Koc - un repositorio de objetos de conocimiento para la enseñanza de la construcción soportado por herramientas para composición y auditoría

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(1)KOC: Un Repositorio de Objetos de Conocimiento para la Enseñanza de la Construcción Soportado por Herramientas para Composición y Autoría. David Francisco Cifuentes Cortés Departamento de Ingeniería de Sistemas y Computación. 8 de Agosto de 2008.

(2) Tabla de Contenido 1 Introducción................................................................................................................. 1-1 2 Objetivos ..................................................................................................................... 2-1 3 Estado del Arte............................................................................................................ 3-1 3.1 Antecedentes en la Universidad de los Andes ....................................................... 3-2 3.2 Enseñanza del Área Técnica en Arquitectura ........................................................ 3-2 3.3 Administración del Conocimiento ........................................................................... 3-3 3.3.1 Administración del conocimiento en la industria de la construcción .................. 3-4 3.4 Ontologías y Web Semántica ................................................................................. 3-4 3.4.1 Sistemas para Construcción basados en Ontologías ........................................ 3-5 3.4.2 Taxonomías Para el Dominio de la Arquitectura y la Construcción ................... 3-6 3.5 E-Learning en KOC ................................................................................................. 3-6 3.5.1 E-Learning en Arquitectura y Construcción ........................................................ 3-7 3.5.2 E-learning basado en Ontologías ....................................................................... 3-7 3.6 Herramientas para Composición y Autoría............................................................. 3-7 3.6.1 Herramientas de Autoría Basadas en Ontologías .............................................. 3-8 4 Solución Conceptual Propuesta ................................................................................. 4-1 4.1 Principios ................................................................................................................. 4-1 4.2 ArCo ........................................................................................................................ 4-2 4.2.1 El Qué. Objetos de Construcción........................................................................ 4-4 4.2.2 El Para qué. Funcionalidades y Grados Desempeño ........................................ 4-5 4.2.3 WBS. Work Breakdown Structure ....................................................................... 4-5 4.2.4 El Dónde. Sistemas y Subsistemas en la WBS .................................................. 4-6 4.2.5 El Cuándo. Actividades en la WBS ..................................................................... 4-7 4.2.6 El Cómo. Materiales y Equipos ........................................................................... 4-7 4.3 Levantamiento de información de los proyectos arquitectónicos ........................ 4-10 4.4 KOC. Definición de conceptos .............................................................................. 4-11 4.4.1 Datos ................................................................................................................. 4-11 4.4.2 Metadatos .......................................................................................................... 4-12 4.4.3 Objetos de Conocimiento .................................................................................. 4-12 4.4.4 Anotaciones ....................................................................................................... 4-13 4.4.5 Proyectos ........................................................................................................... 4-14 4.4.5.1 Proyecto Teórico............................................................................................ 4-15 4.5 Herramientas de autoría para KOC ...................................................................... 4-15 4.5.1 Compositor de Objetos Compuestos Basados en ArCo .................................. 4-16 4.5.1.1 Objetivo .......................................................................................................... 4-16 4.5.1.2 Usuarios ......................................................................................................... 4-16 4.5.1.3 Proceso .......................................................................................................... 4-17 4.5.1.4 Utilización de ArCo ........................................................................................ 4-17 4.5.1.5 Ejemplo .......................................................................................................... 4-18 4.5.2 Compositor Procesos Constructivos ................................................................. 4-18 4.5.2.1 Objetivo .......................................................................................................... 4-18 4.5.2.2 Usuarios ......................................................................................................... 4-19 4.5.2.3 Proceso .......................................................................................................... 4-19 4.5.2.4 Utilización de ArCo ........................................................................................ 4-19 4.5.2.5 Ejemplo .......................................................................................................... 4-20 4.5.3 Compositor Casos de Estudio........................................................................... 4-20 4.5.3.1 Objetivo .......................................................................................................... 4-20 4.5.3.2 Usuarios ......................................................................................................... 4-21.

(3) 4.5.3.3 Proceso .......................................................................................................... 4-21 4.5.3.4 Utilización de ArCo ........................................................................................ 4-22 4.5.3.5 Ejemplo .......................................................................................................... 4-22 5 Análisis y Diseño de la Solución................................................................................. 5-1 5.1 Descripción general y estrategia de implementación ............................................. 5-1 5.2 Actores .................................................................................................................... 5-1 5.2.1 Administrador General ........................................................................................ 5-2 5.2.1.1 Objetivo y Funciones ....................................................................................... 5-2 5.2.1.2 Permisos .......................................................................................................... 5-2 5.2.2 Administrador de la Ontología............................................................................. 5-2 5.2.2.1 Objetivo ............................................................................................................ 5-2 5.2.2.2 Permisos .......................................................................................................... 5-3 5.2.3 Administrador de Datos ....................................................................................... 5-3 5.2.3.1 Objetivo y Funciones ....................................................................................... 5-3 5.2.3.2 Permisos .......................................................................................................... 5-3 5.2.4 Anotador .............................................................................................................. 5-3 5.2.4.1 Objetivo y Funciones ....................................................................................... 5-4 5.2.4.2 Permisos .......................................................................................................... 5-4 5.2.5 Recolector de Datos ............................................................................................ 5-4 5.2.5.1 Objetivos y Permisos ....................................................................................... 5-4 5.2.6 Profesor ............................................................................................................... 5-4 5.2.6.1 Objetivo ............................................................................................................ 5-4 5.2.6.2 Permisos .......................................................................................................... 5-5 5.2.7 Estudiante ............................................................................................................ 5-5 5.2.7.1 Objetivo ............................................................................................................ 5-5 5.2.7.2 Permisos .......................................................................................................... 5-5 5.2.8 Invitado ................................................................................................................ 5-5 5.2.8.1 Objetivo ............................................................................................................ 5-5 5.2.8.2 Permisos .......................................................................................................... 5-5 5.2.9 Anónimo............................................................................................................... 5-5 5.2.9.1 Objetivo ............................................................................................................ 5-5 5.2.9.2 Permisos .......................................................................................................... 5-6 5.3 Casos de uso .......................................................................................................... 5-6 5.3.1 Diagramas de Casos de Uso .............................................................................. 5-6 5.3.2 Descripción de los casos de uso ........................................................................ 5-6 5.3.2.1 Administración de ArCo ................................................................................... 5-7 5.3.2.2 Administración de KOC ................................................................................... 5-7 5.4 Funcionalidades Complementarias ........................................................................ 5-7 5.4.1 Sistema de solicitudes y logs .............................................................................. 5-7 5.4.2 Personas y Empresas en la Industria de la Construcción .................................. 5-8 5.4.3 Derechos de autor y registro de fuentes ............................................................. 5-8 5.4.4 Georeferenciación de Proyectos ....................................................................... 5-10 5.4.5 Manejo Temporal de Proyectos y Datos ........................................................... 5-10 5.4.6 Feed de sindicación de noticias ........................................................................ 5-11 5.4.7 Búsqueda sintáctica .......................................................................................... 5-13 5.5 Requerimientos No Funcionales ........................................................................... 5-14 5.5.1 Manejo de archivos multimedia ........................................................................ 5-14 5.5.2 Seguridad y control de acceso .......................................................................... 5-15 5.5.2.1 Autenticación ................................................................................................. 5-15 5.5.2.2 Autorización ................................................................................................... 5-16 5.5.3 Internacionalización (i18n) ................................................................................ 5-17.

(4) 6 Arquitectura del Sistema ............................................................................................. 6-1 6.1 Arquitectura Multicapas........................................................................................... 6-1 6.1.1 Capa Web ............................................................................................................ 6-1 6.1.2 Capa de Servicios ............................................................................................... 6-1 6.1.3 Capa de Acceso a Datos .................................................................................... 6-2 6.2 Patrones de Diseño................................................................................................. 6-2 6.2.1 Inyección de dependencia .................................................................................. 6-2 6.2.2 Patron Front Controller o Web MVC ................................................................... 6-2 6.2.3 DAO ..................................................................................................................... 6-2 6.3 Estructura de paquetes ........................................................................................... 6-3 6.4 Arquitectura de datos .............................................................................................. 6-4 6.4.1 Base de datos...................................................................................................... 6-4 6.4.2 Ontología ............................................................................................................. 6-4 6.5 Arquitectura de componentes ................................................................................. 6-4 7 Implementación ........................................................................................................... 7-1 7.1 Especificaciones, Herramientas y Tecnologías...................................................... 7-1 7.1.1 Java ..................................................................................................................... 7-1 7.1.2 Java EE ............................................................................................................... 7-1 7.1.2.1 JPA................................................................................................................... 7-2 7.1.3 Eclipse ................................................................................................................. 7-2 7.1.4 Spring Framework ............................................................................................... 7-2 7.1.5 Hibernate ............................................................................................................. 7-3 7.1.6 OSGi .................................................................................................................... 7-3 7.1.7 MySQL ................................................................................................................. 7-3 7.1.8 Javascript............................................................................................................. 7-3 7.1.9 Dojo Toolkit .......................................................................................................... 7-3 7.1.10 OWL ..................................................................................................................... 7-4 7.1.11 Protégé ................................................................................................................ 7-4 7.1.12 Jena ..................................................................................................................... 7-5 8 Estado actual y Resultados ........................................................................................ 8-1 9 Conclusiones............................................................................................................... 9-1 10 Trabajo Futuro........................................................................................................... 10-1 10.1 Difusión.................................................................................................................. 10-1 10.1.1 Convenios con otras universidades .................................................................. 10-1 10.1.2 KOC en la industria y en el país ....................................................................... 10-1 10.2 Desarrollo y Mantenimiento .................................................................................. 10-2 10.2.1 Mantenimiento y Extensión de ArCo................................................................. 10-2 10.2.2 Estandarización ................................................................................................. 10-2 10.2.3 Herramientas de Tutoría ................................................................................... 10-3 10.2.3.1 Ordenador de Procesos Constructivos ......................................................... 10-3 10.2.3.2 Solucionador de casos de estudio ................................................................ 10-3 10.2.3.3 Generador de exámenes ............................................................................... 10-3 10.2.4 Otras Herramientas de Autoría ......................................................................... 10-3 10.2.4.1 Espacios de trabajo (KOC Workspaces). ..................................................... 10-3 10.3 Integración ............................................................................................................. 10-4 10.3.1 KOC Móvil.......................................................................................................... 10-4 10.3.2 KOC Social ........................................................................................................ 10-4 10.3.3 KOC Visual ........................................................................................................ 10-4 10.4 Otro Trabajo Futuro ............................................................................................... 10-5 11 Referencias ............................................................................................................... 11-1 12 Anexos ...................................................................................................................... 12-1.

(5) 12.1 Modelo Entidad Relación ...................................................................................... 12-1 12.1.1 Zona ArCo ......................................................................................................... 12-1 12.1.2 Zona Datos ........................................................................................................ 12-2 12.1.3 Zona Objetos de Conocimiento ........................................................................ 12-3 12.1.4 Zona Administración.......................................................................................... 12-3 12.1.5 Zona Anotaciones ............................................................................................. 12-4 12.1.6 Zonas de Herramientas de Autoría ................................................................... 12-4 12.1.7 Zona Workspaces ............................................................................................. 12-6 1.

(6) 1 Introducción La enseñanza de la construcción en cursos de arquitectura es un problema de alta complejidad y propone un gran reto para los educadores e investigadores. Partiendo de las observaciones realizadas por parte de un grupo de profesores en la Universidad de los Andes, dentro del desarrollo del programa de arquitectura (1) se han identificado una serie de situaciones que ratifican esta afirmación. En primera instancia existe una serie de restricciones inherentes a la actividad constructiva que impiden la visita de estudiantes a obras de construcción en tiempo real, como dificultad de acceso a la obra, inseguridad y riesgos físicos, diferencias en cuanto a cronogramas y tiempos de construcción contra tiempos asignados en un semestre académico, entre otros factores. Como alternativa, algunos pocos profesores capturan material multimedia por sí mismos (fotografías, vídeos, entrevistas, etc.) o recuperan material de interventoría, siguiendo un proceso de recolección indocumentado, arbitrario e informal, para posteriormente presentarlo en clase. Algunos problemas resultantes de esta práctica radican en que: no hay criterios de calidad en cuanto al material recolectado, el uso del material está ligado a la interpretación propia del profesor, este material es de difícil acceso a los estudiantes y demás profesores resultando en una circulación limitada y restringida, puede desaparecer en cualquier momento, es decir, es altamente volátil, raramente es actualizado o mantenido, por lo general son datos dispersos localizados en varias máquinas diferentes y finalmente no existe un vocabulario unificado y comúnmente aceptado mediante el cual éstos sean descritos. En general es difícil enseñar de manera presencial y también lo es el simular de manera consistente las mejores prácticas y metodologías en la construcción de proyectos arquitectónicos. Por otro lado y según el diagnóstico presentado por Villazón (2) es preocupante la gran cantidad de tiempo que invierte un profesor o un estudiante en el desarrollo de actividades rutinarias o mecánicas, que no aportan significativamente a su desarrollo profesional. Una de las claves para mejorar el desempeño, tanto de profesores como estudiantes, es garantizar que su tiempo se invierta en comprender y profundizar en los contenidos del curso, en lugar del desarrollo de estas actividades. En las empresas de construcción, los problemas no son diferentes. Al requerir capacitar a un nuevo empleado o hacer sesiones generales de actualización y entrenamiento los empresarios se encuentra con: falta de registro de la memoria corporativa, no se aprende sistemática y efectivamente de los errores cometidos en proyectos anteriores, destinando a sus empleados a repetirlos. No hay material de calidad recolectado que muestre prácticas y metodologías propias de la empresa que pueden eventualmente acelerar la curva de aprendizaje de nuevos empleados, ni herramientas para que los mismos se entrenen. En el día a día hay varias fuentes de información que constantemente están generando conocimiento, desde un proyecto de construcción y la actividad profesional del gremio industrial hasta la interacción de un grupo de profesores y alumnos en una facultad de arquitectura; sin embargo este conocimiento generado muchas veces se queda en un estado tácito o queda implícito en sólo aquellos que participaron directamente en su creación, perdiendo la capacidad de ser reutilizado o derivar aún más nuevo conocimiento.. 1-1.

(7) Todos los factores expuestos anteriormente se reflejan de manera directa en los siguientes problemas: • Según el diagnóstico presentado por Villazón (2) no existe un proceso formal de recolección de datos, los datos que son recolectados por profesores, por medio de su experiencia profesional o dados por contactos, no tienen ningún criterio de calidad y dependen drásticamente de la visión del profesor, la cual varía significativamente. • No existe un lenguaje comúnmente aceptado, estructurado y no ambiguo para ser usado en la enseñanza de los conceptos de construcción en arquitectura, ya que cada profesor tiene diferentes antecedentes, origen y experiencia dentro del área técnica. • Falta una fuente certificada, confiable y centralizada donde se puedan consultar información recolectada de proyectos de construcción, a la fecha no es posible consultar ningún catálogo o repositorio público y las empresas que registran sus obras de construcción por lo general tienen dicha información cerrada, privada y sin ninguna estructura. El proyecto KOC (Knowledge Objects of Construction) (3) enfrenta este problema dividiéndolo en cinco grandes partes. La primera parte estructura los diferentes conceptos relevantes a la construcción en arquitectura y sus relaciones en una ontología, llamada ArCo (Arquitectural Concepts) (4). La segunda, define un proceso formal de seguimiento y recolección de datos de calidad a lo largo de todo el proceso de construcción de proyectos reales. La tercera, permite anotar los datos recolectados mediante la ontología ArCo e ingresarlos a un repositorio de objetos. La cuarta, provee facilidades de búsqueda y de consulta con alto contenido semántico sobre los objetos del repositorio. Por último la quinta, posibilita el uso de herramientas de autoría para generar objetos de conocimiento compuestos definiendo y manejando relaciones entre objetos de conocimiento "simples" existentes en el repositorio. El resultado obtenido es un repositorio de conocimiento con objetos arquitectónicos de alta calidad, claramente descritos, reutilizables y que además provee mecanismos de consulta de alto nivel, que responden a las necesidades de los arquitectos (profesionales, profesores y estudiantes). Como prueba de concepto en la quinta parte de KOC, las herramientas de autoría, se diseñaron e implementaron tres prototipos. El objetivo de las herramientas de autoría que se desarrollaron es facilitar la labor de los autores expertos en el dominio de la construcción en arquitectura permitiéndoles construir objetos de conocimiento de mayor nivel conceptual e ingresarlos nuevamente al repositorio. La primera herramienta, el compositor de objetos compuestos basados en ArCo, tiene como objetivo permitir a los autores relacionar objetos de conocimientos existentes a partir de búsquedas por componentes comunes de ArCo presentes en sus anotaciones. Como resultado se generan objetos de alto nivel que agrupan ejemplos de instancias específicas encontradas en el repositorio, estos ejemplos pretenden responder a preguntas de construcción en arquitectura. La segunda herramienta, el compositor de procesos constructivos, facilita el ingreso de múltiples actividades para la construcción de un elemento u operación registrando su proceso constructivo y recolecta información relevante a nivel de proceso. Por último, el compositor de casos de estudio, presenta a los profesores una manera de estructurar sus propios casos de estudio usando los contenidos del repositorio KOC como base, además permitiendo la edición colaborativa entre varios autores y la constante actualización de los casos. El proyecto KOC es interdisciplinar y ha sido resultado del esfuerzo y colaboración de varias personas en varias áreas de conocimiento. Particularmente y dentro del marco de 1-2.

(8) esta tesis de maestría, dentro del programa de ingeniería de sistemas se presenta a lo largo de este documento mi participación en el proyecto resumido en las siguientes labores: Participación y retroalimentación en el diseño de la ontología ArCo. Participación en la definición de alcance, funcionalidades, casos de uso y requerimientos del sistema. Definición de la arquitectura, selección de tecnologías y herramientas a utilizar durante el ciclo de vida del proyecto en el que estuve involucrado. Análisis, diseño, implementación, pruebas y puesta en producción del sistema KOC. Propuesta, diseño e implementación de las tres herramientas de autoría junto con los cambios necesarios a la infraestructura de KOC para ser soportadas. Este documento está estructurado de la siguiente manera: a continuación se presentan los objetivos del proyecto, luego se examina el estado del arte en cada una de las áreas de conocimiento que influyen en el proyecto. Más adelante se plantea la solución conceptual para introducir el análisis y diseño de la solución. Posteriormente se presenta la arquitectura del sistema seguida de detalles de implementación. Finalmente se muestra el estado actual y los resultados obtenidos hasta ahora y se finaliza con varias ideas acerca del rumbo que debe tomar el trabajo futuro.. 1-3.

(9) 2 Objetivos El objetivo principal de esta tesis de maestría es proveer a profesores del área técnica en arquitectura herramientas para generar material que pueda ser usado en ambientes educativos a partir de la composición de objetos de conocimiento existentes en una base de conocimiento recolectado a partir de proyectos de construcción reales y objetos teóricos. Para lograr esta gran meta es fundamental identificar algunos objetivos específicos, teniendo en cuenta la problemática planteada anteriormente en la introducción. Como primer paso, se debe poner a la disposición de estudiantes y profesores un vocabulario unificado para la definición de los conceptos del área técnica en arquitectura. Este vocabulario debe hacerse administrable y actualizable por parte de expertos en el dominio; a partir de la definición de este vocabulario se facilita la comunicación en gran medida entre profesionales, profesores y estudiantes, al igual que el procesamiento de este tipo de información por agentes inteligentes de software. Como segundo objetivo, se plantea administrar sistemáticamente la información resultante de la recolección de datos tomados de obras de construcción de edificios, además de hacer disponible esta información a estudiantes y profesores de las facultades de arquitectura. Esta sistematización se debe integrar con el proceso formal de recolección de datos presentado por Vela (5), teniendo en cuenta como principal componente la calidad de los datos y su relevancia en un entorno educativo. El tercer objetivo, consiste en la centralización de grandes volúmenes de datos, relacionados con la construcción en arquitectura, en una fuente de información certificada y confiable, mediante la construcción de un repositorio de datos que evolucionan en objetos de conocimiento, el cual pueda ser consultado bajo diferentes enfoques por diversos actores. El cuarto objetivo apunta a la gestión adecuada y sistematizada del conocimiento generado a partir de la actividad constructiva en las organizaciones involucradas en ella; universidades en primera instancia y luego en empresas dedicadas a la construcción. Por último, y como una de las claves para enriquecer pedagógicamente los datos existentes en el repositorio se tiene el objetivo de facilitar a los autores la elaboración de objetos de conocimiento compuestos de alto nivel que relacionen semánticamente conceptos y objetos de conocimiento simples, brindando así materiales propicios para el aprendizaje. El objetivo final a largo plazo de la visión global del proyecto es mejorar la enseñanza en cursos del área técnica en las facultades de arquitectura.. 2-1.

(10) 3 Estado del Arte El alcance del proyecto vincula varias disciplinas y áreas de conocimiento. El desarrollo del proyecto ha sido resultado de un esfuerzo interdisciplinar y colaborativo entre varias facultades universitarias por varios años; por otro lado el planteamiento del proyecto impacta tanto a la academia como a la industria. Como muestra de ello se han llevado a cabo varias investigaciones y proyectos en la Universidad de los Andes, que son tomadas como antecedentes directos del proyecto presentado en este documento. La primera sección de este capítulo consiste en la revisión algunos de estos proyectos. Para continuar se introduce el estado del arte mediante la presentación de la Figura 3-1, en ésta se pueden observar las diferentes áreas de conocimiento que aportan o se ven beneficiadas con el proyecto. A partir de esta figura se divide el capítulo teniendo en cuenta que entre más grandes sean los cuadrados más generales son los temas y entre más pequeños más específicos, con el proyecto KOC como núcleo. Existen algunos proyectos que sirven de punto de comparación con KOC, éstos por lo general se ubican en las fronteras entre áreas de conocimiento ya que pretenden solucionar problemáticas conjuntas. Aunque en el proyecto existen muchos aportes de la ingeniería civil (como se muestra en la figura), el proyecto está enfocado a resolver la problemática vista desde el punto de vista de la arquitectura, por esta razón no se profundiza en el estado del arte en la ingeniería civil. Se inicia con el marco teórico para la enseñanza del área técnica en arquitectura. Posteriormente se examina la temática de la administración del conocimiento y se presentan algunos de sus usos en la industria de la construcción. Luego se miran los conceptos detrás de la Web Semántica, como lo son las ontologías, e igualmente se evalúa su utilidad mediante la presentación de proyectos relacionados con el ámbito de la construcción. Posteriormente se introduce el tema de la educación a distancia o e-learning y su impacto en el dominio de la construcción, al igual que su aplicabilidad en la Web Semántica. Se finaliza con la presentación del marco teórico de las herramientas de autoría y algunos proyectos que explorar su concepción basados en ontologías.. Figura 3-1 Áreas de conocimiento involucradas en el proyecto. 3-1.

(11) 3.1 Antecedentes en la Universidad de los Andes Cabe anotar que KOC no es el primer intento de generación y estructuración del conocimiento en arquitectura e ingeniería civil dentro de la Universidad de los Andes. Existen otros proyectos que sirvieron de antecedentes y de los cuales se tomaron ideas, conceptos y experiencia para el diseño y la implementación de KOC, incluso desde sus primeras versiones. Sarria (6) desarrolló una aplicación interactiva que combina diferentes medios visuales para exponer el tema de sistemas estructurales, visto desde el punto de vista de sus materiales, tipos de sistemas constructivos, cargas aplicadas, fallas y colapsos. Similar a este trabajo, Luquetta (7) hace énfasis en los subsistemas de instalaciones. Existen varios proyectos enfocados a la gerencia de proyectos en construcción, como el propuesto por Alarcón (8) que presenta la utilidad que puede llegar a tener el uso de videos Time-Lapse para le medición y mejoramiento de la productividad de procesos constructivos, revisión de cadenas de calidad, identificación y manejo de riesgos, y capacitación. Arrieta (9) propone un trabajo más enfocado al almacenamiento del registro histórico de una empresa constructora. Se basa en las “lecciones aprendidas” como forma de continuidad de conocimiento. Para terminar con esta línea y muy relacionado con KOC como se muestra en la sección 4.2.3, Rodríguez (10) plantea una estructura de división del trabajo unificada, buscando poder ser implementada en la industria de la construcción, tratando de disminuir las dificultades que se puedan presentar en la interpretación y control de las actividades de los contratos de los diferentes proyectos. Rodríguez sugiere usar la metodología en un ámbito nacional para mejorar la comunicación entre las distintas obras dentro del país. Por otro lado y más relacionado con la facultad de ingeniería, el Grupo de investigación LIDIE (11) realizó el AVA (Ambiente Virtual de Aprendizaje) denominado Taller Técnico I el cual tiene como principal objetivo “ofrecer un espacio de seguimiento y construcción del conocimiento tanto en las funciones estructurales como en los procesos constructivos a través de la disposición de ejercicios de análisis técnico y simulación de procesos de cimentación (constructivos)” (12). El ambiente virtual de aprendizaje permite publicar contenidos acompañados de material audiovisual como fotos y videos, e incluye un prototipo de aplicación en la que los estudiantes ordenan cronológicamente las actividades de un proceso constructivo. Por último, la principal influencia de KOC está en la tesis de maestría de Villazón (2), quien es pionero, director y parte activa del proyecto. Él examina el estado el arte en investigaciones relacionadas con la enseñanza de la construcción, apoyados en tecnologías y nuevos medios. Adicionalmente, hace énfasis en la carencia de políticas para el registro de conocimiento proveniente de proyectos de construcción y presenta las problemáticas que impiden el acercamiento entre la academia y las obras de construcción. Su propuesta consiste en la elaboración de una aplicación que permite registrar, almacenar y recuperar información de los proyectos de construcción, con el fin de mitigar el impacto negativo que tiene el escaso acercamiento de los alumnos de arquitectura con la realidad en al área técnica de la construcción.. 3.2 Enseñanza del Área Técnica en Arquitectura A lo largo de la evolución del programa de Arquitectura de la Universidad de los Andes durante casi sesenta años(13), se han identificado tres modelos educativos, que provienen de diferentes momentos del desarrollo de la enseñanza de la técnica en arquitectura: El primero, de carácter informativo brinda al estudiante los datos técnicos 3-2.

(12) sobre materiales y procesos constructivos (catálogos, visitas a obra, etc.), dentro de un número reducido de cursos, en los cuales el principal objetivo es el aporte de la mayor cantidad de información. Este modelo privilegia la cantidad de información, sobre la calidad de esta; adicionalmente no existe una estructura que ordene la información dada al estudiante. El segundo, con enfoque politécnico, procede de las escuelas superiores europeas y norteamericanas, que a su vez tienen su origen en facultades de ingeniería, como se comentó anteriormente. Está basada en una altísima responsabilidad legal del arquitecto sobre el proyecto de construcción que lo obliga a tener las misma competencias de un ingeniero, lo que lleva a una forma de enseñanza de la técnica que busca abarcar todos los temas de estructuras, instalaciones, acondicionamiento y construcción por medio de un número elevado de cursos, apoyados en otros que tocan los contenidos específicos de las ciencias aplicadas a la arquitectura. El tercero con un carácter claramente formativo, busca dar los criterios y conocimientos esenciales de la técnica, siempre referidos al proyecto, con énfasis permanente en la síntesis arquitectónica. Esto obliga a que el estudiante tenga contacto durante su formación con una estructura invariable de pensamiento que ha permitido construir la arquitectura.. 3.3 Administración del Conocimiento La administración del conocimiento es el área que se preocupa por adquirir, hacer accesible y mantener el conocimiento al interior de una organización. En las últimas décadas se ha visto beneficiada por el uso de las tecnologías de información para este propósito y el cambio colectivo de concepción frente a los sistemas computacionales, pasando de ser únicamente procesadores de datos o calculadoras a ser herramientas de apoyo a la gestión integral del conocimiento (8). Como resultado de lo anterior el conocimiento interno de las organizaciones se ha valorizado tanto que se ha convertido en uno de los activos más importantes, éstos son denominados activos intelectuales. Una efectiva administración del conocimiento empieza a tener aun mayor relevancia en entornos globalizados y altamente competitivos. Dado el amplio alcance del término administración del conocimiento y de todo lo que implica, es conveniente tratar de clasificar y diferenciar entre diferentes tecnologías, enfoques y herramientas usadas para la administración del conocimiento. Según Marwick (14) las tecnologías de administración del conocimiento se pueden clasificar dependiendo de los tipos de conversiones entre conocimiento tácito y explicito que pueden llevar a cabo. Para el caso específico de KOC existen varios puntos de vista de conversiones posibles que se pueden llevar a cabo siguiendo esta clasificación. La conversión de conocimiento tácito a explícito se realiza con las actividades de captura de conocimiento realizadas por los anotadores y los recolectores de información que transforman momentos de construcción en la obra a fotografías o videos y material multimedia a anotaciones estructuradas y persistentes respectivamente. La conversión de conocimiento explicito a otro conocimiento explicito se hace por medio de las herramientas de autoría cuyo objetivo es precisamente relacionar varios objetos simples y transformar el conocimiento, obteniendo como resultado otro objeto de conocimiento con un valor agregado; la búsqueda, ya que el hecho de encontrar produce nuevo conocimiento, y la generación de la ontología como taxonomía también entran en este espectro de conversión del conocimiento, ya que por medio de éstas el usuario puede manipular y encontrar el nuevo conocimiento. Por último existen varias funcionalidades de KOC que posibilitan la conversión de conocimiento explícito a tácito, entre las que se 3-3.

(13) cuentan las diferentes visualizaciones generadas o simplemente el hecho de utilizar el sistema con fines de enseñanza mediante la consulta de información.. 3.3.1 Administración del conocimiento en la industria de la construcción Aunque los dominios de la arquitectura y la construcción se han caracterizado históricamente por la baja penetración de las nuevas tecnologías de información y el denominado e-work (15), se han llevado a cabo varios intentos investigativos en estructurar sistemáticamente los conceptos de la construcción y administrar este tipo de conocimiento. Kamara, Augenbroe et al (16) llevan a cabo una investigación que resulta en la identificación de la problemática en la administración del conocimiento en las industrias de la construcción, ingeniería y arquitectura. En su artículo, ellos analizan y evalúan el alcance de las diferentes iniciativas y estrategias en la implementación de la administración del conocimiento en varias firmas. Como conclusión, muestran que para lograr una efectiva administración del conocimiento se debe tener una combinación entre los enfoques mecanicista y orgánico que incorpore tanto recursos tecnológicos como organizacionales y culturales. Este trabajo se complementa con la introducción de CLEVER (17) un framework o marco de trabajo para seleccionar a estrategia de administración de conocimiento adecuada dado el contexto organizacional y cultural de la organización, teniendo en cuenta que el hecho de administrar el conocimiento no es el fin sino el medio hacia la solución de los problemas del negocio. A su vez Zhen, Heng et al (18) presentan un enfoque cuantitativo en la toma de decisiones para la administración de conocimiento en educación de las empresas de construcción. Este enfoque está basado en un modelo propuesto de toma de decisiones que integra estándares industriales con procesos analíticos, siguiendo la metodología de casos de estudio. Desde el punto de vista de tecnologías y su impacto en la administración de conocimiento en la industria de la construcción, Christiannson (19), hace un recuento de herramientas existentes (algunas emergentes) para lograr este propósito. Él explica el potencial del uso de sistemas de información y discute como estas herramientas soportan e influencian el proceso de construcción de edificios. Concluye con la afirmación que no es suficiente con aprender a usar estas herramientas sino que también es necesario lograr que ellas sean parte integral de un microsistema para la administración de conocimiento en los proyectos de las compañías. También enfatiza en la importancia de la comunicación y colaboración entre la industria y la academia. Por último, Schapke, Menzel y Scherer (20) discuten la necesidad de procesos de transformación del conocimiento en la industria de la construcción, una industria particularmente fragmentada y que presenta barreras inter e intra-organizacionales. Asignan a la administración del conocimiento el reto de superar estas barreras con soporte de las tecnologías de información y comunicación. Para ello proponen un framework que combina varios servicios de administración del conocimiento con el fin de implementar un sistema para la memoria corporativa. Se basan en gran parte en el manejo y control de documentos operacionales.. 3.4 Ontologías y Web Semántica En vista de la importancia y el alcance de la administración del conocimiento, las comunidades de investigadores en las áreas de administración de información e ingeniería del conocimiento han convergido en uso de ontologías. Las ontologías son definidas como una descripción formal de un dominio específico en términos de un 3-4.

(14) lenguaje comúnmente aceptado, el vocabulario o los términos de conocimiento, teniendo en cuenta las interconexiones semánticas y algunas reglas de inferencia simples y restricciones (21). El objetivo principal de las ontologías es modelar el conocimiento de dominios específicos de manera formal, no ambigua, consistente y libre de detalles propios de herramientas y tecnologías. En la práctica actual diversos dominios se benefician del uso de ontologías, en especial la medicina ha producido grandes y estandarizadas taxonomías. Las ontologías han sido desarrolladas y usadas para compartir contenidos de manera semántica, tanto entre personas como entre agentes de software, aplicaciones y/o servicios. Existen otras ventajas que trae el uso de ontologías, como la separación entre el conocimiento del dominio y el conocimiento operacional, al hacer explicitas suposiciones del dominio y permitir la reutilización del conocimiento en escalas y escenarios diferentes (22). A partir de lo anterior usar ontologías para apoyar la administración del conocimiento puede traer los siguientes beneficios: Organización del conocimiento en espacios conceptuales de acuerdo a su significado, es fundamental para las organizaciones tener claridad en la ubicación semántica de sus procesos núcleo y operaciones, identificar claramente a qué comunidades pertenece, en qué industrias se clasifica y cómo se integra interna y externamente. Mayor expresividad en consultas y mejores respuestas, con el uso de ontologías las consultas pueden ser mucho más expresivas ya que entienden conceptos y relaciones del dominio y como consecuencia las respuestas son mucho más concretas y específicas. Automatización de procesos mecánicos, como lo son por ejemplo procesos de mantenimiento, chequeo de consistencia y extracción de nuevo conocimiento (22). La Web Semántica es un término acuñando por Sir Tim Berners-Lee para definir la visión de Internet como un medio para intercambiar, compartir e integrar información de diferentes fuentes bajo un mismo modelo; haciendo sus contenidos interpretables y procesables por agentes inteligentes (máquinas) que auto descubren, componen y ejecutan automáticamente (23). La Web Semántica necesita de las ontologías para describir las conceptualizaciones formales y compartidas en dominios específicos y de este modo, apoyándose en la semántica definida para el dominio, facilitar y potencializar labores de extracción, consulta, mantenimiento y descubrimiento de la información (24). KOC se puede beneficiar grandemente de la llegada de la Web Semántica ya que esto facilitaría la comunicación y coordinación para el intercambio, la consulta y la publicación de datos con otras organizaciones; con la posibilidad eventual futura de tener un solo vocabulario en todo el mundo para el área técnica de la arquitectura.. 3.4.1 Sistemas para Construcción basados en Ontologías Existen proyectos que han tratado de estructurar la administración de conocimiento formalmente en ontologías ofreciendo acceso vía Internet a los datos, al igual que KOC. En especial Ei-Diraby y Zhang han realizado avances en el uso de ontologías para la administración del conocimiento en la industria de la construcción, específicamente enfocados en la administración de memoria corporativa en empresas de construcción (15) y en la documentación y seguimiento de las lecciones aprendidas y mejores prácticas (25). Por otro lado Wetherill, Rezgui et al han desarrollado una infraestructura (e-Cognos) (26) basada en una combinación de ontologías, sistemas de información y especificación de metodologías que incluyen servicios que permiten la creación, captura, indexamiento y diseminación del conocimiento relevante a la industria de la construcción (27). Las principales fortalezas que se identificaron del proyecto e-Cognos fueron: su arquitectura 3-5.

(15) modular y acertado uso del patrón Ontology Broker, énfasis a la temática de lecciones aprendidas y gestión de la memoria corporativa además del gran alcance e impacto que tuvo el proyecto en localizaciones de Europa y Canadá. Aunque KOC tiene componentes similares a e-Cognos y parte de la problemática es la misma, existen ciertos puntos de vista divergentes y diferencias que se tuvieron en cuenta durante el proceso de diseño y la implementación del sistema KOC. En primer lugar el objetivo principal de KOC es mejorar la enseñanza de la construcción en arquitectura, es decir, KOC tiene un marcado énfasis en la educación y aunque su funcionalidad aplica para entornos corporativos, éste no es el núcleo del proyecto; a diferencia de e-Cognos. Como segundo punto de comparación se confrontaron las ontologías, dando como resultado un aumento en la complejidad, el tamaño y tipo de conceptos en e-Cognos, se notó e-Cognos deja a un lado el dominio constructivo para darle cabida a definición de actividades operativas, administrativas y de procesos. Por último y teniendo en cuenta los avances que han habido en el campo de la Web Semántica y la definición de nuevos lenguajes para ontologías, e-Cognos usa un lenguaje ya obsoleto (DAML) y se encuentra en gran parte desactualizada.. 3.4.2 Taxonomías Para el Dominio de la Arquitectura y la Construcción Un poco más alejadas de la academia y más con el fin de llevar a cabo procesos de reglamentación, regulación y auditoría, las empresas de arquitectura e ingeniería civil dedicadas a la actividad constructiva han establecido acuerdos en la utilización de términos técnicos mediante vocabularios expresados en glosarios o taxonomías, como por ejemplo el BS6100 (28), MasterFormat (29) y UniClass (30). Estos acuerdos regularmente se dan por medio de organismos neutros de estandarización bien sea nacionales o internacionales, como el British Standard Institute (28), el Construction Specification Institute (29) o el Construction Project Information Committee (30) entre otros. Sin embargo estos vocabularios generalmente tienen algunas desventajas que dificultan su utilización en ambientes académicos: son anticuados e infrecuentemente actualizados, lo cual obstaculiza la utilización de nuevas prácticas, técnicas, recursos y empiezan a volverse obsoletos en la medida en que dejan de cumplir las necesidades de la industria. Son excesivamente extensos y a veces hasta sobre poblados, ya que intentan abarcar cada detalle de cada área de la construcción y su organización tiende a ser confuso en cuanto a las divisiones y categorías establecidas en algunos casos llevando a la inconsistencia (31).. 3.5 E-Learning en KOC En el marco de este capítulo se entiende e-learning como "Educación justo a tiempo integrada con cadenas de valor de alta velocidad. Es la entrega de contenido para el aprendizaje individualizado, comprehensivo y dinámico en tiempo real que asiste el desarrollo de comunidades de conocimiento, encadenando estudiantes y practicantes con expertos" (32). A la fecha KOC no es considerado en su totalidad como una herramienta de e-learning, sin embargo según la visión planteada inicialmente se planea que así lo sea. El término e-learning puede llegar a ser bastante amplio e incluir a su vez varias sub áreas específicas del conocimiento que definen prácticas, metodologías y conceptos propios de la disciplina. Uno de estos conceptos es el de herramientas de autoría, el cual se clasifica el aporte de este documento y se constituye en el primer paso para hacer de KOC un ambiente educativo virtual. En éste capítulo se mira el estado del arte en cuanto a proyectos dentro del e-learning que están relacionados con la construcción en arquitectura y también proyectos que utilizan ontologías para formalizar conceptos propios del e-learning. 3-6.

(16) 3.5.1 E-Learning en Arquitectura y Construcción Uno de los referentes más recientes en cuanto al uso de sistemas de e-learning en el dominio de la arquitectura es el sistema TDraw (33) presentado por la prestigiosa facultad de arquitectura de la universidad de Venecia. Esta herramienta pretende ser usada como un ambiente didáctico completamente virtual y como una herramienta de dialogo profesorestudiante capaz de chequear diseños hechos por los estudiantes. TDraw promueve en gran medida, al igual que KOC, la relación y el encadenamiento de objetos que hacen parte del sistema. Una funcionalidad interesante de TDraw es la capacidad que tiene de auto aprendizaje y de sugerir soluciones a problemas que ya se han resuelto. En el tema de procesos constructivos relacionados con el e-learning, Sampaio, Henriques y Ferreira (34) proponen una herramienta para el entrenamiento de la construcción visto de la perspectiva de la ingeniería civil. Esta herramienta utiliza modelaje geométrico y técnicas de realidad virtual para generar simulaciones de procesos de construcción permitiendo a los usuarios visualizar información propia del proceso. El valor agregado más importante de esta herramienta consiste en el detalle en que puede ser consultado la configuración de componentes de construcción.. 3.5.2 E-learning basado en Ontologías Cada vez más las tendencias parecen confirmar la importancia en el papel del aprendizaje en las organizaciones, especialmente en el contexto del mercado donde se requieren métodos rápidos, eficientes y globalizados (35). Tecnologías de e-learning se han implementado para proponer una alternativa eficiente y distribuida al problema del aprendizaje. Sin embargo, con la propuesta de construcción incremental de la nueva Internet denominada Web Semántica, presentada anteriormente, se abren el potencial a los sistemas de e-learning para facilitar la navegación y el acceso a los recursos por parte de sus usuarios. A continuación se presentan algunos intentos de utilización de tecnologías de Web Semántica en contextos de educación a distancia. Stojanovic, Staab y Studer (36) presentan la implementación de un sistema de e-learning usando descripciones de contexto, contenido y estructura de los materiales de aprendizaje basados en ontologías. Con ello logran el acceso flexible y personalizado a los materiales de aprendizaje cumpliendo los requerimientos planteados por un típico sistema de e-learning. Por otro lado, Marie-Hélène Abel, Ahcène Benayache, et al (37) presentan un sistema de memoria organizacional de documentos basado por ontologías que se adapta a escenarios de e-learning. El sistema cuenta con dos ontologías, una genérica para el dominio de entrenamiento y otra específica para el dominio de aplicación. Ahmed, Shaik y Aouad (38) presentan el desarrollo de un ambiente e-learning para la construcción que incluye los conceptos claves tanto técnicos como pedagógicos, así mismo presentan una ontología del dominio de la construcción y su integración para definir contenido educativo tanto para profesores como para estudiantes. En la fecha que se consultó la ontología que presentan no es de acceso público, de tal manera no fue posible hacer la comparación contra ArCo e identificar alcances y diferencias.. 3.6 Herramientas para Composición y Autoría Las herramientas de composición son instrumentos que permiten la creación de elementos de alto nivel a partir de elementos básicos, primitivos o ya existentes de un sistema. Constan de tres componentes fundamentales: la interfaz de usuario, el modelo de datos que las soportan y la integración con el sistema en el que se va a aplicar la autoría. La interfaz de usuario permite traducir, formalizar y visualizar el conocimiento (39) para personas sin ningún conocimiento técnico en cuanto al funcionamiento interno de la 3-7.

(17) herramienta, específicamente es deseable que estas personas sean expertos o conocedores del dominio. Por otro lado el modelo de datos que soporta la herramienta de autoría debe representar y persistir información adicional propia de la herramienta o datos adicionales relevantes que se derivan del impacto de la herramienta en el modelo. El término acuñado como "herramientas de autoría" puede ser muy general y abarcar una gran cantidad de programas de software como editores y compositores altamente usados, por ejemplo Adobe Flash© o Microsoft Power Point®; sin embargo en las comunidades de la Inteligencia Artificial (AI) y de la educación adquieren el significado de instrumentos para la creación de contenido profesional, atractivo e interactivo para cursos de educación a distancia o e-learning (40). La verdadera importancia y potencial de las herramientas de autoría yace en que proveen una manera sencilla, estructurada y consistente de mapear, transferir y persistir la mayor cantidad de conocimiento en personas expertas en el dominio al sistema, posteriormente esto da la capacidad de reutilizarlo y complementarlo de manera natural y progresiva extendiendo la base de conocimiento y capturando conocimiento adicional que de otras maneras puede ser muy dispendioso de recolectar.. 3.6.1 Herramientas de Autoría Basadas en Ontologías En la actualidad se han propuesto varias aproximaciones al diseño y a la implementación de herramientas de autoría basadas en ontologías, especialmente desde las áreas de investigación del e-learning y la inteligencia artificial. La mayoría de herramientas propuestas, en principio, centran su atención en el ensamblaje, comunicación, presentación y definición de ontologías ortogonales al dominio propias de los procesos de la enseñanza y el aprendizaje cuyas preocupaciones generalmente son, por ejemplo: modelaje de estudiantes, secuenciación de curriculum, asuntos pedagógicos, calificaciones, entre otros, restando atención a la ontología del dominio específico tratando de abstraerla al máximo y tratando de ofrecer portabilidad y flexibilidad para cursos en diferentes dominios. Castels y Macías (41) proponen herramientas de autoría para generación de páginas dinámicas que sirven como guías en un entorno educativo basado en la Web; mediante la construcción interactiva de ontologías e identificación de fragmentos de datos en páginas Web existentes. También presentan (42) un compositor gráfico que mediante una interfaz de usuario permite conectar diferentes bases de conocimiento basadas en ontologías con servicios web y adaptar el despliegue de información de acuerdo al dispositivo y al contexto del usuario. Murray (39) hace un análisis detallado de las herramientas de autoría en ITS (Intelligent Tutoring Systems), sistemas computarizados cuentan con modelos y estrategias que indican el cómo enseñar; muestra una clasificación según las capacidades que dichos sistemas tienen y los avances que ha presentado la investigación en esta área. Aroyo, Dicheva, et al (43) presentan un sistema basado en ontologías para soportar autoría en materiales educativos (courseware) por internet; con un enfoque multicapas, independiente del dominio y con miras a la elaboración colaborativas de cursos en línea. Por último y para dar una visión global, Devedzic (35) hace un análisis de la importancia de la Web Semántica en ambientes educativos y del impacto presente y futuro que podrían tener aplicaciones educativas basadas en la Web y prácticas actuales que se pueden implantar con miras a la adopción de tecnologías semánticas en entornos educativos. Sin embargo la aproximación de KOC varía respecto al espectro de soluciones presentado anteriormente; ya que, pues las herramientas de autoría en KOC no pretenden ni fueron diseñadas para ser portables ni reutilizables en otros dominios. 3-8.

(18) Consecuentemente tampoco pretenden modelan recursos adicionales propios de la actividad pedagógica, siendo una de la las razones para ello es la falta de ontologías estándar en esta área. Las herramientas de autoría presentadas en este documento pretenden facilitar la captura del conocimiento en el dominio específico del área técnica en la arquitectura, construyendo un modelo de datos interno basado en la ontología, que a su vez permite asociar información adicional valiosa. Con este enfoque vemos el siguiente gran beneficio: No se sacrifica la semántica del dominio restringiendo la libertad del autor a un modelo interno ya establecido; por la misma razón se facilita la labor del autor quitándole responsabilidades y haciendo el proceso de autoría menos complejo. El término herramientas de autoría y herramientas de composición se usan intercambiablemente a lo largo de este documento.. 3-9.

(19) 4 Solución Conceptual Propuesta La solución que se propone está basada en primera instancia en una serie de principios que se hacen parte de la estrategia general del proyecto. Luego se propone la especificación de una ontología, llamada ArCo, que permite estructurar y abstraer formalmente conceptos y relaciones del dominio del área técnica de la arquitectura. La segunda parte de la solución consiste en la formalización de un proceso para llevar a cabo el seguimiento y la recolección de datos en proyectos reales, siempre teniendo en cuenta la estructura planteada en ArCo. Posteriormente, complementando la función de ArCo y a partir de los datos recolectados en el proceso de seguimiento se propone la construcción de un repositorio de objetos de conocimiento, llamado KOC, en donde se anotan con base en la ontología los datos recolectados e ingresados al sistema. Por último se presenta una serie de herramientas de autoría que facilitan la labor a profesores de crear objetos pedagógicos de alto nivel compuestos de objetos de conocimiento simples.. 4.1 Principios Desde los inicios del proyecto se han planteado una serie de principios que se tienen en cuenta al momento de tomar cualquier decisión de diseño o planificar nuevas funcionalidades, a lo largo de todos los niveles de la aplicación, desde la arquitectura hasta los requerimientos funcionales de alto nivel. Estos principios caracterizan a KOC como proyecto y muestran la visión que se tiene en cuanto a la utilización, estrategia y dirección futura del sistema. A continuación se menciona cada uno de ellos dando una pequeña descripción y sus principales características. 1. KOC sigue estándares. KOC se caracteriza por el cumplimiento con especificaciones y estándares tanto desde el punto de vista de la infraestructura tecnológica como desde los contenidos propios del dominio de la arquitectura. Algunos estándares que sigue KOC desde el punto de vista técnico hacen referencia a Java, JPA, SQL, OSGi, Java EE, OWL como se presenta en la sección 7.1. Desde el punto de vista de contenidos propios del dominio de la construcción en arquitectura se tomaron como referencia los mencionados en el capitulo anterior BS6100, MasterFormat, UniClass. Se planea soportar en el futuro el estándar SPARQL y otros nuevos estándares propuestos por organizaciones como la w3c para ser cada vez más compatible con tecnologías que lleven a la web semántica. 2. KOC es abierto. El desarrollo del proyecto ha sido completamente transparente y público, se han llevado a cabo varias presentaciones y publicaciones que así lo muestran, por otro lado se publican en la página oficial del sitio (44) las actas de las reuniones y el calendario de eventos. Inclusive desde la herramienta se proveen facilidades para participar de manera abierta en su crecimiento como el sistema de solicitudes, explicado en detalle en 5-7, y la página de contacto. Por otro lado, se planea con implementar el acceso programático a KOC mediante un API y de esta manera permitir a aplicaciones de terceros interactuar con los objetos de conocimiento presentes en KOC. 3. KOC es flexible. Dado que conocemos que es extremadamente difícil proveer todas las funcionalidades y datos que los usuarios del sistema puedan requerir en un determinado momento, desde su concepción KOC y ArCo están diseñados para ser extendidos. La arquitectura de KOC soporta este tipo de extensiones por medio de las herramientas de autoría que son componentes modulares que cuentan con funcionalidad específica y al mismo tiempo aprovechan el repositorio de objetos 4-1.

(20) existentes en KOC como insumo en la elaboración de objetos compuesto de mayor nivel conceptual. 4. KOC es intuitivo. La cantidad de esfuerzo puesto en el desarrollo de la interacción e interfaz de usuario es alto. Durante este proceso se ha buscado continuamente la manera más amigable para el usuario de interactuar con el sistema, esto ha llevado a varios rediseños que incluyen la actualización constante de paquetes gráficos, ver sección 7.1.9, nuevas maneras de visualizar la información, uso de técnicas avanzadas como Ajax para disminuir tiempos de interacción, entre otras. 5. Los contenidos de KOC son de calidad. Aunque este es uno de los principios más difíciles de cumplir y depende directamente de la utilización adecuada de cada usuario con el sistema; se han instaurado mecanismos que promueven la revisión colaborativa y le da facultades a usuarios administradores de intervenir en caso de encontrar elementos de baja calidad. Por otro lado con la definición formal del proceso de recolección de datos se fuerza a los recolectores de datos a cumplir con este principio. 6. KOC es seguro. La protección a la integridad de los datos es una preocupación clave de KOC, ya que de esto depende la confianza que depositen los usuarios en el sistema. Por otro lado para cumplir con este principio también es fundamental asignar responsabilidades y permisos a diferentes usuarios con roles específicos y garantizar que no se sabotee el sistema o dar la posibilidad de realizar cierta tarea a usuarios que no cuentan con esa competencia.. 4.2 ArCo A lo largo de la evolución de la teoría de la arquitectura, han existido diversos intentos de estructurar su conocimiento a partir de diferentes sistemas, reflejados en la tratadística clásica. El común denominador de estos cuerpos de conocimiento es el plantear en primer lugar una aproximación compositiva a la compresión de su complejidad. Esto supone que el edificio, como totalidad, aparentemente indivisible, se puede descomponer en una serie de elementos, cuyo carácter puede ser constructivo, espacial o tipológico. Cuando se habla de elementos constructivos, se define una función técnica determinada dentro del edificio, como en el caso de una columna, una ventana, una viga, etc.; en el caso de los elementos espaciales supone una manera de ser ocupado o habitado el espacio según su función, como una oficina, un baño, un salón de clase, etc. En el caso tipológico el asunto se vuelve más complicado ya que se aborda la manera como están dispuestos y ordenados los espacios para que estos constituyan un “tipo” específico de edificio: por ejemplo como se disponen las habitaciones para que una casa o cualquier edificio se considere una tipología de patio. ArCo se enfoca pero no se restringe a la definición de conceptos relacionados a la construcción de edificios. En primer lugar ArCo busca representar los conceptos arquitectónicos básicos expuestos en los tratados clásicos: Los elementos y los espacios. Esto obliga a definir las dos primeras relaciones importantes entre estos conceptos: Un espacio contiene elementos y es posible que a su vez contenga otros espacios siendo el edificio el espacio padre por excelencia. El reto inicial, planteado por la problemática derivada de estos conceptos fundamentales, es determinar el conocimiento asociado que se quiere registrar y su estructura implícita, para la cual es necesario hacer un inventario mínimo de las aproximaciones al problema técnico en arquitectura, que han tenido diferentes autores. A partir de esta visión se debe armar una estructura finita de temas, que tenga la capacidad de representar la mayor cantidad de instancias, dentro del proceso de diseño y construcción de un edificio. 4-2.

(21) Se tomo la decisión de separar la producción de ArCo en dos fases, la primera consiste en la definición de los conceptos macro introducidos anteriormente, el resultado de esta fase consiste en una ontología de sólo clases llamada ArCo base. Al tener dentro de la ontología todas las instancias arquetípicas en ArCo base se habla de ArCo, a secas.. Figura 4-1 Representación visual de ArCo en Protégé. En conclusión, ArCo (Architectural Concepts) es una ontología que estructura la base de conocimiento en el área técnica de la arquitectura. Divide los conceptos en cuatro grupos, organizados alrededor de preguntas clave. El qué, hace referencia a los objetos de construcción que son el núcleo de la ontología y representan elementos y espacios arquitectónicos. El para qué, indica funcionalidades y grados de desempeño en tres categorías fundamentales: habitabilidad, estanqueidad y estabilidad. El dónde y el cuándo, por un lado ordenan cronológicamente las actividades dentro de la estructura de descomposición de trabajo (WBS) y por otro lado clasifica a los elementos por sistemas y subsistemas constructivos. El cómo, explica la escogencia de materiales, técnicas y equipos para la correcta construcción del elemento. En la Figura 4-1, se muestra la estructura jerárquica de sus conceptos y en la Figura 4-2, se muestra cada uno de los conceptos y sus relaciones de manera global.. 4-3.

(22) Figura 4-2 Esquema conceptual de ArCo. 4.2.1 El Qué. Objetos de Construcción La primera parte de la ontología busca definir la macro estructura del proyecto. Para esto se considera los objetos de construcción como el punto central a describir por medio de los otros conceptos de la ontología. Se definen los espacios y los elementos como los objetos de construcción básicos de la ontología. Es ideal que cualquier otra instancia de la ontología esté relacionada con mínimo un objeto de construcción, aunque se ha demostrado con algunos casos de uso que esta relación no es imperativa. Los objetos de construcción pueden tener unas dimensiones ideales de ancho, largo y alto que representan el volumen que ocupan. En términos de relaciones de pertenencia se modeló que los elementos pueden estar contenidos dentro de espacios y los espacios pueden estar contenidos dentro de otros espacios. Sin embargo a nivel de instancias ontológicas no es conveniente hacer esta asociación ya que la pertenencia de elementos en espacios y de espacios en otros espacios es dependiente del proyecto constructivo y sus características. En la Figura 4-3, se muestra el diagrama de clases UML respectivo a los objetos de construcción y sus relaciones.. Figura 4-3 Diagrama de clases para elementos y espacios. Los “Objetos Ideales” son un concepto que se maneja en KOC y que hace referencia a los objetos de construcción descritos en la ontología, se dice que son ideales o arquetípicos porque abstraen los componentes esenciales de todas sus instancias en proyectos reales 4-4.