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<p>Collaborative engineering assumes a common understanding of the domain. To make joint decisions the engineers must have a common language to start from. Standards such as STEP may be used to communicate engineering data but to speak about information integration and interoperability there must be ways to expose and share concepts as well.</p><p>By defining the concepts in a reference data library it is possible to extend the generic information models with a more precise definition of the content being exchanged. However, since concepts are depending on the context (the business) they have to be identified and defined. Thus, to reach this level of integration we must take a broader approach to information modelling incorporating product realization concepts into our modelling effort.</p><p>This thesis presents a new reference model for manufacturing applications. It shows how the business may be modelled to identify the product realization concepts and how to foster a shared understanding of the information being exchanged using available technology. The reference model has been used and verified when developing the PIL application; a kind of engineering process support system for machine procurement, but may also be used in a wider sense when developing the next generation of model driven solutions.</p>

Collaborative engineering assumes a common understanding of the domain. To make joint decisions the engineers must have a common language to start from. Standards such as STEP may be used to communicate engineering data but to speak about information integration and interoperability there must be ways to expose and share concepts as well. By defining the concepts in a reference data library it is possible to extend the generic information models with a more precise definition of the content being exchanged. However, since concepts are depending on the context (the business) they have to be identified and defined. Thus, to reach this level of integration we must take a broader approach to information modelling incorporating product realization concepts into our modelling effort. This thesis presents a new reference model for manufacturing applications. It shows how the business may be modelled to identify the product realization concepts and how to foster a shared understanding of the information being exchanged using available technology. The reference model has been used and verified when developing the PIL application; a kind of engineering process support system for machine procurement, but may also be used in a wider sense when developing the next generation of model driven solutions. / QC 20101118

Thesis (DEng (Industrial Engineering))--University of Stellenbosch, 2010. / ENGLISH ABSTRACT: This dissertation investigates answers to the question: "How does one decide on the approach to implement when planning, managing and executing a development project?". By examining the prescriptive models of the development process, as proposed by design science, the principle characteristics are identified, that these models try to enforce. The need for tailoring the development process to the context of the project is highlighted by contrasting these prescriptive models to industrial practice and the corresponding descriptive models of the development process. A framework of contextual variables is proposed, which facilitates the tailoring of the approach to the project by defining the project methodology. The usefulness of this contextual framework is verified by means of case studies. Finally the dissertation proposes the use of a roadmap to define the project methodology at the beginning of the project. By packaging the project methodology in the form of a roadmap, implemented in a collaborative computer environment, it can be refined during the execution of the project to suit the information requirements of the project. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Hierdie verhandeling ondersoek antwoorde tot die vraag: "Hoe besluit ’n mens watter benadering om vir die beplanning, bestuur en deurvoering van ’n ontwikkelingsprojek toe te pas?". Deur die voorskriftelike modelle van die ontwikkelingsproses wat deur die ontwikkelingswetenskap voorgestel word, te ondersoek, word die grondbeginsels bepaal wat di modelle poog om af te dwing. Die behoefte om die ontwikkelingsproses by die projek se konteks aan te pas, word duidelik uitgebeeld deur die kontras tussen hierdie voorskriftelike modelle van die ontwikkelingsproses en industrile praktyk, sowel as die ooreenkomstige beskrywende modelle. ’n Raamwerk word voorgestel om die konteks van ’n projek te beskryf. Die aanpassing van die benadering tot die projek word sodoende deur die definisie van ’n projekmetodologie vergemaklik. Gevallestudies bevestig die nuttigheid van hierdie raamwerk. Die verhandeling sluit met die slotsom af dat ’n padkaart gebruik kan word om die projekmetodologie aan die begin van die projek te bepaal. Deur die projekmetodologie in ’n padkaart te verpak wat in ’n rekenaargesteunde spanomgewing gebruik kan word, kan dit gedurende die uitvoering van die projek gewysig word volgens die inligtingsbehoeftes van die projek.

The disconnect between the way CAD and analysis applications handle model geometry has long been a hindrance to engineering design. Current industry practices often utilize outdated forms of geometry transfer between these different engineering software applications such as neutral file formats and direct translations. Not only to these current practices slow the engineering design process but they also hinder the integration of design and analysis programs.This thesis proposes a new, multi-user, integrated design-analysis architecture which allows auxiliary functions such as analysis and computer-aided manufacturing to be better connected with the computer-aided design. It is hypothesized that this new architecture will reduce the time of design-analysis iterations and create more parallelization between CAD and auxiliary programs. A prototype of the proposed architecture was constructed and then tested to evaluate the hypotheses, from which it was discovered that the proposed architecture does indeed reduce the time of iterations in the design-analysis cycle and allows for the parallelization of some design and analysis tasks.

Notre recherche est une ingénierie didactique de type coopératif (Sensevy & Mercier, 2007) qui s’attache à faire vivre à une classe de 5ème de collège, la complexité du cirque, oeuvre (Chevallard, 1995) au « risque de l’art » (Wallon, 2002), entre « jeux de l’Ilinx et jeux de Mimicry » (Caillois, 1958). Par l’analyse des interactions verbales et corporelles, nous analysons la portée des jeux d’apprentissage qui s’attachent à faire approcher la classe des jeux épistémiques circassiens. La Théorie Action Conjointe en Didactique (TACD) constitue les fondations théoriques de la construction de nos outils de recherche et de notre méthodologie qui traque la « circulation des savoirs entre professeur et élèves. » (Loquet, Roncin & Roesslé, 2007) / Our research is a didactic engineering of cooperative type (Sensevy and Haberdasher, 2007) which attempts to make live in a 2nd year of middle school, the complexity of the circus, work (Chevallard, on 1995,) at the "risk of the art" (Wallon, on 2002), between "games of Ilinx and games of Mimicry" (Caillois, on 1958). By the analysis of the verbal and physical interactions, we analyze the impact of serious games that attempt to make come the class to the circassian epistemic games. The Joint Action Theory in Didactics (TACD) establishes the theoretical foundations of the construction of our research tools and our methodology that pursues the "knowledges circulation between professor and pupils". (Loquet, Roncin and Roesslé, on 2007)

This research proposes an architecture for a cloud-based, multi-user FEA pre-processing system, where multiple engineers can access and operate on the same model in a parallel environment. A prototype is discussed and tested, the results of which show that a multi-user preprocessor, where all computing is done on a central server that is hosted on a high performance system, provides significant benefits to the analysis team. These benefits include a shortened preprocessing time, and potentially higher-quality models.

Les sciences humaines et le progrès social ne peuvent pas se poursuivre sans collaboration. Avec le développement rapide des technologies de l'information et la popularité des appareils intelligents, le travail collaboratif est beaucoup plus simple et plus fréquents que jamais. Les gens peuvent travailler ensemble sans tenir compte de leur emplacement/ location géographique ou de la limitation de temps. Les environnements de travail de collaboration basés sur le Web sont conçus et consacrés à supporter/soutenir le travail individuel et le travail en groupe dans divers domaines: la recherche, les affaires, l'éducation, etc. N'importe quelle activité dans un système d'information produit un ensemble de traces. Dans un contexte de travail collaboratif, de telles traces peuvent être très volumineuses et hétérogènes. Pour un Environnement de Travail Collaboratif (ETC) typique Basé sur le Web, les traces sont principalement produites par des activités collaboratives ou des interactions collaboratives et peuvent être enregistrées. Les traces modélisées ne représentent pas seulement la connaissance, mais aussi l'expérience acquise par les acteurs via leurs interactions mutuelles ou les interactions qu'ils ont avec le système. Avec la complexité croissante de la structure de groupe et les besoins fréquents de collaboration, les interactions existantes deviennent de plus en plus difficiles à saisir et à analyser. Or, pour leurs travaux futurs, les gens ont souvent besoin de récupérer des informations issues de leurs activités de collaboration précédentes. Cette thèse se concentre sur la définition, la modélisation et l'exploitation des différentes traces dans le contexte d'Environnement de Travail Collaboratif et en particulier aux Traces Collaboratives dans l'espace de travail partagé de groupe (ou l'espace de travail collaboratif). Un modèle de traces de collaboration qui peuvent efficacement enrichir l'expérience du groupe et aider à la collaboration de groupe est proposé et détaillé. Nous présentons ensuite et définissons un type de filtre complexe comme un moyen possible d'exploiter ces traces. Plusieurs scénarios de base d'exploitation des traces collaboratives sont présentés. Pour chacun d'entre eux, nous présentons leurs effets et les avantages procurés par ces effets dans l'environnement de travail collaboratif. En effet, un cadre de l'exploitation des traces général est introduit et nous expliquons mis en œuvre dans un ETC. Trois approches collaboratives générant des traces sont discutées à l'aide d'exemples: l'Analyse SWOT, l'intégration de modèle de maturité de la capacité (CMMI) et le Système de Recommandation de Groupe. Une expérimentation de ce modèle a été réalisée dans le cadre de la plate-forme collaborative E-MEMORAe2.0. Cette expérience montre que notre modèle de trace collaborative et le cadre d'exploitation proposé pour l'environnement de travail collaboratif peuvent faciliter à la fois le travail personnel et de groupe. Notre approche peut être appliquée comme un moyen générique pour traiter différents sujets et problèmes, qu'il s'agisse de collaboration ou de l'exploitation des traces laissées dans un ECT. / Human science and social progress cannot continue without collaboration. With the rapid development of information technologies and the popularity of smart devices, collaborative work is much simpler and more common than ever. People can work together irrespective of their geographical location or time limitation. In recently years, Web-based Collaborative Working Environments (CWE) are designed and devoted to support both individual and group work to a greater extent in various areas: research, business, learning and etc. Any activity in an information system produces a set of traces. In a collaborative working context, such traces may be very voluminous and heterogeneous. For a typical Webbased Collaborative Working Environment, traces are mainly produced by collaborative activities or interactions and can be recorded. The modeled traces not only represent knowledge but also experience concerning the interactive actions among the actors or between actors and the system. With the increasing complexity of group structure and frequent collaboration needs, the existing interactions become more difficult to grasp and to analyze. And for the future work, people often need to retrieve more information from their previous collaborative activities. This thesis focuses on defining, modeling and exploiting the various traces in the context of CWE, in particular, Collaborative Traces (CTs) in the group shared/collaborativeworkspace. A model of collaborative traces that can efficiently enrich group experience and assist group collaboration is proposed and detailed. In addition, we introduce and define a type of complex filter as a possible means to exploit the traces. Several basic scenarios of collaborative traces exploitation are presented describing their effects and advantages in CWE. Furthermore, a general traces exploitation framework is introduced and implemented in CWE. Three possible traces based collaborative approaches are discussed with comprehensive examples: SWOT Analysis, Capability Maturity Model Integration (CMMI) and Group Recommendation System. As a practical experience we tested our model in the context of the E-MEMORAe2.0 collaborative platform. Practical cases show that our proposed CT model and the exploitation framework for CWE can facilitate both personal and group work. This approach can be applied as a generic way for addressing different types of collaboration and trace issues/problems in CWE.

La conception de produits industriels complexes exige la collaboration de plusieurs acteurs de différents domaines et est distribuée géographiquement tout au long du processus de conception. Afin d'améliorer les résultats au regard du triptyque qualité, coût, délais et de la mondialisation des marchés, des concepteurs, distribués dans l'espace et dans le temps ont besoin d'un environnement de travail pour collaborer, afin de : créer une compréhension partagée entre les différents acteurs d'une équipe, les concepteurs doivent négocier et argumenter les solutions. partager des informations sur le produit entre différents métiers dans les étapes du processus de conception. synchroniser les différentes versions de modèles du produit entre les concepteurs. Le travail collaboratif s'organisant comme une alternance de travaux synchrones et asynchrones, nous souhaitons améliorer la continuité des flux d'informations entre ces différents modes de collaboration. Ceci passe par une amélioration des outils de communication technique en mode synchrone, et par la possibilité pour les concepteurs de synchroniser les versions de modèles modifiées en mode asynchrone. Ce deuxième point est obtenu par une identification de conflits entre version, et une facilitation du dialogue argumentatif synchrone afin de converger dans la négociation des choix de résolution de ces conflits. La démarche générale de la thèse se base sur la Design Research Methodology, basée sur une observation de situation industrielle et une analyse de scénarios d'usage, la proposition et le développement de nouveaux outils, et finalement une évaluation de l'utilisabilité / The design of complex industrial products requires the collaboration of several actors of various domains and is geographically distributed throughout the process of design. To improve the results with regard to the triptych quality, cost, time and of the globalization of markets, designers, distributed in the space and in the time need a working environment to collaborate, to: To create an understanding shared between the various actors of a team, the designers have to negotiate and argue the solutions. Share information on the product between various trades in the stages of the process of design. Synchronize the various versions of models of the product between the designers. Collaborative design is organized as alternating synchronous and asynchronous work, we wish to improve continuity of information flow between these different modes of collaboration. This requires improved communication technology tools in synchronous mode, and the possibility for developers to synchronize models modified versions asynchronously. This second point is obtained by identifying conflicts between version, and facilitation of synchronous argumentative dialogue to converge in the negotiation of choice for resolving these conflicts.

[ES] La Organización de las Naciones Unidas sugirió que entre los mayores desafíos de la humanidad se encontraba alcanzar un desarrollo sostenible en distintos aspectos medioambientales, económicos y sociales. De entre todos ellos, deberíamos considerar realizar aportaciones en los objetivos relacionados con los aspectos industriales y de producción. De esta forma, esta propuesta de investigación se inicia con la hipótesis de que es posible establecer una contribución referente a la fabricación sostenible que estructure el conocimiento y establezca directrices para una producción más limpia. La disertación comienza con una revisión de los trabajos previos en análisis de sostenibilidad aplicados a los sistemas de producción y a tecnologías de fabricación en general. El trabajo se centra, posteriormente, en el análisis sobre las tecnologías de arranque de viruta y las tendencias sobre sostenibilidad con la inquietud de encontrar los avances, las tendencias y los indicadores más utilizados. De esta forma, se identifica la oportunidad de implementar los criterios de sostenibilidad en los procesos de fabricación, para distintas etapas del ciclo de vida del producto y desde distintas perspectivas de análisis de materiales, producto y proceso. El resultado es una propuesta de modelo marco de procesos de conformado con flujos de materiales e información para definir los indicadores, durante las actividades del ciclo de vida del producto, alineados con los Objetivos de Desarrollo Sostenible. Como validación se ha elaborado una propuesta de conjunto de indicadores, para el caso de arranque de viruta, que contempla la triple dimensión de sostenibilidad, económica y social, las fases del ciclo de vida de producto y la perspectiva del tipo de análisis de ingeniería del proceso. La combinación de estos ha permitido definir una serie de matrices que contienen familias de indicadores que pueden desplegarse y adaptarse en función de la tecnología de conformado y proceso de fabricación. A nivel de detalle, la definición la familia de indicadores se establece en la fase de fabricación del producto en planta, donde se estructuran las métricas considerando la operación concreta de arranque de viruta y se determinan aquellos factores que influyen intrínsecamente. Por medio de una serie de experimentos se validó la toma de datos para cada indicador y se calcularon los indicadores agregados para facilitarlos en entornos colaborativos, potenciando la información estratégica, que puede ser analizada inmediatamente en cualquier plataforma digital colaborativa. Se define indicadores tecnológicos, como tiempos de mecanizado, estrategias de corte, integridad superficial, pero a la vez se evalúan aspectos como el clima social. En definitiva, podemos decir que sea se ha logrado realizar una aportación en el ámbito de la definición estructurada de indicadores para fabricación alineados con los colaborativos como parte de la definición de sistemas de indicadores equilibrados y alineados con objetivos de desarrollo sostenible. / [CAT] L'Organització de les Nacions Unides va suggerir que entre els majors desafiaments de la humanitat es trobava aconseguir un desenvolupament sostenible en diferents aspectes mediambientals, econòmics i socials. D'entre tots ells, hauríem de considerar realitzar aportacions en els objectius relacionats amb els aspectes industrials i de producció. D'aquesta manera, aquesta proposta d'investigació s'inicia amb la hipòtesi que és possible establir una contribució referent a la fabricació sostenible que estructure el coneixement i establisca directrius per a una producció més neta. La dissertació comença amb una revisió dels treballs previs en anàlisis de sostenibilitat aplicats als sistemes de producció i a tecnologies de fabricació en general. El treball se centra, posteriorment, en l'anàlisi sobre les tecnologies d'arrancada d'encenall i les tendències sobre sostenibilitat amb la inquietud de trobar els avanços, les tendències i els indicadors més utilitzats. D'aquesta manera, s'identifica l'oportunitat d'implementar els criteris de sostenibilitat en els processos de fabricació, per a diferents etapes del cicle de vida del producte i des de diferents perspectives d'anàlisis de materials, producte i procés. El resultat és una proposta de model marc de processos de conformat amb fluxos de materials i informació per a definir els indicadors, durant les activitats del cicle de vida del producte, alineats amb els Objectius de Desenvolupament Sostenible. Com a validació s'ha elaborat una proposta de conjunt d'indicadors, per al cas d'arrancada d'encenall, que contempla la triple dimensió de sostenibilitat, econòmica i social, les fases del cicle de vida de producte i la perspectiva del tipus d'anàlisi d'enginyeria del procés. La combinació d'aquests ha permés definir una sèrie de matrius que contenen famílies d'indicadors que poden desplegar-se i adaptar-se en funció de la tecnologia de conformat i procés de fabricació. A nivell de detall, la definició la família d'indicadors s'estableix en la fase de fabricació del producte en planta, on s'estructuren les mètriques considerant l'operació concreta d'arrancada d'encenall i es determinen aquells factors que influeixen intrínsecament. Per mitjà d'una sèrie d'experiments es va validar la presa de dades per a cada indicador i es van calcular els indicadors agregats per a facilitar-los en entorns col·laboratius, potenciant la informació estratègica, que pot ser analitzada immediatament en qualsevol plataforma digital col·laborativa. Es defineix indicadors tecnològics, com a temps de mecanitzat, estratègies de tall, integritat superficial, però alhora s'avaluen aspectes com el clima social. En definitiva, podem dir que siga s'ha aconseguit realitzar una aportació en l'àmbit de la definició estructurada d'indicadors per a fabricació alineats amb els col·laboratius com a part de la definició de sistemes d'indicadors equilibrats i alineats amb objectius de desenvolupament sostenible / [EN] The United Nations Organization suggested that among humanity's greatest challenges was to achieve sustainable development in different environmental, economic, and social aspects. Among all of them, we should consider making contributions to the objectives related to industrial and production aspects. In this way, this research proposal begins with the hypothesis that it is possible to establish a contribution regarding sustainable manufacturing that structures knowledge and establishes guidelines for cleaner production. The dissertation begins with a review of previous work in sustainability analysis applied to production systems and manufacturing technologies in general. Subsequently, the work focuses on the analysis of chip removal technologies and sustainability trends with the concern to find the most widely used advances, trends, and indicators. In this way, the opportunity to implement sustainability criteria in manufacturing processes is identified, for different stages of the product life cycle and from different perspectives of material, product, and process analysis. The result is a proposal for a framework model of manufacturing processes with material and information flows to define the indicators, during the activities of the product life cycle, aligned with the Sustainable Development Goals. As validation, a proposal for a set of indicators has been prepared, in the case of chip startup, which considers the triple dimension of sustainability, economic and social, the phases of the product life cycle and the perspective type of engineering analysis of the process. The combination of these has made it possible to define a series of matrices that contain families of indicators that can be deployed and adapted according to the forming technology and the manufacturing process. At the level of detail, the definition of the family of indicators is established in the manufacturing phase of the product in the plant, where the metrics are structured considering the specific chip removal operation and those factors that intrinsically influence are determined. Through a series of experiments, the data collection for each indicator was validated and the aggregated indicators were calculated to facilitate them in collaborative environments, enhancing strategic information, which can be immediately analyzed in any collaborative digital platform. Technological indicators are defined, such as machining times, cutting strategies, surface integrity, but at the same time aspects such as the social climate are evaluated. In short, we can say that it has been possible to contribute in the field of the structured definition of indicators for manufacturing aligned with collaborative ones as part of the definition of balanced indicator systems aligned with sustainable development objectives. / Ayabaca Sarria, CR. (2021). Desarrollo de un Modelo de Fabricación Sostenible aplicado a los Procesos de Arranque de Viruta en entornos colaborativos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/174872 / TESIS