rinishi (12-jarayon).
  3. Tahlil: sintezlangan tuzilmani sharhlaydi (13-jarayon) va shu tuzilishdan xulosa chiqaradi (14-jarayon).
  4. Baholash: kutilgan xatti-harakatni talqin qilingan xatti-harakatlar bilan taqqoslaydi (15-jarayon).
  5. Hujjatlar: tuzilish (12-jarayon), xulq-atvor (17-jarayon) va funktsional (18-jarayon) jihatidan bo'lishi mumkin bo'lgan dizaynning tashqi ko'rinishini ishlab chiqaradi.
  6. Reformatsiya turi 1: yangi yoki o'zgartirilgan tuzilish holati maydonini hosil qiladi (9-jarayon). Ushbu qayta ishlashning potentsial drayverlariga 3, 6 va 13 jarayonlar kiradi.
  7. Reformatsiya turi 2: yangi yoki o'zgartirilgan xatti-harakatlar holati maydonini hosil qiladi (8-jarayon). Ushbu qayta tuzishning potentsial drayverlariga 2, 5, 14 va 19 jarayonlar kiradi.
  8. Reformatsiya turi 3: yangi yoki o'zgartirilgan funktsiya holati maydonini hosil qiladi (7-jarayon). Ushbu qayta ishlashning potentsial drayverlariga 1, 4, 16 va 20 jarayonlar kiradi.

Ilovalar

FBS ontologiyasi bir qator dizayn fanlari, shu jumladan muhandislik dizayni, arxitektura, qurilish va dasturiy ta'minotni loyihalash (dizayn natijalari) va dizayn jarayonlarini (loyihalash faoliyati) modellashtirish uchun asos sifatida ishlatilgan.[11][12][13][14][15][16][17] FBS ontologiyasi to'liqligi nuqtai nazaridan muhokama qilingan bo'lsa-da,[18][19][20][21] bir nechta tadqiqot guruhlari uni o'ziga xos domenlarning ehtiyojlariga mos ravishda kengaytirdilar.[22][23][24][25][26][27][28]Bundan tashqari, u kodlash uchun sxema sifatida ishlatilgan va xulq-atvor tadqiqotlarini tahlil qilish dizaynerlar.[29][30][31][32][33]

Izohlar

  1. ^ Umeda va boshq. (1990)
  2. ^ Chandrasekaran va Jozefson (2000)
  3. ^ Bhatta va Goel (1994)
  4. ^ a b v d Gero va Kannengiesser (2004)
  5. ^ a b v Gero va Kannengiesser (2014)
  6. ^ Gero (1990)
  7. ^ a b v d Gero va Kannengiesser (2002)
  8. ^ a b Shon (1983)
  9. ^ Klansi (1997)
  10. ^ Devi (1896)
  11. ^ Deng (2002)
  12. ^ Kristof va boshq. (2010)
  13. ^ Kleyton va boshq. (1999)
  14. ^ Kruchten (2005)
  15. ^ Xovard va boshq. (2008)
  16. ^ Yan (1993)
  17. ^ Kolombo va boshq. (2007)
  18. ^ Galle (2009)
  19. ^ Dorst va Verma (2005)
  20. ^ Vermaas va Dorst (2007)
  21. ^ Ralf (2010)
  22. ^ Cascini va boshq. (2013)
  23. ^ Uflacker and Zeier (2008)
  24. ^ Cebrian-Tarrason va boshq. (2008)
  25. ^ Gu va boshq. (2012)
  26. ^ Eichhoff va Maass (2011)
  27. ^ Russo va boshq. (2012)
  28. ^ Begoli, Edmon (2014 yil may). Amaliy xulq-atvorni tahlil qilishga asoslangan ko'rsatmalar uchun protsessual-asosli arxitektura (1 nashr). Noksvill, Tennessi, AQSh: Tennessi universiteti, Noksvill. 44-79 betlar. Olingan 14 oktyabr 2017.
  29. ^ Tszyan (2012)
  30. ^ Kan (2008)
  31. ^ Kan va Gero (2009)
  32. ^ McNeill (1998)
  33. ^ Lammi (2011)

Adabiyotlar

  • Bhatta S.R. va Goel A.K. (1994) "Dizayn tajribalaridan fizik printsiplarni model asosida kashf etish", Muhandislik dizayni, tahlil qilish va ishlab chiqarish uchun sun'iy aql, 8(2), pp. 113–123.
  • Cascini G., Fantoni G. va Montagna F. (2013) "FBS doirasidagi ehtiyojlar va talablarning ahvoli", Dizayn tadqiqotlari, 34(5), 636-662 betlar.
  • Cebrian-Tarrason D., Lopez-Montero J.A. va Vidal R. (2008) "OntoFaBeS: FBS tizimiga asoslangan ontologik dizayn", CIRP Dizayn Konferentsiyasi 2008 yil, Tvente universiteti.
  • Chandrasekaran B. va Josephson JR (2000) "Qurilmani namoyish qilishdagi funktsiya", Kompyuterlar bilan muhandislik, 16(3-4), 162-177 betlar.
  • Kristof F., Bernard A. va Coatanéa É. (2010) "RFBS: kontseptual dizayni bilimlarini namoyish etish modeli", CIRP Annals - ishlab chiqarish texnologiyasi, 59(1), 155-158 betlar.
  • Klansi, VJ (1997) Joylashgan bilish: inson bilimlari va kompyuter tasvirlari to'g'risida, Kembrij universiteti matbuoti, Kembrij. ISBN  0-521-44871-9.
  • Kleyton MJ, Teicholz P., Fischer M. va Kunz J. (1999) "Shakl, funktsiya va xatti-harakatlardan iborat virtual komponentlar", Qurilishda avtomatlashtirish, 8(3), 351-367-betlar.
  • Colombo G., Mosca A. va Sartori F. (2007) "Intellektual SAPR tizimlarini loyihalashga: ontologik yondashuv", Ilg'or muhandislik informatika, 21(2), 153-168 betlar.
  • Eichhoff J.R. va Maass W. (2011) "Dizayn bilimlarini namoyish etish va qayta ishlatish: savdo qo'ng'iroqlarini qo'llab-quvvatlash uchun ariza", Bilimga asoslangan va aqlli axborot va muhandislik tizimlari, LNCS 6881, Springer, 387-396 betlar.
  • Deng Y.M. (2002) "Kontseptual mexanik dizayndagi funktsiyalar va xatti-harakatlarning namoyishi", Muhandislik dizayni, tahlil qilish va ishlab chiqarish uchun sun'iy aql, 16(5), 343–362-betlar.
  • Devi J. (1896 yilda 1981 yilda qayta nashr etilgan) "Psixologiyada refleksli yoy tushunchasi", Psixologik sharh, 3, 357-370 betlar.
  • Dorst K. va Vermaas P.E. (2005) "Jon Geroning funktsiyalari-xulq-atvori-dizayn tuzilishi modeli: tanqidiy tahlil", Muhandislik dizayni bo'yicha tadqiqotlar, 16(1-2), 17-26 betlar.
  • Galle P. (2009) "Geroning FBS dizaynining ontologiyasi", Dizayn tadqiqotlari, 30(4), 321-339 betlar.
  • Gero J.S. (1990) "Dizayn prototiplari: dizayn uchun bilimlarni taqdim etish sxemasi", AI jurnali, 11(4), 26-36 betlar.
  • Gero J.S. va Kannengiesser U. (2002) "Joylashgan funktsiya-xatti-tuzilish doirasi", Dizayndagi sun'iy aql '02, Kluwer Academic Publishers, Dordrext, 89-104 betlar.
  • Gero J.S. va Kannengiesser U. (2004) "Joylashgan funktsiya-xatti-tuzilish doirasi", Dizayn tadqiqotlari, 25(4), 373-391-betlar.
  • Gero J.S. va Kannengiesser U. (2014) "Dizaynning funktsional-xatti-tuzilishi ontologiyasi", A. Chakrabarti va L.T.M. Baraka (tahrir) Dizayn nazariyalari va modellari antologiyasi, Springer, 263-283 betlar.
  • Gu C.-C., Xu J., Peng Y.-H. va Li S. (2012) "Kontseptual dizaynda funktsional bilimlarni namoyish etish uchun FCBS modeli", Muhandislik dizayni jurnali, 23(8), 577-596 betlar.
  • Xovard TJ, Kulli SJ va Dekoninck E. (2008) "Ijodiy dizayn jarayonini muhandislik dizayni va kognitiv psixologiya adabiyotini birlashtirish orqali tavsiflash", Dizayn tadqiqotlari, 29(2), 160-180 betlar.
  • Jiang H. (2012) "Dizaynerlik bo'yicha katta talabalarning mahsulotlarini kontseptual loyihalash faoliyatini tushunish", doktorlik dissertatsiyasi, Singapur Milliy universiteti, Singapur.
  • Kan J.W.T. (2008) "Dizayn protokollarini o'rganishning miqdoriy usullari", doktorlik dissertatsiyasi, Sidney universiteti, Sidney.
  • Kan J.W.T. va Gero J.S. (2009) "Dizayn protokoli tadqiqotlarida semantik dizayn ma'lumotlarini olish uchun FBS ontologiyasidan foydalanish", J. McDonnell va P. Lloyd (tahr.) Haqida: Loyihalash. Dizayn uchrashuvlarini tahlil qilish, CRC Press, 213–229 betlar.
  • Kruchten P. (2005) "Funktsiya-xatti-tuzilish doirasidagi dasturiy ta'minotni loyihalashtirish", IEEE dasturiy ta'minoti, 22(2), 52-58 betlar.
  • Lammi M.D. (2011) "O'rta maktab o'quvchilarining muhandislik dizaynida fikrlash tizimlarini funktsional-xatti-tuzilish (FBS) doirasi orqali tavsiflash", Doktorlik dissertatsiyasi, Yuta shtati universiteti, Logan.
  • McNeill T. (1998) "Kontseptual elektron dizayn anatomiyasi", Doktorlik dissertatsiyasi, Janubiy Avstraliya universiteti, Adelaida.
  • Ralf P. (2010) "Dasturiy ta'minotni loyihalashning ikkita nazariyasini taqqoslash", Dizayn fanini tadqiq qilish bo'yicha global istiqbollar, LNCS 6105, Springer, 139-153 betlar.
  • Russo D., Montecchi T. va Ying L. (2012) "Patent texnologiyasini uzatish uchun funktsional asosda qidirish", ASET 2012 xalqaro dizayn texnik konferentsiyalari va kompyuterlari va muhandislik konferentsiyasidagi ma'lumotlar to'plami IDETC / CIE 2012, 2012 yil 12-15 avgust, Chikago, IL, DETC2012-70833.
  • Schön D.A. (1983) Reflektiv amaliyotchi: Professionallar amalda qanday fikrda, Harper Kollinz, Nyu-York. ISBN  0-465-06874-X.
  • Uflacker M. va Zeier A. (2008) "Foydalanuvchiga asoslangan dasturiy ta'minotni loyihalashtirish uchun funktsional-xatti-harakatlar tuzilmasini kengaytirish", Dizayn hisoblash va bilish '08, Springer, 241–259 betlar.
  • Umeda Y., Takeda H., Tomiyama T. va Yoshikava H. (1990) "Funktsiyasi, xulq-atvori va tuzilishi", Sun'iy aqlning muhandislikda qo'llanilishi V, Jild 1, 177-194 betlar.
  • Vermaas P.E. va Dorst K. (2007) "Jon Geroning FBS-modelining kontseptual asoslari va dizayn metodologiyasining tavsiflovchi maqsadlari to'g'risida", Dizayn tadqiqotlari, 28(2), 133-157 betlar.
  • Yan M. (1993) "Dizayn bilimlarini funktsiya, xatti-harakatlar va tuzilmalar tarmog'i sifatida namoyish etish", Dizayn tadqiqotlari, 14(3), 314-329-betlar.