Реферат

Существует много проектного планирования и программного управления, используемые в строительной промышленности. Основанный на стандартах перевод - единственный путь достичь совместимости. Это изучение оценивает применимость Языка (PSL) Спецификаций Процесса для обмена проектной информации среди различных приложений. PSL был принят Национальным Институтом Стандартов и Технологии (NIST) и появляется как стандартный обменный язык для информации процесса в обрабатывающей промышленности. В этой статье, мы исследуем, как PSL может быть расширен для обменивания проектной информации для строительных приложений.

Ключевые слова

Язык спецификации процесса, PSL, онтология, информационный обмен, управление проектом

1. Введение

Так как использование информационных технологий возрастает в строительной промышленности, возможность взаимодействия программного обеспечения приложений стала все более и более важной. Строительный проект обычно включает объем проектной информации от различных источников. Есть много строительных приложений, которые могли использоваться в строительном проекте. Например, как показано на рисунке 1, различные члены проектной команды, могут использовать Проектного Планировщика (P3) Primavera или Microsoft Project, чтобы составить график проекта, Vite, чтобы симулировать проектную организацию, Точная Оценка Timberline, чтобы оценить проектную стоимость, и 4D Viewer (McKinney и Fischer 1998), чтобы рассматривать прогресс строительства. В распространяемом но конкурирующем техническом окружении, информационная совместимость играет существенную роль в управлении проектом.

Существует много стандартов онтологий, такие как STEP, IFC and aecXML, которые стремятся обеспечить совместимость среди различных приложений. Большинство из существующих стандартов онтологии, однако, сосредоточиваются больше на данных продукта, чем на информации процесса. Язык спецификаций процесса (PSL) - один такой появляющийся стандарт, предложенный NIST (Национальный Институт Стандартов и Технологии), который проектируется специфически, чтобы обменять информацию процесса среди производственных приложений. Это изучение исследует применимость использования PSL в качестве обменного стандарта для приложений управления конструкции проектом.

2. Существующие стандарты онтологии

За последние два десятилетия существуют много усилий от промышленности, академии и стандартных организаций, которые предлагают тандарты онтологии для обмена данными, как например STEP (ISO 1994), IFC (IAI 1997), aecXML (IAI 2002), и т.п.

• STEP (Стандарт для Обмена Данных Модели Продукта) - стандарт интеграции данных продукта для включения информации, обменивающейся среди различных приложений (Fowler 1995). STEP основан на языке EXPRESS, который предоставляет возможность STEP обеспечить однозначное, компьютерное, поддающееся толкованию представление данных продукта. EXPRESS - язык описания данных, представляющий структуру данных и любые ограничения, которые могут применяться к нему.
• IFC (Основные фундаментальные классы) - стандарт изображения данных для определения данных продукта архитектурных и строительных приложений. Существуют усилия для расширения IFC от моделирующего продукта, чтобы поддерживать данные для оценки и цели управления проектом. Кратко говоря, IFC проектируется, чтобы обменять данные среди приложений AEC/FM (Архитектура, Инженерия, Конструкция и Средства Управления). IFC основан на языке EXPRESS.
• AECXML изначально предложили Bentley Systems в 1998, и - сейчас часть усилия под IAI (Международный Альянс Взаимодействия). AECXML включает схемы XML, чтобы описать информационную специфику дизайну, строительству, эксплуатации зданий, заводов, инфраструктуры, и оборудований. Усилия были вынуждены разделить IFC и aecXML разработки.

Стандарты онтологии, описанные выше важно фокусируются на данных продукта и не расширяют информацию о процессе и описания задачи.

3. Язык спецификации процесса (PSL)

Развитие языка спецификации процесса (PSL) мотивирует две основных причины. Для начала, нет многих существующих стандартов для обмена информации процесса. Во-вторых, текущие стандарты онтологии ощущают недостаток формальной логики, чтобы определить взаимоотношения и ограничения. Каждая онтология в PSL это либо формально определена (для не примитивных терминов), либо набор аксиоматики, ассоциированной с этим, чтобы вынудить значение (для примитивного срока).

PSL основан на KIF (Формат Обмена Знаний), который проектируется для обмена знаний среди несравнимых вычислительных систем. KIF имеет декларативную семантику, а также логически всесторонний (Genesereth и Fikes 1992). Когда комбинируется с доментов специфической онтологиеи, KIF имеет выразительную силу, чтобы представить знание.

Рисунок 2 показывает полную PSL организацию, которая включает PSL ядро, внешнее PSL ядро, и PSL расширение (Schlenoff и другие. 2000).

• PSL ядро - набор аксиоматики, основанной на KIF. PSL ядро включает четыре основных класса: Объект, Активность, Активность_Происшествие и Временная точка. Отношения определяются среди классов, например:
  (происшествие - ... активности - произошедшая активность)
  (до временная точка временная точка)
• Внешнее PSL ядро состоит из маленького набора расширений, которые являются общими и проникающими в их применимость. Расширения во внешнем PSL ядре включают Субактивное Расширение, Расширение Активность-Происшествие и Расширение Состояние. Отношения могут быть определены, используя PSL расширения внешнего ядра, например:
  (субактивность - произошедшая активность - произошедшая активность - происшествия)
  (субактивность активность активность)
• PSL расширения включают модули онтологии как например общие действия, отношения порядка и планы. Каждый модуль мотивирован набором приложений и охватывает концепции в определенном домене. Ниже - некоторые примеры отношений в PSL расширениях:
  (до - начать активность - произошедшая активность - произошедшая активность - происшествия)
  (до - старт - приостановить активность - произошедшая активность - произошедшая активность - продолжительность происшествия)

4. PSL для применения управления проектами

Пока PSL был изначально создан большей частью для обрабатывающей промышленности, это может быть применено к приложениям управления строительства проекта, чтобы моделировать существенную проектную информацию.

Онтология (Guarino 1997) - явная спецификация некоторой темы. Другими словами, онтология включает набор терминов и взаимоотношения среди тех терминов. Когда двум программам нужно обменять информацию процесса, им не только нужно сойтись в языке представления для взаимодействия, но и нужно сойтись в онтологии в их домене. В нашем исследовании мы выбираем VITE, как приложение эталонного тестирования, чтобы оценить применимость PSL в строительстве промышленности. Vite - проект и организация, моделирующая систему для помощи в развитии организационных структур и выявлении потенциальных проблем с проектной стоимостью, временем, или качеством. Это берет традиционно качественную организационную теорию управления и строит модель, которая объединяет грубые количественные меры.

Для типичного конструкции проекта, проектная информация включает три основных категории: планирование информации, информационный ресурс и стоимость информации. В настоящий момент онтология PSL охватывает прежде всего планирующую часть. После анализа информации, необходимой и выходной VITE, расширения к текущей онтологии PSL проектируются, чтобы включать организационный модуль, модуль активности конструкции и проектный модуль (Рисунок 3).

Одна из главных проблем в расширениях онтологии это то, что мы не должны включать слишком много прикладных специфических понятий в PSL онтологию. PSL не предназначен для захвата всей информации, нужной каждому приложению. Должны быть некоторые другие внутренние схемы, чтобы представить всю прикладную специфическую информацию. С другой стороны, PSL должен быть достаточно общим и способным обменять существенную информацию процесса среди различных приложений. Мы должны определить концепции, которые также уместны для других приложениях, обобщают эти концепции, и включают их в PSL расширения онтологии.

Организационная онтология сосредоточивается на структуре организации, ролях, полномочиях, расширении прав и возможностей (Fox et al. 1996). Организация может быть индивидуальной или группой индивидуумов, к которым с организационными атрибутами и отношениями они ассоциированы. Некоторыми примерами отношений, определенных в расширении организации, являются:

    (Опыт актер строка)

    (Директор группа актер)

Строительство - активность в конструкции процесса, который ассоциирован с определенными свойствами, как например приоритет, неопределенность, зависимость. Примеры расширений строительства включают:

    (Приоритет строительство номер)

    (Зависимость строительство строительство номер)

Проект расширения онтологии охватывает общую информацию проекта, например:

    (АктивностьНазначение проект строительство актер номер)

    (РабочийДень проект номер)

Для каждого нового термина в расширениях онтологии, мы обеспечиваем некоторое определение или аксиоматику, чтобы определить и ограничить интерпретацию нового срока. Например, ниже приведены определение и аксиома для зависимости определили в расширениях онтологии.

Определение Зависимости:

(defrelation dependency (?a1 ?a2 ?n) :=

(=> (rework ?a2)

    (and (rework ?a1)

        (numrework ?a1 n)) )

Аксиома: Переходное зависимое взаимоотношение:

(forall (?a1 ?a2 ?a3)

    (=> (dependency ?a1 ?a2 ?n1)

        (dependency ?a2 ? a3 ?n2)

        (exist ?n3 (dependency ?a1 ?a3 ?n3)) )

5. Обмен информацией с помощью PSL

5.1 Отображение концепций между PSL и строительства приложений

Не так уж и необычно, что тот же термин часто ассоциирован с различными значениями в различных приложениях. Чтобы обменять проектную информацию, сначала нам нужно нанести на карту концепции в различных приложениях на онтологии PSL, таким образом, они - PSL уступчивый. В таблице 1 приведены некоторые термины, которые связаны с активностью отношения в PSL и Primavera Project Planner (P3).

Пример на рисунке 4 показывает, что активность В есть преемник активности А с взаимоотношением типа "конец к началу" в строительный проект Р от Р3.

Предполагается, что изоляция времени составляет 3 дня между активностью А и B, затем концепции преемника могут выразиться, используя онтологию PSL в качестве:

(активность - происшествие A)

(активность - происшествие В)

(субактивность - происшествие A Р)

(субактивность - происшествие В Р)

(после - старт A В Р)

(после - старт - задержка A В 3)

5.2 Обмен проектной информацей с помощью PSL

Чтобы обменять проектную информацию среди приложений различной конструкции, нам нужно разрабатывать обертки для каждого приложения (Рисунок 5). Обертки восстановливают информацию из приложений и переводят информацию в PSL формат. Кроме того, обертки также анализируют информацию от PSL файлов и перемещают информацию в приложения.

Основной процесс использования PSL для обмена проектной информации может быть иллюстрирован в Рисунке 6. Хотя основные процессы для оберток PSL по существу те же, различные выполнения необходимы, чтобы построить обертки для приложений различной конструкции.

• Для Vite, концепции в Vite наносятся на карту на формальной онтологии, используя PSL, который явно и однозначно определяет все термины, введенные в пределах языка. Затем мы анализируем уместную информацию, запомненную в базе данных ACCESS, используя Java Database Connectivity (JDBC), которая переводит информацию на PSL по утверждению набора правил, и создает PSL файл. Для PSL к Vite переводу, информация в PSL файле проанализирована и переписана в файл формата VNB (Access database). Vite мог открыть VNB файл и запустить моделирование.
• Для P3, используется Primavera Авто Двигатель (RА). RА - набор объектно-ориентированного, OLE 2.0-основанного API, который позволяет объектно-ориентированно, программируя доступ к P3, создавая планирующий двигатель и другие приложения. Мы используем RА, чтобы связаться с P3, как например восстановление проектной информации от P3 и перемещение проектной информации в P3. Рисунок 7 показывает простой код в качестве образца, чтобы проиллюстрировать PSL обертку для P3.

Рисунок 7: Простой код PSL обертки для P3


• Для Microsoft Projectа, используется VBA (Visual Basic для Приложений). Процесс здесь очень подобен развитию протоколов коммуникации для Primavera P3.
• Для 4D Viewer (McKinney и Fischer 1998), планирующая информация от PSL файла восстановима и превращена в формат, требуемый 4D Viewer.

6. Демонстрация информационного обмена с помощью PSL

6.1 Пример 1: Сценарий проекта чип

Мы выбираем образцовый проект от Vite, чтобы проверить PSL как обменный стандарт для информации процесса. Vite - проект и организация, моделирующая систему, проектируемую для помочь в развитии организационных структур и выявления потенциальных проблем с проектной стоимостью, временем, или качеством. Проект Vite составлен из традиционной CPM диаграммы и дополнительных связей, показывающих отказ зависимости, взаимную информацию и структуру управления.

Пример сценария (Рисунок 8) - проектирует и производит микропроцессорный набор для нового "персональный цифровой ассистент" (PDA) продукта в пределах плотного графика. Существует 12 действий в этом проекте. Среди 12 действий есть три активных этапа: ‘Start Project,’ ‘Ship Tapes to Foundry’ and ‘Fab, Test and Deliver’. Активность ‘План_Координация’ - поддерживать полный контроль проекта.

Используя PSL в качестве обменного стандарта, мы успешно обмениваем планирование информации среди Vite, Проектного Планировщика (P3) Primavera и Проекта Microsoft. Рисунок 9 показывает некоторые отобранные логические предложения от PSL файла к этому Проекту.

Рисунки 10 - 12 иллюстрируют производимый план в Vite, P3 и Проект Microsoft.

Рисунок 10 - оригинальная диаграмма Ганта образцового проекта в Vite. Рисунки 11 и 12 показывают регенерированный проектный план в P3 и Проект Microsoft, соответственно. Как показано в рисунках, проектная информация обменивается успешно среди их трех приложений. Активности имеют ту же стартовую дату и продолжительность в три приложения. Критические пути - также в три приложения.

6.2 Пример 2: Mortenson ceiling project

Чтобы проверить масштабируемость и применимость PSL как обменный стандарт, используется Mortenson ceiling project, чтобы иллюстрировать процесс информационного обмена. Mortenson ceiling project - часть конструкции Walt Disney Concert Hall, построенная конструкцией Mortenson, и проектирующаяся Frank O.Gehry & Associates.

Мы используем PSL в качестве стандарта данных, чтобы обменять проектную информацию среди P3, Microsoft Projectа, и 4D Viewer (McKinney и Fischer 1998). Есть 191 действий и 459 зависимых взаимоотношений в проекте. В PSL файле этого проекта существуют более 2000 логических предложений.

Рисунки 13 - 15 показывают отобранные результаты этого примера демострации. Рисунок 14 - оригинальная диаграмма Ганта ceiling project в P3. Рисунок 14 - моментальный снимок строительного прогресса в 4D Viewer 25 марта, 2001. Фигура 15 - измененная диаграмма Ганта, регенерированная в Microsoft Project, где продолжительность активности 18T1-33201 была изменена с 1 дня до 40 дней. Как показано в Рисунке 15 планирующая информация в Primavera Проектный Планировщик (P3) успешно регенерируется в Microsoft Project, используя PSL.

7. Заключения

Много строительных приложений могут быть использованы в строительном проекте. Чтобы обменять проектную информацию среди приложений различной конструкции формулируется вызов для партнерских членов команды проекта. Хотя PSL первоначально проектировался специфически, а информация процесса имеет отношение к производственным приложениям, мы успешно расширили онтологию, чтобы моделировать существенную информацию строительства проекта. Мы разработали PSL обертки для некоторых простейших приложений PSL конструкции, и успешно обменную проектную информацию, среди таких приложений, как например P3, Microsoft PROJECT, VITE и 4D Viewer (McKinney и Fischer 1998). Наше исследование показывает, что PSL, появляющийся обменный стандарт для производственных приложений, - также многообещающий кандидат обменного стандарта для приложений управления строительством проектом. Наша успешная демонстрация также показывает, что PSL может быть для информационного обмена среди различных приложений, облегчая строительные технические процессы в конструкции от членов различной команды. Информация процесса может быть разделена среди различных приложений различными командами различных дисциплин.

8. Благодарность

Эту работу частично спонсирует Center for Integrated Facility Engineering at Stanford University, a Stanford Graduate Fellowship, и the Product Engineering Program, возглавленная Dr. Ram D. Sriram at NIST. The Product Engineering Program получает свою поддержку от программы NIST’s SIMA (Systems Integration for manufacturing Applications) и the DARPA’s Radeo Program. 4D Viewer и 4D model of the Mortenson ceiling project обеспечены Профессором Мартином Фишером и его исследовательской группой в Стэнфордском Университете.

9. Ссылки

1. Fowler J. (1995), STEP for data management, exchange and sharing, 214 pp, Technology Appraisals Ltd., UK, 1995.

2. Fox, M.S., Barbuceanu, M., and Gruninger, M. (1996), “An Organisation Ontology for Enterprise Modelling: Preliminary Concepts for Linking Structure and Behaviour.” Computers in Industry, 1996, Vol. 29, pp. 123-134.

3. McKinney, K. and Fischer, M. (1998) "Generating, evaluating and visualizing construction schedules with 4D-CAD tools." Automation in Construction, 7(6), 433-447.

4. Genesereth, M.R. and Fikes, R. (1992), “Knowledge Interchange Format Version 3.0 Reference Manual.” Computer Science Department, Stanford University.

5. Guarino N. (1997), “Understanding, building and using ontologies.” Int. J. of Human - Computer Studies, Feb-Mar 1997, Vol. 46, no 2-3, pp. 293-301.

6. IAI (1997), “Industry Foundation Classes.” Specification Volumes 1-4, International Alliance for Interoperability, Washington DC 1997.

7. IAI (2002), “AecXML.” International Alliance for Interoperability, http://www.aecxml.org (Accessed: 15 March 2002).

8. ISO (1994), 10303-1:1994, “Product data representation and exchange: Part 1: Overview and fundamental principles.”

9. Schlenoff, C., Gruninger M., Tissot, F., Valois, J., Lubell, J., and Lee, J. (2000), “The Process Specification Language (PSL): Overview and Version 1.0 Specification,” NISTIR 6459, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD.