Appunti per lapplicazione delle ontologie al processo edilizio Seminario Nazionale Le ontologie in campo umanistico – Archeologia Architettura e Beni Culturali

Appunti per l’applicazioneAppunti per l’applicazionedelle ontologiedelle ontologie

al processo edilizioal processo edilizio

Seminario NazionaleSeminario Nazionale

Le ontologie in campo umanistico – Archeologia Architettura e Beni CulturaliLe ontologie in campo umanistico – Archeologia Architettura e Beni Culturali

Firenze 27 gennaio 2006Firenze 27 gennaio 2006

Marco Masera Marco Masera

[email protected]@unifi.it

Università di FirenzeUniversità di FirenzeFacoltà di ArchitetturaFacoltà di Architettura

Dipartimento di Tecnologie dell’Architettura e DesignDipartimento di Tecnologie dell’Architettura e Design““Pierluigi Spadolini” Pierluigi Spadolini”

mailto:[email protected]

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Obiettivi di applicazione delle Obiettivi di applicazione delle ontologie al progetto di architettura/ ontologie al progetto di architettura/ ai processi di costruzioneai processi di costruzione

Sviluppare strumenti per il Sviluppare strumenti per il Knowledge managementKnowledge management

Strumenti di supporto alle metodologie Strumenti di supporto alle metodologie di ricercadi ricerca

Analisi delle strutture cognitive del progettoAnalisi delle strutture cognitive del progetto

Strumenti operativi per gestione del Strumenti operativi per gestione del progettoprogetto

Definizione di basi di conoscenzaDefinizione di basi di conoscenza

3

Caratteristiche del campo di indagine:Caratteristiche del campo di indagine:ontologie orientate all’azione ontologie orientate all’azione

Dominio organizzativoDominio organizzativo

Progettazione/PianificazioneProgettazione/Pianificazione

Processi di produzione ediliziaProcessi di produzione edilizia

Dominio tecnologicoDominio tecnologico

Domini ontologicamente “sporchi”Domini ontologicamente “sporchi”

Molteplicità di modelliMolteplicità di modelli

Molteplicità di paradigmiMolteplicità di paradigmi

Ricchezza semanticaRicchezza semantica

Natura linguistica della progettazione…Natura linguistica della progettazione…

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Questioni, temi, spunti…Questioni, temi, spunti…

Tecnologia (della costruzione) / Ontologie Tecnologia (della costruzione) / Ontologie / Modelli/ Modelli

Knowledge ManagementKnowledge Management

Produzione/Condivisione/Riutilizzo nel tempo di Produzione/Condivisione/Riutilizzo nel tempo di basi di conoscenzabasi di conoscenza

InteroperabilitàInteroperabilità

Delle organizzazioni socialiDelle organizzazioni sociali

Delle applicazioniDelle applicazioni

Ontologie di dominio e di sottodominioOntologie di dominio e di sottodominio

Web “semantico” come contesto operativo Web “semantico” come contesto operativo per organizzazioni aperteper organizzazioni aperte

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Strumenti per la ricerca applicata Strumenti per la ricerca applicata nel dominionel dominio

Sviluppo di un approccio sperimentale Sviluppo di un approccio sperimentale nella rappresentazione della conoscenzanella rappresentazione della conoscenza

Strumenti per lo studio di euristiche Strumenti per lo studio di euristiche progettualiprogettuali

Validazione mediante la definizione di Validazione mediante la definizione di esperimentiesperimenti

La condivisione di ontologie esplicite La condivisione di ontologie esplicite (supporto ai flussi di comunicazione nel (supporto ai flussi di comunicazione nel progetto)progetto)

Formalizzare procedure semi strutturate o Formalizzare procedure semi strutturate o parzialmente istanziateparzialmente istanziate

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Strumenti per la ricerca applicata Strumenti per la ricerca applicata nel dominio #2nel dominio #2

Ontologie come strutture cognitiveOntologie come strutture cognitive

ReificabiliReificabili

FormalizzabiliFormalizzabili

Verificabili con metodi empiriciVerificabili con metodi empirici

Obiettivo di ricerca è studiarne la Obiettivo di ricerca è studiarne la stabilità, l’utilità, le ricorrenze, stabilità, l’utilità, le ricorrenze, le invarianze ecc.le invarianze ecc.

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Alcune relazioni fra strumenti di Alcune relazioni fra strumenti di indagine sulla tecnologia della indagine sulla tecnologia della costruzionecostruzione

Tassonomia Tassonomia Vocabolario + Struttura Vocabolario + Struttura

Ontologia Ontologia Tassonomia + Vincoli e Relazioni Tassonomia + Vincoli e Relazioni

Base di conoscenza Base di conoscenza Ontologia + Istanze Ontologia + Istanze

Base di conoscenza Base di conoscenza Vocabolario + Struttura Vocabolario + Struttura + Vincoli e Relazioni + Istanze+ Vincoli e Relazioni + Istanze

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Delimitazione del campo operativo Delimitazione del campo operativo delle ontologiedelle ontologie

Ontologie task oriented nel dominio Ontologie task oriented nel dominio delle costruzionidelle costruzioni Ontologie fungibili come elementi Ontologie fungibili come elementi regolatori di reti semantiche complesseregolatori di reti semantiche complesse Procedure, protocolliProcedure, protocolli

Ontologie come paratesto (peritesto Ontologie come paratesto (peritesto più epitesto)più epitesto) Ontologie “intorno al testo”, supporto Ontologie “intorno al testo”, supporto all’esplicitazione della conoscenza all’esplicitazione della conoscenza affiancate a e non sostitutive di affiancate a e non sostitutive di elementi testuali, per trovare la stradaelementi testuali, per trovare la strada

9

Delimitazione del campo operativo Delimitazione del campo operativo delle ontologie #2delle ontologie #2

Ontologie come strumenti di mediazione fra Ontologie come strumenti di mediazione fra tecnologia intesa come discorso e i tecnologia intesa come discorso e i modelli logico-matematicimodelli logico-matematici Connessione fra la rappresentazione di Connessione fra la rappresentazione di procedimenti di costruzione e grafi reticolari procedimenti di costruzione e grafi reticolari (reti di Petri ecc.)(reti di Petri ecc.)

Ontologie per l’integrazione ed il Ontologie per l’integrazione ed il coordinamento dei dominicoordinamento dei domini Ad esempio il dominio della pianificazione Ad esempio il dominio della pianificazione esteso al dominio della pianificazione esteso al dominio della pianificazione temporale, esteso al dominio della temporale, esteso al dominio della pianificazione del sistema di produzione pianificazione del sistema di produzione edilizio edilizio

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Esempi applicativiEsempi applicativi

Lo studio di learning objectsLo studio di learning objects

Il workflow di azioni di Il workflow di azioni di conservazione del patrimoni conservazione del patrimoni architettonicoarchitettonico

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ProtégéProtégé

Lo scenario di ambienti per lo Lo scenario di ambienti per lo sviluppo e l’editing di ontologiesviluppo e l’editing di ontologie

Protégé-2000 (Protege 2000),Protégé-2000 (Protege 2000),

Ontolingua (Ontolingua1997),Ontolingua (Ontolingua1997),

Chimaera (Chimaera 2000). Chimaera (Chimaera 2000).

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Protégé: caratteristiche atteseProtégé: caratteristiche attese

impegno duraturo nello sviluppo impegno duraturo nello sviluppo dello strumento e nella capacità di dello strumento e nella capacità di consolidare un gruppo di interesse consolidare un gruppo di interesse scientifico fortemente scientifico fortemente interdisciplinareinterdisciplinare

separazione teorica e operativa fra separazione teorica e operativa fra strumenti open source e general strumenti open source e general purpose per la creazione ed il purpose per la creazione ed il mantenimento di basi di conoscenza mantenimento di basi di conoscenza ed il dominio specialistico di ed il dominio specialistico di analisi (sinergia disciplinare);analisi (sinergia disciplinare);

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Protégé: caratteristiche attese #2Protégé: caratteristiche attese #2

analogia concettuale e metodologica analogia concettuale e metodologica fra il mondo della costruzioni e lo fra il mondo della costruzioni e lo sviluppo di ontologie in campo sviluppo di ontologie in campo medico con riferimento alla medico con riferimento alla definizione di protocolli definizione di protocolli diagnosticidiagnostici

Protégé viene definita come Protégé viene definita come un’applicazione orientata a un’applicazione orientata a acquisire vantaggio competitivo acquisire vantaggio competitivo dalla semplificazione del processo dalla semplificazione del processo di acquisizione del processo di di acquisizione del processo di conoscenzaconoscenza

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Costruzione di learning objectCostruzione di learning object

15

Costruzione di learning object #2Costruzione di learning object #2

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Costruzione di learning object #3Costruzione di learning object #3

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WorkflowWorkflow

Risk Analysis Test Planning

Data ev aluation Test execution

Ex ample of a generic diagnostic protocol

Example of a Generic Conservation action

Planning

ActionEv aluation

Diagnosis

Technical Risk Analysis Prev entiv e measures identification

Preventive measures evaluation

Prev entiv e measures specification

Ex ample of a generic conservation strategy

On site activ ity preparation

Works control On site activ ities

Ex ample of a generic on site action

Data Assessment Ev aluation Procedure

Validation and/or ex tension Report

Ex ample of a generic valuation and report procedure








Planning

ActionEv aluation

Diagnosis


Planning

ActionEv aluation

Diagnosis









On site activ ity preparation

Works control On site activ ities

Ex ample of a generic on site action







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Workflow:descrizioni di statoWorkflow:descrizioni di stato

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Workflow applicato ad un protocollo Workflow applicato ad un protocollo diagnosticodiagnostico


Data ev aluation and report Test execution


Know ledge Base

Risk Manager Smart SetCollaborative Workspace

Mobile support Lab

The Risk Manager helps to control the

Workflow modelling, the technical risk

analysis, tools to represent, manage,

share, report archive, reuse, the

data of the Conservation

Action

Risk agents, ex posure, magnitudo,process of failure

Test procedure and support

Report on Risk level, mode of failure, performance loss

ev aluation

Task Description

Sharing and updating project

data

Contex tual and social elements







Know ledge Base

Risk Manager Smart SetCollaborative Workspace

Mobile support Lab

Know ledge Base

Know ledge Base

Risk ManagerRisk Manager Smart SetSmart SetCollaborative Workspace

Collaborative Workspace

Mobile support Lab

Mobile support Lab

The Risk Manager helps to control the

Workflow modelling, the technical risk

analysis, tools to represent, manage,

share, report archive, reuse, the

data of the Conservation

Action

Risk agents, ex posure, magnitudo,process of failure

Test procedure and support

Report on Risk level, mode of failure, performance loss

ev aluation

Task Description

Sharing and updating project

data

Contex tual and social elements

ComplementiComplementi

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Esempio di standard de facto per lo Esempio di standard de facto per lo scambio dati nell’industria delle scambio dati nell’industria delle costruzioni e nell’ediliziacostruzioni e nell’edilizia

Obiettivo: standard in alcuni segmenti di Obiettivo: standard in alcuni segmenti di mercato e in internet per il vantaggio mercato e in internet per il vantaggio competitivo di alcuni prodotticompetitivo di alcuni prodotti

Interoperabilità fra sistemi Cad o centrati su Interoperabilità fra sistemi Cad o centrati su Cad.Cad.

IFC ("Industry Foundation Classes") IFC ("Industry Foundation Classes") sviluppato dalla IAI ("International sviluppato dalla IAI ("International Alliance for Interoperability")Alliance for Interoperability")

Tentativo di accelerare il lavoro ISO attorno Tentativo di accelerare il lavoro ISO attorno agli standard di dati IGES e STEPagli standard di dati IGES e STEP

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Elementi significativi del sistema IFC Elementi significativi del sistema IFC in brevein breve

Standard di rappresentazione di dati Standard di rappresentazione di dati grafici, architettonici, grafici, architettonici, costruttivi, principalmente di costruttivi, principalmente di oggetti 3D che possano essere oggetti 3D che possano essere scambiati fra applicazioni in scambiati fra applicazioni in competizionecompetizione

Logica a oggetti per CAD 3DLogica a oggetti per CAD 3D Anche se IFC è applicato anche al Cad 2DAnche se IFC è applicato anche al Cad 2D

Condivisione dati fra utenti e Condivisione dati fra utenti e sviluppatori.sviluppatori. Industria dei componenti ecc…Industria dei componenti ecc…

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Elementi significativi del sistema IFC Elementi significativi del sistema IFC in breve #2in breve #2

Oggetti 3d: Inizialmente il campo Oggetti 3d: Inizialmente il campo ristretto a poche applicazioni ad ristretto a poche applicazioni ad es. ArchiCades. ArchiCad

Oggetti 3D: Nemetschek - Allplan, Oggetti 3D: Nemetschek - Allplan, Autodesk - Architectural Desktop, Autodesk - Architectural Desktop, MicroStation - Tri FormaMicroStation - Tri Forma

““Salva come IFC”, “Apri come IFC” in Salva come IFC”, “Apri come IFC” in plain text formatplain text format

Set di definizioni di tutti gli Set di definizioni di tutti gli oggetti che si possono incontrare oggetti che si possono incontrare nelle costruzioni nelle costruzioni

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Elementi significativi del sistema IFC Elementi significativi del sistema IFC in breve #3in breve #3

Elementi complementari: dati non graficiElementi complementari: dati non grafici

estensione alle stime, al project managementestensione alle stime, al project management

Oggetti 3D: Nemetschek - Allplan, Autodesk Oggetti 3D: Nemetschek - Allplan, Autodesk - Architectural Desktop, MicroStation - - Architectural Desktop, MicroStation - Tri FormaTri Forma

““Salva come IFC”, “Apri come IFC” in plain Salva come IFC”, “Apri come IFC” in plain text formattext format

Set di definizioni di tutti gli oggetti che Set di definizioni di tutti gli oggetti che si possono incontrare nelle costruzionisi possono incontrare nelle costruzioni

IFC è essenzialmente un sistema di IFC è essenzialmente un sistema di modellazione di oggetti graficimodellazione di oggetti grafici

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Esempio: Express è un formalismo per Esempio: Express è un formalismo per la rappresentazione dei modelli di la rappresentazione dei modelli di prodottoprodotto

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aecXML – (architecural, engineering aecXML – (architecural, engineering and construction + extensible markup and construction + extensible markup language)language) Agosto 1999 comunicato della Bentley:”… offering the Agosto 1999 comunicato della Bentley:”… offering the initial specification for industry review and comment initial specification for industry review and comment and establishing an independent working group to make and establishing an independent working group to make sure aecXML becomes an industry standard with broad, sure aecXML becomes an industry standard with broad, vendor-neutral support in service to all segments of the vendor-neutral support in service to all segments of the global AEC community." global AEC community."

aecXML è progettato per tutte le applicazioni non aecXML è progettato per tutte le applicazioni non grafiche applicabili all’industria delle costruzionigrafiche applicabili all’industria delle costruzioni

Le estensioni di IFC proseguono in questa direzione Le estensioni di IFC proseguono in questa direzione sovrapponendosi all’iniziativa della Bentleysovrapponendosi all’iniziativa della Bentley

Oggetti 3D: Nemetschek - Allplan, Autodesk - Oggetti 3D: Nemetschek - Allplan, Autodesk - Architectural Desktop, MicroStation - Tri FormaArchitectural Desktop, MicroStation - Tri Forma

““Salva come IFC”, “Apri come IFC” in plain text formatSalva come IFC”, “Apri come IFC” in plain text format Set di definizioni di tutti gli oggetti che si possono Set di definizioni di tutti gli oggetti che si possono incontrare nelle costruzioniincontrare nelle costruzioni

IFC è essenzialmente un sistema di modellazione di IFC è essenzialmente un sistema di modellazione di oggetti graficioggetti grafici

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aecXML – Bentley System #2aecXML – Bentley System #2 "aecXML is for talking about things, not "aecXML is for talking about things, not modeling them. We can use it to agree what modeling them. We can use it to agree what ‘door’ means, but aecXML won’t describe ‘door’ means, but aecXML won’t describe doors or model them."doors or model them."

Questa affermazione sembra delineare Questa affermazione sembra delineare abbastanza chiaramente la distinzione fra abbastanza chiaramente la distinzione fra aecXML e sistema IFCaecXML e sistema IFC

L’idea chiave in aecXML è quella di rendere L’idea chiave in aecXML è quella di rendere più praticabile l’automazione nel processare più praticabile l’automazione nel processare i datii dati aecXML fornisce parole chiave e nomina gli aecXML fornisce parole chiave e nomina gli attributi dei dati, favorendone l’interpretazione attributi dei dati, favorendone l’interpretazione da parte dei programmi software saltando il da parte dei programmi software saltando il passaggio dell’interpretazione umana e della re passaggio dell’interpretazione umana e della re implementazione nei programmi.implementazione nei programmi.

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Appunti per lapplicazione delle ontologie al processo edilizio Seminario Nazionale Le ontologie in campo umanistico – Archeologia Architettura e Beni Culturali