Mapas conceptuales empleados en ingeniería KBFD (Knowledge based fatigue design)

Mapasconceptualesempleados en ingenieríaKBFD (Knowledge based fatigue design) José Antonio Pascual Cornago Fermín M. GonzálezGarcía

Diseño a fatigabasado en el conocimiento Desarrollo de la investigación Kbfd: knowledge based fatigue design conclusiones

Creación de una herramienta que ayude al Ingeniero Mecánico en el proceso de diseño de componentes respecto a su resistencia a la Fatiga Mecánica. Denominación: KBFD (KnowledgeBased Fatigue Design). Proyecto de investigación para la obtención de la Suficiencia de Investigación. Programa de doctorado: “Ingeniería Mecánica Aplicada y Computacional” Universidad Pública de Navarra (España): departamento de Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales. Supervisión: Javier Ros, Isidro Zabalza y Fermín González. • Conclusiones Diseño a fatigabasado en el conocimiento Introducción Objetivo

¿Qué es? Interacción entre expertos y “usuarios” con los Mapas Conceptuales. Filosofía en la que se fundamenta Diseño basado en el conocimiento. Ventajas . Potente herramienta de diseño, fácil de utilizar y flexible. . Útil en todos los niveles, tanto teóricos como prácticos: investigación, ingeniería profesional y docencia de la ingeniería. * Debido a su extensión, la ponencia se centrará en los aspectos relacionados con los Mapas Conceptuales. • Conclusiones Diseño a fatigabasado en el conocimiento KBFB: KNOWLEDGE BASED FATIGUE DESIGN

KBFD supone: • La primera ocasión en que se realiza un sistema de ayuda en el diseño a Fatiga basado en Mapas Conceptuales. • La trascripción de un libro a un Mapa Conceptual, con una extensión y un nivel de detalle no conocido con anterioridad. • Se comprobó cómo la relación del mundo Industrial con el mundo Académico / Investigador puede ser mejorada mediante el uso de esta herramienta. • Conclusiones Diseño a fatigabasado en el conocimiento Uso de Mapas Conceptuales en el área de la Fatiga Mecánica

Una de las principales causas de fallo en sistemas de todo tipo – mecánicos, eléctricos y electrónicos, entre otros - siendo muy crítica en sectores como el de los medios de transporte y la energía. Es un fenómeno que aparece sin previo aviso y está condicionado por el uso que de cada uno de los componentes que forma el sistema de estudio se haya realizado en toda su vida útil, incluyendo su propio proceso de fabricación. Es en consecuencia un fenómeno muy difícil de predecir y altamente pluridisciplinar. Se caracteriza por ser un fenómeno localizado al producirse en zonas puntuales del componente, progresivo porque ocurre a lo largo de un periodo de tiempo a pesar de que pueda parecer un fenómeno repentino y permanente por ser irreversible. • Conclusiones Diseño a fatigabasado en el conocimiento Definición de Fatiga

Es un campo muy complicado de la ingeniería mecánica y como muestra se enuncian las siguientes paradojas de los métodos de diseño a fatiga actualmente empleados. Paradoja 1 - Carácter localizado (escala atómica) vs Métodos macroscópicos. Paradoja 2 - Resultados experimentales provenientes de muestras del material que buscan obtener una gran repetibilidad vs. Problemas reales muy heterogéneos. • Conclusiones Diseño a fatigabasado en el conocimiento Problemática de la Fatiga en la actualidad – 1/2

A pesar de los desarrollos realizados en los ámbitos tanto académicos como de investigación, la Industria presenta una gran resistencia a la incorporación en sus procesos de diseño y análisis los nuevos avances que se hayan realizado. • El presente trabajo: • crear puentes que unan estos ámbitos. • conciliar las paradojas anteriormente descritas. • Conclusiones Diseño a fatigabasado en el conocimiento Problemática de la Fatiga en la actualidad – 2/2

El trabajo de investigación fue realizado paralelamente con la aplicación práctica del mismo en mi actividad profesional. • El estudio personal. • Aplicación en tareas de resolución de problemas. • Formación a clientes. • Discusión de los resultados obtenidos así como el mapa en sí mismo con compañeros de trabajo y clientes, en Europa y en Estados Unidos. El germen de esta idea tiene su origen tanto en mi experiencia educativa como profesional. • Conclusiones Desarrollo de la investigación Origen de la idea Desarrollo de la investigación

Representación de conocimiento, para ser compartido y consensuado. • Realización de conexiones a otras áreas científicas y tecnológicas. • Diferentes usos de los Mapas Conceptuales: formación tradicional, autoformación, creación de procedimientos y check-lists, … • Puesta en contacto de una universidad española con una empresa americana para la inclusión de sus resultados científicos en su portfolio de productos. • Conclusiones Desarrollo de la investigación Uso de Mapas Conceptuales en el área de la Fatiga Mecánica

Desventajas de diseñar en base a PROCEDIMIENTOS: • representación del conocimiento de una forma estática y parcial, • necesidad de tipificación de los problemas, • limitación en la creatividad en el proceso de diseño. • Ejemplo: Proyecto europeo FITNET, que ha dado como resultado un gran procedimiento unificado a nivel europeo para el diseño a Fatiga. • KBFD supera todas estas desventajas. • Conclusiones Kbfd: knowledge based fatigue design Procedimiento de Diseño

Sistema informático (hardware y software) que pretende simular a un conjunto los expertos humanos en un área de especialización dada. • Incluye el conocimiento de varios expertos. • Implementado mediante software. • Su sistema de “razonamiento” está basado en la información de aprendizaje y en el uso de funciones lógicasy estadísticas. Algunas tecnologías como los Sistemas Expertos o las Redes Neuronales, permiten automatizar procesos avanzados de diseño. Existe una gran similitud el proceso de elaboración y la finalidad tanto de los mapas conceptuales como de los sistemas expertos. • Conclusiones Kbfd: knowledge based fatigue design Automatización del Diseño Sistemas Expertos

SISTEMAS EXPERTOS Kbfd: knowledge based fatigue design COMPARACIÓN • Ambos sistemas potencian la inteligencia humana, aunque los SE que únicamente en la fase de aprendizaje. • Los MMCC presentan una interfaz más flexible que los SE. • La interacción con el usuario con los MMCC no requiere la definición previa de las consultas. • La necesidad de mejoras futuras en los MMCC consiste en incorporar nuevo conocimiento y mejorar la “definición” del conocimiento existente. Este problema es el mismo en los dos sistemas. MAPAS CONCEPTUALES

Conclusiones Kbfd: knowledge based fatigue design Mapa Conceptual de la Fatiga

Conclusiones Kbfd: knowledge based fatigue design Métodos de Diseño a Fatiga

Conclusiones Kbfd: knowledge based fatigue design Mecánica de la Fractura

Conclusiones Kbfd: knowledge based fatigue design Comportamiento Cíclico Tensión - Deformación

Estructura de los Mapas • No solución única en la distribución de los conceptos. • Número muy extenso en las relaciones conceptuales. Relaciones entre conceptos: tipos y jerarquía • Conceptos más generales por debajo de conceptos menos generales. • Las relaciones de inclusividad no siempre son del mismo tipo. • Conclusiones Kbfd: knowledge based fatigue design Problemas aparecidos durante la elaboración

A lo largo del proceso de elaboración del mapa conceptual, los mapas se revelaron como una muy buena herramienta didáctica para transmitir conocimientos. • Conclusiones Kbfd: knowledge based fatigue design Uso como herramienta pedagógica

KBFD: por primera vez se realiza un sistema de ayuda en el diseño a Fatiga basado en Mapas • Conceptuales. • • La trascripción de un libro a un Mapa Conceptual, con la extensión y nivel de detalle que se presenta en este trabajo, es un hecho sin precedentes. • • Relación del mundo Industrial con el mundo académico / investigador puede ser mejorada mediante el uso de esta herramienta. • • Esta herramienta permite la realización de auto aprendizaje así como de aprendizaje a distancia. • Herramienta óptima para campos tan heterogéneos como el de la Fatiga mecánica. • • El conocimiento puede ser compartido de forma sencilla e intuitiva. • • El conocimiento plasmado en Mapas Conceptuales puede utilizarse en múltiples aplicaciones tanto de investigación, como prácticas (procedimientos, check-lists, …). Aportaciones del Proyecto Conclusiones Generales Conclusiones

SECTORES DE INTERÉS Conclusiones Industria de Automoción • Ensayos a Fatiga de sistemas mecatrónicos. • Repetibilidad y precisión en los ensayos. • Nuevos materiales: Composites. • Fatiga térmica. Industria de Generación eólica • Estudio de cargas de trabajo. • Materiales Compuestos. Industria Aeronáutica • Ensayos de predicción de vida. • Materiales: materiales compuestos. • Procesos de fabricación: soldadura. Servicios • Dirección de Proyectos. • Gestión de Reuniones. • Gestión de la documentación de un proyecto. • Gestión del conocimiento del proyecto. Diseño • Diseño a Fatiga. • Diseño de ensayos. Empresa de Servicios / Ingeniería • Búsqueda de información sobre tema de interés. • Selección de método de estimación de vida óptimo para problemas concretos de diseño. • Desarrollo de formación especializada a medida. APLICACIONES EMPRESARIALES

Mapas conceptuales empleados en ingeniería KBFD (Knowledge based fatigue design)