Design patterns in material flow models
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Resumen
Propósito. El análisis de flujo de materiales (AFM) es una herramienta fundamental como base para la evaluación del impacto (por ejemplo, el ACV) y la optimización de la eficiencia, utilizando modelos de flujo de materiales (y energía) (MFM) para describir procesos de la vida real. La elaboración de estos modelos, frecuentemente complejos, cuesta tiempo y dinero; sin embargo, en gran medida, los modelos resultantes no son comprensibles ni aptos para su reutilización debido a su complejidad y a la falta de reglas comunes de modelado. Como analogía con los patrones de diseño utilizados en la arquitectura, la informática y otros campos, se propone un enfoque de patrones de diseño para MFM, introduciendo una forma sistemática de documentar y clasificar soluciones validadas para problemas recurrentes de modelado. Métodos. Mediante una investigación basada en literatura, cuestionarios, entrevistas a expertos y la propia experiencia profesional, se estableció la ausencia de un enfoque de patrones de diseño previo, se identificaron los desafíos de modelado (y otros relacionados) y se documentaron soluciones recurrentes aprobadas por expertos. Se elaboró un marco de reglas básicas de modelado y una propuesta para el formato de documentación de patrones de diseño para MFM. Resultados y discusión. Se identificaron posibles candidatos a patrones de diseño y se dividieron en diferentes categorías, tales como patrones básicos, patrones estructurales, patrones de componentes de procesos específicos, patrones relacionados con la metodología, patrones específicos del sector y patrones vinculados a la implementación en la vida real. Aspectos adicionales de un enfoque de patrones de diseño son la identificación de antipatrones y la conformación de un lenguaje de patrones. Los patrones propuestos se aplicaron en estudios de caso de diferentes sectores. La integración de los patrones de diseño de MFM en los respectivos modelos y metodologías demostró su aplicabilidad y utilidad. Conclusiones. Se puede concluir que el uso de un enfoque de patrones de diseño en MFM es viable y puede reducir los costes de modelado, promover una mejor reutilización y comparabilidad dentro del MFM y ayudar a permitir análisis multiperspectiva de los sistemas de producción mediante un único modelo optimizado para múltiples fines descriptivos y analíticos. En una etapa posterior, los patrones propuestos se pondrán a disposición de profesionales y expertos del área para su perfeccionamiento. (Texto tomado de la fuente)
Abstract
Abstract
Purpose. Material flow analysis (MFA) is an important tool as a basis for impact assessment (e.g. LCA) and efficiency optimization, using material (and energy) flow models (MFM) to describe real life processes. The elaboration of the often complex models costs time and money, but in large part the resulting models are neither comprehensible nor apt for reuse, due to complexity and missing common modelling rules. As an analogy to the design patterns used in architecture, computer science and other domains a design patterns approach for MFM is proposed, introducing a systematic form to document and classify approved solutions for recurring modelling problems.
Methods. By investigation based on literature, questionnaire, expert interviews and own practitioner expertise the absence of an already existing design pattern approach was established, modelling and related challenges were identified and recurring solutions approved by experts were documented. A framework of basic modelling rules and a proposal for a MFM design pattern documentation format was elaborated.
Results and discussion. Design pattern candidates were identified and divided into different categories like basic patterns, structural patterns, specific process component patterns, methodology related patterns, sector specific patterns and real-life implementation related patterns. Additional aspects of a design pattern approach are anti-pattern identification and the formation of a pattern language. The proposed patterns were applied in case studies from different sectors. By integrating the MFM design patterns in the respective models and methodologies applicability and usefulness were demonstrated.
Conclusions. It can be concluded that using a design pattern approach in MFM is possible and may reduce modelling costs, propagate better reusability and comparability within MFM and help to enable multi-perspective analysis of production systems using only one optimized model for multiple descriptive and analytical purposes. In a next step the proposed patterns will be made accessible for refinement by practitioners and field experts.
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