Knowledge-based engineering: differenze tra le versioni

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La '''Knowledge-based engineering''' ('''KBE''') è una disciplina che trae le sue origini sia dal mondo [[CADComputer-aided design|Computer-Aided Design]] (CAD) che dai sistemi [[Knowledge base|Knowledge Based]], ma ha varie definizioni e applicazioni a seconda del contesto. Nelle prime applicazioni si trattava sostanzialmente di strumenti di supporto alla progettazione in generale. Il successo dei primi prototipi di KBE è stato notevole, tanto da portare il KBE ad essere considerato un elemento fondamentale per la progettazione generativa, con molte aspettative in termini di miglioramento delle prestazioni per tutti i processi di progettazione che presentino limitato intervento umano<ref>{{citecita web|titletitolo=Knowledge Based Engineering|url=http://www.technosoft.com/kbe.php|websitesito=technosoft.com|publishereditore=Technosoft|accessdateaccesso=5 Julyluglio 2014}}</ref>.

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==Panoramica==

La Knowledge Based Engineering (KBE) rappresenta l'applicazione tecnologica della visione e della strategia di [[Knowledge Management]], relativa all'engineering. La KBE offre ai progettisti gli strumenti per acquisire e riutilizzare la conoscenza multidisciplinare in modo integrato, al fine di ridurre tempi e costi di progettazione, automatizzare operazioni ripetitive ed essere di supporto in attività di ''[[Conceptual design]]''.

Fornisce ai progettisti gli strumenti per accedere in modo virtuale alle loro idee, modellare il prodotto in modo multidisciplinare, modificare le geometrie e supportare nell'indagine di diversi scenari "what-if" nell'ambito della progettazione. Uno dei suoi scopi, infatti, è di connettere Knowledge Management e automazione della progettazione. In particolare, la capacità di utilizzare regole per generare disegni meccanici, costituisce un importante elemento di collegamento tra diversi sistemi aziendali ([[Gestione del ciclo di vita del prodotto|PLM]], CAD, [[Enterprise Resource Planning|ERP]])<ref>{{citecita web|titletitolo=What Distinguishes KBE from Automation|last1cognome1=Prasad|first1nome1=Brian|url=http://legacy.coe.org/newsnet/Jun05/knowledge.cfm|archive-urlurlarchivio=https://web.archive.org/web/20120324223130/http://legacy.coe.org/newsnet/Jun05/knowledge.cfm|archive-datedataarchivio=24 Marchmarzo 2012|publishereditore=coe.org|accessdateaccesso=3 Julyluglio 2014}}</ref>.

==Storia==

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Come molte altre innovazioni, anche la KBE, dopo un fulgido inizio, dovette fronteggiare un periodo di declino. Tra le cause principali di questo declino vanno sicuramente citate le aspettative sproporzionate e l'infrastruttura tecnologica inadeguata. Vi furono comunque sufficienti casi di successo da mantenere vivo l'interesse fino al 1990.

Durante gli anni '90 la KBE ha continuato ad esistere in una specifica nicchia, grazie a metodologie "Object-Oriented" e sistemi sufficientemente avanzati da permettere il raggiungimento di obiettivi minori.

{{chiarire|Attualmente|quando?}}, soprattutto grazie alle nuove tecnologie (web a [[banda larga]], [[Cloud Computing]]), la KBE è tornata ad essere di grande attualità e costituisce un elemento di supporto fondamentale per PLM e ambiente CAx nell'automazione dei processi aziendali<ref>{{citecita booklibro|last1cognome1=Spooner|first1nome1=David|titletitolo=On Object-Oriented Database Systems|chaptercapitolo=Towards an Object-Oriented Data Model for a Mechanical CAD Database System|journalrivista=On Object-Oriented Database Systems Topics in Information Systems|datedata=1991|pagespp=189–205189-205|doi=10.1007/978-3-642-84374-7_13|seriestrasmissione=Topics in Information Systems|isbn=978-3-642-84376-1}}</ref><ref>{{citecita web|last1cognome1=Switlik|first1nome1=John|titletitolo=Knowledge Based Engineering (KBE): Update|url=http://legacy.coe.org/newsnet/Oct05/index.cfm|websitesito=coe.org|publishereditore=COE|accessdateaccesso=6 Julyluglio 2014|archiveurlurlarchivio=https://web.archive.org/web/20120324223121/http://legacy.coe.org/newsnet/Oct05/index.cfm|archivedatedataarchivio=March24 24,marzo 2012|datedata=October–Novemberottobre–November 2005|url-statusurlmorto=unfit}}</ref><ref>{{citecita web|titletitolo=AI Winter|url=http://www.ainewsletter.com/newsletters/aix_0501.htm#w|websitesito=ainewsletter.com|publishereditore=ainewsletter|accessdateaccesso=6 Julyluglio 2014|quotecitazione=the AI Winter of the late 80s. The phrase was coined by analogy with "nuclear winter" - the theory that mass use of nuclear weapons would blot out the sun with smoke and dust, causing plunging global temperatures, a frozen Earth, and the extinction of humanity. The AI Winter merely caused the extinction of AI companies, partly because of the hype over expert systems and the disillusionment caused when business discovered their limitations.|archive-urlurlarchivio=https://web.archive.org/web/20131109201636/http://www.ainewsletter.com/newsletters/aix_0501.htm#w|archive-datedataarchivio=9 Novembernovembre 2013|url-statusurlmorto=deadsì}}</ref><ref>{{citecita journalpubblicazione|last1cognome1=Berners-Lee|url=http://www.cs.umd.edu/~golbeck/LBSC690/SemanticWeb.html|archiveurlurlarchivio=https://web.archive.org/web/20130424071228/http://www.cs.umd.edu/~golbeck/LBSC690/SemanticWeb.html|url-statusurlmorto=deadsì|pagespp=34–4334-43|issuenumero=5|volume=284|doi=10.1038/scientificamerican0501-34|datedata=May17 17,maggio 2001|first1nome1=Tim|journalrivista=Scientific American|titletitolo=The Semantic Web A new form of Web content that is meaningful to computers will unleash a revolution of new possibilities|last3cognome3=Lassila|first3nome3=Ora|last2cognome2=Hendler|first2nome2=James|archivedatedataarchivio=April24 24,aprile 2013}}</ref><ref>{{citecita journalpubblicazione|last1cognome1=Zhang|first1nome1=W.Y.|last2cognome2=Yun|first2nome2=J.W.|titletitolo=Exploring Semantic Web technologies for ontology-based modeling in collaborative engineering design|journalrivista=The International Journal of Advanced Manufacturing Technology|datedata=Aprilaprile 2008|volume=36|issuenumero=9–10|pagespp=833–843833-843|doi=10.1007/s00170-006-0896-5|s2cid=12420678}}</ref>.

== KBE e gestione del ciclo di vita del prodotto ==

Product Lifecycle Management (PLM) è la gestione del processo di produzione di qualsiasi settore che produce beni. Può coprire l'intero ciclo di vita del prodotto, dalla generazione dell'idea all'implementazione, consegna e smaltimento. KBE a questo livello si occuperà di problemi di prodotto di natura più generica rispetto a CAx. Un'area naturale di enfasi è sul processo di produzione; tuttavia, la gestione del ciclo di vita può coprire molte più questioni come la [[pianificazione aziendale]], il marketing, ecc. Un vantaggio dell'utilizzo di KBE è ottenere il ragionamento automatizzato e i servizi di gestione della conoscenza di un ambiente basato sulla conoscenza integrato con le molte esigenze diverse ma correlate della gestione del ciclo di vita. KBE supporta i processi decisionali coinvolti con la configurazione, le negoziazioni, il controllo, la gestione e una serie di altre aree, come l'ottimizzazione.

== KBE e CAx ==

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== KBE e gestione della conoscenza ==

Una delle più importanti tecnologie basate sulla conoscenza per KBE è la gestione della conoscenza. Gli strumenti di gestione della conoscenza supportano un repository ad ampio spettro, ovvero un repository in grado di supportare tutti i diversi tipi di artefatti di lavoro: disegni e note informali, tabelle di database di grandi dimensioni, oggetti multimediali e ipertestuali, ecc. le parti interessate collaborano alla progettazione e all'implementazione dei prodotti. Fornisce inoltre strumenti per automatizzare il processo di progettazione (ad esempio, regole) e per facilitare il riutilizzo<ref>{{citecita journalpubblicazione|last1cognome1=Sainter|first1nome1=P|titletitolo=PRODUCT KNOWLEDGE MANAGEMENT WITHIN KNOWLEDGE-BASEDENGINEERING SYSTEMS|journalrivista=Proceedings of DETC'00ASME 2000 Design Engineering Technical ConferenceAnd Computers and Information in Engineering Conference|datedata=Septembersettembre 10–13, 2000|url=https://www.academia.edu/167916|accessdateaccesso=4 Julyluglio 2014}}</ref>.

== Metodologia KBE ==

Lo sviluppo di applicazioni KBE riguarda i requisiti per identificare, acquisire, strutturare, formalizzare e infine implementare la conoscenza. Molte diverse cosiddette piattaforme KBE supportano solo la fase di implementazione, che non è sempre il principale collo di bottiglia nel processo di sviluppo KBE. Al fine di limitare il rischio associato allo sviluppo e alla manutenzione dell'applicazione KBE, è necessario fare affidamento su una metodologia appropriata per gestire la conoscenza e mantenerla aggiornata. Come esempio di tale metodologia KBE, il progetto dell'UE MOKA, "Metodologia e strumenti orientati alle applicazioni basate sulla conoscenza", propone soluzioni incentrate sulle fasi di strutturazione e formalizzazione, nonché collegamenti all'implementazione<ref>{{citecita web|titletitolo=MOKA: A Framework for Structuring and Representing Engineering Knowledge|url=http://web1.eng.coventry.ac.uk/moka/default.htm|publishereditore=Esprit Project|accessdateaccesso=5 Julyluglio 2014|archiveurlurlarchivio=https://web.archive.org/web/20040422143608/http://web1.eng.coventry.ac.uk/moka/default.htm|archivedatedataarchivio=April 22, aprile 2004|url-statusurlmorto=unfit}}</ref>.

Un'alternativa a MOKA consiste nell'utilizzare metodi di [[ingegneria della conoscenza]] generale che sono stati sviluppati per sistemi esperti in tutti i settori<ref>{{citationcita pubblicazione|last1cognome1=Kendal|first1nome1=S.L.|last2cognome2=Creen|first2nome2=M.|titletitolo=An introduction to knowledge engineering|yearanno=2007|publishereditore=Springer|___locationcittà=London|isbn=978-1-84628-475-5|oclc=70987401}}</ref>  o utilizzare metodologie di sviluppo software generali come [[Rational Unified Process]] o metodi Agile.

== Linguaggi per KBE ==

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=== Programmazione basata sulla conoscenza e programmazione procedurale ===

Un compromesso fondamentale identificato con la [[rappresentazione della conoscenza]] nell'intelligenza artificiale è tra potenza espressiva e computabilità. Come Levesque ha dimostrato nel suo articolo classico sull'argomento, più potente si progetta un formalismo di rappresentazione della conoscenza, più il formalismo si avvicinerà al potere espressivo della logica del primo ordine. Come ha dimostrato anche Levesque, più un linguaggio è vicino alla logica del primo ordine, più è probabile che consentirà il completamento di espressioni indecidibili o che richiedono una potenza di elaborazione esponenziale<ref>{{citecita booklibro|lastcognome=Levesque|firstnome=Hector|titletitolo=Reading in Knowledge Representation|yearanno=1985|publishereditore=Morgan Kaufmann|isbn=978-0-934613-01-9|pagep=[https://archive.org/details/readingsinknowle00brac/page/49 49]|author2autore2=Ronald Brachman|editorcuratore=Ronald Brachman and Hector J. Levesque|chaptercapitolo=A Fundamental Tradeoff in Knowledge Representation and Reasoning|quotecitazione=The good news in reducing KR service to theorem proving is that we now have a very clear, very specific notion of what the KR system should do; the bad new is that it is also clear that the services can not be provided... deciding whether or not a sentence in FOL is a theorem... is unsolvable.|chapter-url-access=registration|chapter-urlurlcapitolo=https://archive.org/details/readingsinknowle00brac/page/49}}</ref>. Nell'implementazione dei sistemi KBE, questo compromesso si riflette nella scelta di utilizzare potenti ambienti basati sulla conoscenza o ambienti di programmazione procedurali e orientati agli oggetti più convenzionali.

=== Standardizzazione e proprietà ===

Esiste un compromesso tra l'utilizzo di standard come STEM e linguaggi proprietari specifici del fornitore o dell'azienda. La standardizzazione facilita la condivisione delle conoscenze, l'integrazione e il riutilizzo. I formati proprietari (come CATIA) possono fornire un vantaggio competitivo e potenti funzionalità oltre l'attuale standardizzazione<ref>{{citecita web|last1cognome1=Wilson|first1nome1=Walter|titletitolo=A Language For Engineering Design|url=http://step.nasa.gov/pde2007/Lang_Eng_Design_Presentation_WWilson_pde2007.pdf|website=http://step.nasa.gov|publishereditore=Lockheed Martin|accessdateaccesso=4 Julyluglio 2014}}</ref>.

Genworks GDL, un prodotto commerciale il cui nucleo è basato sul Gendl Project con licenza AGPL<ref>{{citecita web|titletitolo=Genworks|url=https://github.com/genworks/gendl|websitesito=genworks.com|accessdateaccesso=4 Julyluglio 2014}}</ref>, affronta il problema della longevità dell'applicazione fornendo un kernel di linguaggio dichiarativo di alto livello che è un superset di un dialetto standard del [[linguaggio di programmazione]] Lisp ( ANSI Common Lisp o CL). Lo stesso Gendl/GDL è proposto come standard de facto per i linguaggi KBE basati su ANSI CL<ref>{{citecita web|titletitolo=GDL Language Specification|url=http://www.genworks.com/downloads/customer-documentation/usage.txt|accesso=13 marzo 2021|dataarchivio=24 settembre 2015|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20150924021517/http://www.genworks.com/downloads/customer-documentation/usage.txt|urlmorto=sì}}</ref>.

Nel 2006, Object Management Group ha rilasciato un documento RFP per i servizi KBE e ha richiesto un feedback<ref>{{citecita web|titletitolo=KBE Services for PLM RFP|url=http://www.omg.org/cgi-bin/doc?dtc/05-09-11|websitesito=omg.org|publishereditore=Object Management Group|accessdateaccesso=4 Julyluglio 2014|yearanno=2006}}</ref>. Ad oggi, non esiste alcuna specifica OMG per KBE; tuttavia, esiste uno standard OMG per i servizi CAD.

Un esempio di linguaggio indipendente dal sistema per lo sviluppo di ontologie leggibili dalla macchina che si trova nel dominio KBE è l' inglese Gellish<ref>{{citecita web|titletitolo=Computer Aided Design Services Specification|url=http://www.omg.org/spec/CAD/|websitesito=omg.org|publishereditore=Object Management Group|accessdateaccesso=4 Julyluglio 2014|datedata=Januarygennaio 2005}}</ref>.

== KBE in Accademia ==

* [https://web.archive.org/web/20071229114223/http://ntnu-kbe.org/default.aspx Knowledge-based engineering] alla Norwegian University of Science and Technology (NTNU)

* [https://www.tudelft.nl/lr/organisatie/afdelingen/aerodynamics-wind-energy-flight-performance-and-propulsion/flight-performance-and-propulsion/flight-performance/research/aircraft-design-design-methodologies/ Aircraft Design & Design Methodologies] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20181018201807/https://www.tudelft.nl/lr/organisatie/afdelingen/aerodynamics-wind-energy-flight-performance-and-propulsion/flight-performance-and-propulsion/flight-performance/research/aircraft-design-design-methodologies/ |date=18 ottobre 2018 }} dipartimento della [http://www.lr.tudelft.nl/ Faculty of Aerospace Engineering] della [http://www.tudelft.nl/ Delft University of Technology]

* [http://web.cs.wpi.edu/Research/aidg/AIinD-hotlist.html AI in Design] sitografia ospitata dall' Worcester Polytechnic Institute e il NSF Report "[https://web.archive.org/web/20070503043349/http://asudesign.eas.asu.edu/events/NSF/report.html Research Opportunities in Engineering Design]."

* [http://www.bcu.ac.uk/tee/edms/research/the-kbe-lab Knowledge-based engineering lab] al [http://www.bcu.ac.uk/ Birmingham City University]

== Note ==

<references/>

[[Categoria:Software CAD]]