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MODELADO DE
NORMAS TECNICAS PARA UN
PROCESAMIENTO
INFORMATICO MULTIPLE
Bravo Aranda, G.1p,
Major, V.2, Hernández Rodríguez, F.1,
Martín Navarro, A.1,
Lloret García, T.1
1 Departamento de Ingeniería
del Diseño - Universidad de Sevilla
2 Area Departamental
de Engenharia Mecanica – Universidade do Algarve
RESUMEN
El objetivo general
de nuestro trabajo es desarrollar un esquema de representación
de normas técnicas que permita capturar, distribuir y
mantener el conocimiento contenido en las mismas en el ordenador,
y que posibilite su procesamiento informático para la
realización de las diversas tareas relacionadas con su
uso. Es decir, un esquema que no sólo represente de forma
estructurada los elementos componentes de los documentos normativos
(texto, tablas, figuras, etc.), sino también su semántica
y su propósito y utilidad para realizar tareas y generar
nueva información (para qué sirven los elementos
de información).
En el trabajo se
analizan las limitaciones que presenta el tratamiento informático
actual de las normas técnicas, y se discuten los requisitos
conceptuales y tecnológicos que deben cumplir el esquema
de representación necesario y las aplicaciones informáticas
que lo exploten para proporcionar servicios inteligentes. Se
ha ideado una metodología de trabajo que en esencia consta
de tres pasos: (1) Desarrollar una infraestructura conceptual
que permita organizar y conectar los elementos de información
que constituyen cualquier norma técnica; (2) modelar
la estructura y semántica de las disposiciones normativas
y establecer las relaciones entre disposiciones; y (3) modelar
las tareas de forma que los agentes que las realizan puedan
obtener la información de la representación de
la norma.
Siguiendo la metodología
de trabajo presentada, se ha modelado una parte significativa
de la Norma Básica de la Edificación NBE EA-95,
Estructuras de Acero en Edificación. Los modelos
obtenidos han sido utilizados para desarrollar un sistema informático,
que ha servido para poner a prueba su utilidad. Este sistema
informático soporta las siguientes tareas: (1) el acceso
a las disposiciones de la norma de forma selectiva e interactiva,
de modo que es posible consultar la norma con distintos criterios;
y (2) la verificación o comprobación de conformidad
con la norma de los aspectos constructivos y de comportamiento
de componentes ya definidos y/o analizados.
1. INTRODUCCION: PLANTEAMIENTO
DE LA PROBLEMATICA
Es bien conocida
la importancia que tienen las normas en ingeniería, arquitectura
y, en general, en todos los ámbitos de actividad técnica.
En el contexto del diseño en ingeniería, las normas
de proyecto establecen requisitos cuya finalidad es asegurar
unos niveles mínimos adecuados de seguridad y calidad
de las soluciones de diseño, así como garantizar
el cumplimiento de su funcionalidad.
En los últimos
tiempos, los ingenieros y arquitectos se han visto obligados
a tratar con un número cada vez mayor de normas técnicas
de todo tipo para poder realizar su trabajo de forma adecuada.
Esta circunstancia no ha hecho más que agravarse paulatinamente
debido, entre otros factores a: (1) el desarrollo alcanzado
por la técnica y la creciente complejidad y diversidad
de los sistemas que se fabrican o construyen; (2) la consideración
de factores, hasta hace poco prácticamente no contemplados
de forma explícita, que son origen de nuevas normas y/o
requisitos (como por ejemplo, el diseño de elementos
que sean fácilmente fabricables y mantenibles, el aseguramiento
de la calidad y la preservación del medio ambiente);
y (3) los procesos políticos y socioeconómicos
en los que nos encontramos inmersos, como son la integración
en entes supranacionales y la globalización de los mercados.
Con todo, los diseñadores
y técnicos en general tienen que saber qué normas
son aplicables en el contexto de un proyecto determinado y considerar
las partes de las mismas que son relevantes en cada momento.
Sin embargo, la tarea de aplicación de una norma técnica
resulta compleja debido a la propia naturaleza de este tipo
de documentos. Estos documentos poseen en general un marcado
carácter legal, estableciendo una sucesión de
preceptos o disposiciones cuya organización y redacción,
que son únicas y responden a los criterios utilizados
por el organismo particular encargado de su elaboración,
pueden no resultar adecuadas para su utilización. Es
decir, no tienen por qué dar respuesta a las necesidades
de diferentes usuarios de las normas que hayan de emplearlas
en la realización de actividades distintas.
En este sentido,
hay que indicar que, entre otras formas posibles, es habitual
encontrar normas cuya organización y redacción
está fundamentalmente orientada a la verificación
o comprobación de soluciones de diseño, a pesar
de que la utilización de las mismas resulta necesaria
en otras fases de la actividad de diseño y del ciclo
de vida en general: diseño preliminar, análisis,
diseño de detalle, construcción, verificación
de las utilidades construidas, mantenimiento y explotación
o la simple consulta con fines informativos.
Esto exige a los
diseñadores y otros usuarios técnicos en muchos
casos un conocimiento exhaustivo de la norma en su conjunto
antes de poder aplicarla a una situación concreta, puesto
que dichos documentos están concebidos como un todo,
siendo pues ciertamente difícil extraer los puntos que
resultan aplicables a cada caso. La información necesaria
puede estar dispersa dentro de una norma o en diferentes normas,
y encontrarse recogida en artículos cuyos títulos
no parezcan significativos para los fines de un usuario particular.
Como consecuencia
de lo anterior, la aplicación manual de las normas técnicas,
que fundamentalmente se realiza en la actualidad, presenta claros
inconvenientes. Por una parte, la enorme cantidad de tiempo
que los técnicos tienen que dedicar a familiarizarse
con las normas para poder aplicarlas eficientemente. Por otra
parte, el riesgo, siempre presente, de no considerar disposiciones,
o incluso normas, que pueden ser importantes y que por una organización
inapropiada u otras razones pasen desapercibidas.
Siendo conscientes
de la necesidad de asistencia en el tratamiento de las normas
técnicas, se ha abordado su informatización siguiendo
dos esquemas fundamentales que se examinan brevemente a continuación,
analizando sus limitaciones más importantes.
En el primero de
estos esquemas, los desarrolladores de programas informáticos
incorporan aquellas partes de las normas que pueden procesarse
más fácilmente en sus sistemas CAE, y afirman
que estos programas son capaces de obtener soluciones de diseño
que se ajustan a los requisitos de una o más normas aplicables.
Sin embargo, esta afirmación no se ajusta a la realidad,
y la forma en que se está haciendo presenta claras limitaciones.
En primer lugar,
en estos programas sólo se incluyen algunas partes de
la(s) norma(s) aplicable(s), que normalmente se corresponden
con disposiciones de cálculo que pueden expresarse de
forma algorítmica. Por tanto, la representación
de las normas en estos programas es incompleta, y en consecuencia
no se puede afirmar con garantías que las soluciones
obtenidas cumplan con todos sus requisitos.
En segundo lugar,
el software generado se concibe como un módulo o apéndice
que se ejecuta a continuación del proceso de análisis,
con la finalidad de comprobar si el diseño previamente
analizado cumple con las disposiciones implementadas. Esta forma
de operar hace que sea necesario un proceso iterativo, muy costoso
cuando el análisis es complejo, que utiliza las especificaciones
normativas como elementos puramente pasivos dentro del bucle
de diseño.
En tercer lugar,
la introducción de requisitos normativos en estos programas
se realiza mediante el desarrollo de algoritmos muy ajustados
a cada problemática particular, que obliga a los desarrolladores
a interpretar el conocimiento contenido en las normas. Con esta
forma de operar se obtienen sistemas CAE ad hoc y, por lo tanto,
con una portabilidad nula del conocimiento normativo representado,
que queda, de este modo, enterrado en el código. Además,
el mantenimiento de estos programas, que con frecuencia han
de ser modificados por los cambios que experimentan las normas,
suele ser muy costoso debido a la complejidad lógica
del código resultante de la implementación de
las disposiciones normativas.
Por último,
es de todos conocida la importancia que tiene la documentación
técnica en cualquier proyecto de ingeniería o
arquitectura. En este punto, las soluciones adoptadas deben
ser explicadas y justificadas. Ello hace intervenir de nuevo
las normas que se han utilizado en los procesos de prediseño,
análisis y diseño de detalle. Los programas disponibles
son muy poco o nada interactivos y han sido concebidos como
"cajas negras" que reciben una información
de entrada y producen unos resultados, por lo que no contribuyen
a la explicación y justificación de las soluciones
finalmente obtenidas y, en definitiva, a la documentación
del proyecto.
Por otra parte,
existe un segundo esquema de tratamiento informático
de las normas. Cada vez es más frecuente que las entidades
encargadas de la distribución de las normas preparen
versiones digitales de las mismas en la forma de documentos
hipertexto, constituyendo en algunos casos bibliotecas de documentos
normativos, que luego ponen a disposición de los usuarios
como páginas Web en Internet o en distintos soportes
de almacenamiento magnético. De este modo, se dispone
de una versión digital de las normas que puede ser tratada
informáticamente. Sin embargo, la representación
obtenida es únicamente interpretable por el hombre, y,
en todo caso, el tratamiento informático que puede hacerse
a esta forma de representación, si bien útil,
es bastante limitado.
En primer lugar,
y por razones inherentes a la tecnología utilizada (CGI
y HTML), los documentos normativos digitales se estructuran
de acuerdo con un estándar fundamentalmente concebido
para hacer posible su visualización en pantalla mediante
el uso de las herramientas informáticas existentes para
este fin, que se denominan browsers. Sin embargo, la
información contenida en las normas tiene un grado de
estructuración muy bajo en este formato, y puede considerarse
básicamente constituida por trozos de texto (caracteres
ASCII) y figuras (imágenes digitales). Entre estos elementos
se intercalan etiquetas, interpretables por el ordenador, que
permiten la conexión y paso automático a otras
partes del documento, o a otros documentos, o que disparan la
ejecución de aplicaciones informáticas ad hoc.
De este modo, la información que está contenida
en esta representación sólo puede ser interpretada
directamente por el hombre, que, aunque asistido por el ordenador,
se ve obligado a usar las normas así representadas de
un modo esencialmente análogo al tradicional.
En segundo lugar,
debido a la falta de estructuración de la información,
y a la inexistencia de medios para especificar explícitamente
su semántica de una forma que sea interpretable por el
ordenador, en las representaciones disponibles, no es posible
más que un procesamiento informático general somero
de la misma. Además del uso de herramientas para visualización
de estos documentos, el ejemplo típico del procesamiento
que es factible es el uso de máquinas de búsqueda
para ayudar al usuario a localizar y acceder a documentos y
disposiciones que pudieran ser relevantes. Sin embargo, estas
máquinas de búsqueda están basadas en criterios
puramente sintácticos y se limitan a encontrar las ocurrencias
de palabras clave en el texto. Esta forma de operar puede conducir
a recuperar información irrelevante cuando se usa una
palabra clave en un contexto distinto al deseado, o puede ignorar
completamente información que sí sea relevante
si se emplean términos diferentes en su contenido. No
cabe duda de que las posibilidades de procesamiento mencionadas
son básicas, si bien relativamente ineficientes.
2. OBJETIVOS GENERALES
Y METODOLOGÍA DE TRABAJO
Todo lo expuesto
anteriormente evidencia que el tratamiento informático
actual de las normas técnicas es muy limitado y susceptible
de ser mejorado desde distintos puntos de vista. Son precisamente
estas ideas las que se han tomado como punto de partida de nuestro
trabajo.
El objetivo general
de esta línea de trabajo es desarrollar un esquema de
representación de normas técnicas que permita
capturar, distribuir y mantener la información y conocimiento
contenidos en las mismas en el ordenador, y que posibilite su
procesamiento informático para la realización
de las diversas tareas relacionadas con su uso. Además,
este esquema de representación debe cumplir los siguientes
requisitos generales:
- ser válido para cualquier
norma técnica, con independencia de su tipo (por
ejemplo, norma de ensayo, norma de producto, norma de proyecto,
etc.) y del dominio técnico objeto de la normalización
(por ejemplo, el dominio de las estructuras de acero en la
edificación, de las instalaciones eléctricas
de baja tensión, etc.).
- ser interpretable por el
ordenador, de forma que las herramientas informáticas
concebidas para tratar documentos normativos así representados
tengan acceso directo a la semántica de la información,
y, de este modo, puedan seleccionar y utilizar aquellos elementos
de la misma que sean relevantes para su tarea. Es decir, ha
de ser un esquema que no sólo represente de forma estructurada
los elementos componentes de los documentos normativos (texto,
tablas, figuras, etc.), sino también su semántica
(el significado de los elementos) y su propósito y
utilidad para realizar tareas y generar nueva información
(para qué sirven los elementos de información).
- adherirse en sus aspectos
sintácticos a los estándares de representación
de información existentes para la Web: XML, XMLS,
RDF y RDFS.
De este modo, dada
una norma se dispondrá de una herramienta conceptual
y metodológica que permita producir una representación
en la forma de base de conocimiento que podrá ser explotada
por distintas aplicaciones informáticas para proporcionar
servicios inteligentes y otros usos que requieran del conocimiento
contenido en la norma. Entendiendo que a los requisitos conceptuales
anteriores pueden sumarse otros de carácter más
tecnológico, como son los siguientes: que los servicios
puedan prestarse a puestos remotos conectados a Internet, que
la biblioteca de documentos normativos pueda estar distribuida
en la red o que el software correspondiente sea independiente
de la plataforma.
Como ejemplos de
aplicaciones posibles basadas en el esquema de representación
que se quiere desarrollar, pueden citarse las siguientes: (1)
un servicio de consulta inteligente de normas técnicas
en la Web o broker normativo; (2) una herramienta para la creación
y mantenimiento de la versión electrónica de las
normas; (3) un entorno para realizar de forma interactiva los
procesos de comprobación a efectuar en cualquier proyecto
que deba observar el cumplimiento de las normas; (4) aplicaciones
CAD/CAE que exploten directamente las representaciones de las
normas correspondientes a sus dominios; etc. Como vemos, son
muchos los ámbitos de aplicación que podrían
constituirse en banco de pruebas del esquema de representación.
En el apartado 5 se presenta un sistema informático experimental
que proporciona servicios limitados de consulta y verificación.
Una vez descritos
los objetivos generales de nuestra línea de investigación,
el siguiente paso debe ser explicar cómo pensamos que
se debe proceder para alcanzarlos. Es decir, es preciso establecer
una metodología de trabajo apropiada. Para conseguir
un tratamiento informático amplio y que los entornos
encargados de llevarlo a cabo puedan ofrecer diversas funcionalidades
en base a una representación única de las normas,
es preciso tenerlas presentes desde el principio y realizar
un modelado más completo del contenido de las normas
y de los conceptos a que se refieren.
La metodología
de trabajo propuesta consta de tres pasos que se describen a
continuación. La información y conocimiento contenidos
en una norma técnica se refieren a determinados elementos
o conceptos: materiales, sistemas y sus componentes, dimensiones
geométricas y otras propiedades de los mismos, ensayos,
métodos o procedimientos de trabajo, etc. El primer paso
debe ser identificar los conceptos necesarios y suficientes
y desarrollar una especificación formal de dicha conceptualización.
De esta infraestructura conceptual y de cómo abordar
su desarrollo a través de un planteamiento incremental
nos ocupamos en el apartado 3.
Por otra parte,
la información contenida en una norma técnica,
aunque puede ser muy compleja, suele estructurarse generalmente
como una sucesión de preceptos o requisitos que hay que
cumplir, denominados en adelante disposiciones [11].
El segundo paso debe ser identificar patrones de regularidad
en estas unidades de información, de modo que sea posible
clasificarlas en distintos tipos y diseñar las estructuras
de información necesarias para cada uno de ellos. En
el apartado 4 se examinan las dificultades que conlleva modelar
las disposiciones normativas. Como veremos, se propone modelar
las disposiciones desde distintos puntos de vista que se complementan,
con el fin de hacer factible el tratamiento de estas unidades
complejas de información.
Finalmente, está
claro que las disposiciones de una norma técnica no son
elementos de información aislados, sino que, en general,
existen relaciones entre las mismas. Estas relaciones pueden
presentarse a escala reducida y afectar a un grupo poco numeroso
de disposiciones, como sucede cuando una disposición
establece una excepción a un requisito anteriormente
expresado, o bien cuando una o más disposiciones expresan
formas alternativas de satisfacer un requisito de una norma.
Pero también pueden existir grupos de disposiciones que
conjuntamente compongan una unidad de información de
mayor granularidad (posiblemente nombrada en el título
de la sección de la norma bajo el que aparecen agrupadas).
Este puede ser el caso, por ejemplo, de los métodos operativos
especificados paso a paso en una norma para la realización
de alguna actividad técnica. Además, un número
elevado de disposiciones puede apoyar, con la información
que contienen, la realización de tareas cuya especificación
no esté recogida explícitamente en la norma que
las contiene, si bien la organización y redacción
de la norma pueden estar fundamentalmente orientadas a llevar
a cabo dichas tareas. Este es el caso de muchas normas de proyecto,
frecuentemente orientadas a la verificación o comprobación
de soluciones de diseño previamente dimensionadas y analizadas.
Todos los elementos comentados sugieren las líneas de
actuación que completan la metodología de trabajo.
Es necesario identificar las relaciones entre disposiciones,
modelar las unidades de información de granularidad más
amplia que la correspondiente a una disposición y modelar
las tareas cuya realización requiere la información
contenida en las disposiciones. La última línea
de actuación no se examina en esta comunicación.
3. INFRAESTRUCTURA CONCEPTUAL
La información
y conocimiento contenidos en una norma técnica se refieren
a determinados conceptos: materiales, sistemas y sus componentes,
dimensiones geométricas y otras propiedades, ensayos,
métodos o procedimientos de trabajo, etc. Estos conceptos,
sus propiedades, las relaciones que existen entre los mismos
y los términos específicos que se emplean para
designarlos tienen una gran importancia, puesto que proporcionan
una infraestructura básica que permite organizar y conectar
los elementos de información que constituyen cualquier
norma técnica.
En el ámbito
de la Inteligencia Artificial se ha desarrollado la noción
de ontología, precisamente para este cometido.
En este contexto, "una ontología es una especificación
formal y explícita de una conceptualización compartida"
[6]. Una conceptualización debe entenderse como
un modelo abstracto de algún fenómeno del mundo
que identifica los conceptos que son relevantes. Explícita
significa que los tipos de conceptos utilizados y las restricciones
que afectan a su uso han de definirse explícitamente
y formal equivale a entendible por el ordenador. Por
último, la idea de conceptualización compartida
indica que una ontología debe capturar conocimiento consensuado.
En una ontología el conocimiento se organiza en la forma
de jerarquías de conceptos y cada concepto tiene un conjunto
de propiedades y relaciones con otros conceptos.
En el ámbito
de las normas técnicas nos encontramos con la necesidad
de desarrollar ontologías con diferentes grados de generalidad.
En el nivel menos general, la información y conocimiento
contenidos en una norma técnica concreta se refieren
a conceptos específicos del dominio de la misma. Por
ejemplo, en una norma relativa al proyecto de cimentaciones
por zapatas, la ontología específica del dominio
incluirá zapatas aisladas, sus dimensiones, zapatas centradas
y zapatas de medianería, métodos para calcular
las cuantías de armaduras, restricciones como la distancia
mínima permitida entre dos zapatas, etc.
A un nivel más
abstracto, es posible desarrollar ontologías de validez
general en el contexto de un tipo de actividad técnica,
y que por tanto no están ligadas a un dominio específico.
Por ejemplo, todas las normas de ensayo se refieren a la realización
de ensayos, una actividad técnica dirigida a la determinación
de propiedades de algo (un material, un producto, etc.). Una
ontología para este ámbito de actividad incluirá
conceptos como ensayo; ensayo de campo y ensayo de laboratorio
(que son tipos de ensayos); que un ensayo de laboratorio se
realiza sobre una o más muestras; procedimientos para
la toma, selección y preparación de muestras;
método de ensayo; equipo de ensayo y sus características;
calibración de los equipos; condiciones de aceptación
del ensayo; etc.
Figura 1. Infraestructura
conceptual.
Finalmente, a un
nivel aún más abstracto, tenemos ontologías
que denominaremos genéricas, ya que los conceptos formalizados
son tan generales que están presentes en cualquier ámbito
de actividad técnica o dominio de normalización
técnica. En este nivel puede encuadrarse una ontología
genérica para los sistemas físicos que produce
la técnica. Una ontología así puede incluir
conceptos como: material, sistema y componente, que un componente
está hecho de un material, que un material puede ser
simple o compuesto, etc. Otras ontologías genéricas
son necesarias para nuestros fines, como por ejemplo una ontología
para la geometría y topología o una que formalice
los conceptos relativos a procesos y actividades.
Evidentemente,
el desarrollo de la infraestructura conceptual que necesitamos
sería una empresa titánica si tuviéramos
que partir desde cero. Sin embargo, existen algunas iniciativas
importantes desde hace unos pocos años encaminadas a
facilitar estas tareas de desarrollo. En estas iniciativas se
han creado bibliotecas de ontologías que están
disponibles y que son útiles para desarrollar nuevas
ontologías. El conocimiento ya adquirido, conceptualizado
y expresado en un lenguaje formal contenido en las ontologías
de estas bibliotecas, puede reutilizarse para construir una
nueva ontología, eliminando, añadiendo y/o modificando
los conceptos que sea preciso. Además, se han desarrollado
algunos entornos para construir y consultar ontologías,
entre los que cabe destacar el sistema Cyc [9], Ontology Server
[3] y Potégé-2000 [10]. Finalmente, indicar que
en la actualidad ya están disponibles algunos lenguajes
formales de especificación de ontologías para
la Web que próximamente pueden dar lugar al establecimiento
de un estándar en esta materia. Entre estos lenguajes
podemos destacar OIL [4] y DAML+OIL [7].
4. MODELADO DE LA INFORMACION
CONTENIDA EN LAS NORMAS TECNICAS
Ya hemos indicado
que la información contenida en una norma técnica
puede descomponerse en unidades de información denominadas
disposiciones. Una disposición constituye una unidad
de información en el sentido de que si se elimina alguna
de sus partes, deja de ser significativa o de transmitir una
idea completa. La redacción de las normas técnicas
con frecuencia se ajusta bien al esquema sucesión
de disposiciones, si bien éstas aparecen agrupadas,
de acuerdo con algún criterio lógico, bajo un
mismo epígrafe, constituyendo las distintas divisiones
de la norma. El segundo paso de la metodología de trabajo
propuesta es identificar patrones de regularidad en estas unidades
de información, de modo que sea posible clasificarlas
en distintos tipos y diseñar estructuras de información
para cada uno de ellos.
El modelado de
disposiciones normativas que se quiere desarrollar ha de satisfacer
los requisitos de procesamiento múltiple ya comentados.
Es evidente que las disposiciones que constituyen el contenido
de una norma técnica son unidades de información
complejas. Sin embargo, esta complejidad puede ser tratada si
cada disposición (como unidad de información)
se analiza separadamente desde distintos puntos de vista, que
se consideran esenciales para poder definir de forma completa
la información y que son relativamente independientes
entre sí. De este modo, cuando se analiza una disposición
desde un punto de vista concreto, podemos abstraernos de los
elementos no relevantes, englobados en otros puntos de vista,
sin renunciar a una definición completa de la información
a través de la superposición de los modelos parciales
obtenidos en el análisis. Se han distinguido tres puntos
de vista o dimensiones conceptuales para realizar el análisis
de la información que constituye cualquier disposición,
que responden básicamente a las siguientes cuestiones:
cómo está expresada, qué es
y para qué sirve. Esto se ha representado en la
figura 2.
Cuando analizamos
una disposición desde el punto de vista de cómo
está expresada, únicamente nos interesa la forma
en que se expresa la información, es decir, los medios
de expresión específicos utilizados. La información
se expresa mediante enunciados (información textual),
tablas, expresiones matemáticas (ecuaciones
o condiciones lógicas), gráficas y/o figuras.
Lo habitual es que siempre esté presente un enunciado
que puede combinarse con alguno(s) de los restantes elementos.
Por tanto, a este nivel de modelado cada disposición
puede considerarse un agregado de elementos de expresión
de los tipos antes enumerados (véase figura ). Lo importante
es que para los medios de expresión anteriores, y los
subtipos de los mismos que se utilizan, existen estructuras
de almacenamiento y procedimientos de manipulación estándares.
Por ejemplo, para un cierto tipo de tabla, con independencia
de a qué corresponde el valor que se tabula, podemos
implementar un método que proporcione el valor tabulado
para unas entradas determinadas.
Figura 2. Dimensiones
conceptuales en el modelado de disposiciones.
El análisis
de una disposición desde la perspectiva qué
es tiene como objetivo fundamental explicitar la estructura
general de la unidad de información. Para ello, resulta
conveniente en primer lugar distinguir entre disposiciones
informativas y requisitos o disposiciones propiamente
dichas. En este primer nivel, estamos interesados en el carácter
general de la unidad de información. El cuerpo de una
norma incluye siempre disposiciones informativas, fundamentalmente
definiciones y clasificaciones que son válidas
en el ámbito de la norma. Sin embargo, el grueso del
cuerpo de una norma está constituido por requisitos o
preceptos que establecen criterios o reglas que hay que observar.
Por otro lado, un requisito es una unidad de información
que en esencia establece alguna de las cosas siguientes: características
intrínsecas o prestaciones que han de tener los objetos,
restricciones a los valores (numéricos) de los atributos
de los objetos, acciones a realizar, métodos o procedimientos
para realizarlas, etc. Este segundo nivel de análisis
persigue distinguir clases genéricas de requisitos que
posean una estructura bien definida. Estas ideas se comprenden
mejor con la ayuda de un ejemplo. En la figura 3 se presenta
un ejemplo de un tipo de disposición que denominamos
limitación. Una limitación es una restricción
al valor de un atributo (numérico) de un objeto. La definición
anterior implica una estructura para este tipo de disposición:
la clase de objetos que está sometida a la limitación,
el atributo cuyo valor es limitado, el tipo de límite
(<, ≤, ≥ ó >), y el valor del límite.
Es conveniente subrayar dos características importantes
del modelado de disposiciones que se está presentando.
La primera es el carácter declarativo de los resultados;
es decir, cada tipo de disposición constituye una unidad
de información o conocimiento cuya estructura es independiente
de los posibles usos que pueda tener en la realización
de actividades técnicas. La segunda característica
es que los conceptos a los que se refieren los elementos que
forman la estructura estática de un tipo de disposición
no son conceptos específicos de un dominio particular;
esto es, los resultados del modelado según este punto
de vista son independientes del dominio o de la norma en consideración.
Figura 3. Estructura
de una limitación.
Finalmente, la
información contenida en una disposición puede
utilizarse en la realización de distintas actividades
o tareas. El modelado de para qué sirve un tipo
de disposición introduce elementos semánticos
que capturan el papel desempeñado por la información
(o alguna de sus partes) en una tarea determinada. Si aspiramos
a desarrollar herramientas que puedan procesar la información
de una norma cualquiera para ayudarnos a realizar una determinada
tarea, es preciso que estas herramientas sepan qué tipos
de información o conocimiento necesitan en cada paso
y que puedan identificarla y extraerla de la representación
de la norma para poder aplicarla. De acuerdo con esto, necesitamos
modelar las propias tareas de forma genérica, identificar
los requisitos de información y conocimiento asociados
con los distintos pasos en que se descomponen e identificar
los tipos de disposiciones (o partes de éstas) que pueden
utilizarse como fuentes de los elementos de información
requeridos, asignándoles nombres que sean independientes
de un dominio específico, al mismo tiempo que representativos
de la utilidad que tienen en el contexto de la tarea. Por ejemplo,
una disposición que establece un procedimiento de
cálculo de alguno de los parámetros dimensionales
de un componente, podría etiquetarse como procedimiento
de dimensionamiento, de modo que una herramienta concebida
para asistir en las tareas de diseño pudiera utilizar
la información que contiene en el momento oportuno.
5. APLICACION A UNA NORMA
CONCRETA: LA NORMA NBE EA-95
Siguiendo la metodología
de trabajo presentada, se ha modelado una parte significativa
de una norma de proyecto. En concreto, se ha seleccionado la
Norma Básica de la Edificación NBE EA-95, Estructuras
de Acero en Edificación. De esta norma se han tratado
los capítulos: Piezas de directriz recta sometidas a
tracción, Piezas de directriz recta sometidas a compresión
y Piezas de directriz recta sometidas a flexión. Los
modelos obtenidos han sido utilizados para desarrollar un sistema
informático que ha servido para poner a prueba su utilidad.
Este sistema informático soporta las siguientes tareas:
- el acceso a las disposiciones
de la norma de forma selectiva e interactiva, de modo que
es posible consultar la norma con distintos criterios; y
- la verificación o comprobación
de conformidad con la norma de componentes ya definidos
y/o analizados.
El modelado del
dominio de la norma y de su contenido, así como el análisis
y diseño de la aplicación informática,
se realizaron aplicando la tecnología de la orientación
a objetos. Para expresar los modelos resultantes se usó
el lenguaje de modelado orientado a objetos UML [1]. Además,
la definición de los modelos y la codificación
del programa se han visto notablemente asistidas por la herramienta
CASE Rational Rose. Finalmente, la implementación se
realizó en Java, por ser un lenguaje de programación
orientado a objetos especialmente idóneo para este tipo
de aplicaciones, y el entorno de programación Java empleado
fue Bluette v0.7.
El modelado ha
seguido esencialmente los pasos del planteamiento presentado
en los apartados precedentes, si bien se ha limitado su alcance
al contenido de los capítulos normativos considerados.
Esto significa que únicamente se han modelado los conceptos
y tipos de disposiciones necesarios para representar esa parte
de la norma.
Como muestra de
los modelos específicos del dominio obtenidos, en la
figura se presenta el diagrama de clases correspondiente al
módulo productos. Como puede verse en la figura
4, el producto fundamental es la pieza, que tiene un
subtipo, fundamental en la parte de la norma objeto de modelado,
la pieza de directriz recta, que a su vez presenta dos
clases: pieza simple y pieza compuesta. Resulta de interés
resaltar el hecho, reflejado en el modelo, de que las piezas
simples pueden clasificarse según dos criterios independientes:
atendiendo a si su sección es constante o variable y
atendiendo a su constitución.
Figura 4. Diagrama
de clases del módulo productos.
El modelado de
las disposiciones normativas contempló los tres puntos
de vista examinados en el apartado 4. Sin embargo, dada la naturaleza
de la norma analizada, fundamentalmente orientada a la comprobación
mediante cálculo de que no se alcanzan los estados límites
últimos de agotamiento ni se producen fenómenos
de inestabilidad, y a la verificación de limitaciones
constructivas, la clasificación obtenida desde el punto
de vista del carácter general de las disposiciones únicamente
incluye los tipos representados en la parte superior de la figura
5. Desde el punto de vista del rol funcional que las disposiciones
tienen en la realización de las tareas de comprobaciones
han distinguido las clases que aparecen representadas en la
parte inferior de la misma figura. Estas clases no se van a
examinar en la comunicación. Una discusión detallada
de los modelos específicos del dominio de la norma y
de su contenido, así como la documentación del
desarrollo del sistema informático puede encontrarse
en [5].
Figura 5. Modelo
de las disposiciones normativas.
Por último,
vamos a examinar en más detalle las funcionalidades (o
casos de uso) del sistema informático. Los casos de uso
considerados fueron:
- consulta temática
del contenido de la norma, que permite consultar la norma
atendiendo al modelado de las disposiciones propuesto. Es
decir, el resultado de una consulta según este criterio
consiste en la presentación al usuario de las disposiciones
del tipo solicitado existentes en la norma.
 consulta
de la norma por concepto, que permite consultar la norma
atendiendo al modelado del dominio de la misma. Es decir,
el resultado de una consulta según este criterio consiste
en la presentación al usuario de las disposiciones
que se refieren al concepto indicado. En la implementación
actual del sistema únicamente es posible consultar
las disposiciones atendiendo a los conceptos modelado en el
módulo productos (figura) y al módulo uniones.
La figura siguiente muestra el resultado de una consulta por
tipo de producto (en este caso, pieza simple, prismática
y de sección constante).
Figura 6. Consulta
por tipo de producto (pieza simple).
- consulta de la norma según
un criterio mixto, que permite combinar los dos criterios
anteriores.
- comprobación de aspectos
constructivos, que permite comprobar que un componente
cumple como producto con las disposiciones constructivas que
le afectan. Es decir, el resultado de esta tarea puede ser,
después de proporcionar al sistema la definición
del componente como producto, un mensaje que nos indica que
la pieza es geométrica y constructivamente correcta,
o bien la presentación de las disposiciones incumplidas
por el mismo. La figura siguiente muestra el resultado de
una comprobación de aspectos constructivos de una pieza
que no cumple la norma. En la parte derecha aparecen las disposiciones
incumplidas.
Figura 7. Comprobación
de aspectos constructivos.
- comprobación de aspectos
de comportamiento, que permite comprobar, de un modo análogo
al anterior, si un componente cumple con las limitaciones
de comportamiento que le afectan. Es decir, no supera ningún
estado límite.
6. CONCLUSIONES
En este trabajo
se ha presentado esquemáticamente una metodología
de modelado de normas técnicas dirigida a producir una
representación que captura el conocimiento contenido
en las mismas. En base a la representación explícita
de la estructura y semántica de las disposiciones normativas
y de los conceptos a que se refieren, es posible desarrollar
herramientas informáticas, agentes inteligentes u otras
aplicaciones, que procesen la información y conocimiento
representados para realizar diversas tareas.
En la actualidad,
se están realizando dos tesis doctorales en la línea
de investigación presentada, así como diversos
proyectos fin de carrera como soporte a la elaboración
de las mismas.
7.
REFERENCIAS
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Normalización y actividades relacionadas. Vocabulario
general. AENOR, 1998.
[12] XML. Extensible
Markup Language (XML). http://www.w3.org/XML
8. CORRESPONDENCIA
Dr. Gabriel Bravo
Aranda
Departamento de
Ingeniería del Diseño
Escuela Superior
de Ingenieros – Universidad de Sevilla
Camino de los Descubrimientos,
s/n
41092 – Sevilla
Tf.: 954 48 73
20; FAX: 954 46 73 70
e-mail: gbravo@esi.us.es
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