Norma Ércoli	Hugo J. Curti	Leonardo Román
Claudia Dietrich	Mariano Sanchez	Facundo Cabrera

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La resolución de problemas de Ingeniería Civil (diseño de estructuras, cálculo de dimensionado, etc.) tiene en su esencia una combinación de pasos completamente automatizados por un lado y pasos donde se deben tomar decisiones por el otro. Además, todo el proceso está regulado por reglamentos complejos, a veces cambiantes, y diferentes en función del país donde se aplique. Este artículo presenta el Proyecto Hormiga, un esfuerzo interdisciplinario realizado por Ingenieros Civiles e Ingenieros de Sistemas con el objeto de crear un sistema informático que dé soporte a la resolución de estos problemas. El Proyecto presenta un lenguaje de programación con componentes declarativas especialmente estudiado para adaptarse a las estructuras de pensamiento que utilizan los ingenieros civiles. La especificación de los problemas y sus soluciones son aportadas por los mismos usuarios, que colaboran constantemente en la extensión y actualización, sin necesidad de conocimientos avanzados de programación.
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La resolución de problemas de Ingeniería Civil (diseño de estructuras, cálculo de dimensionado, etc.) tiene en su esencia una combinación de pasos completamente automatizados por un lado y pasos donde se deben tomar decisiones por el otro. Además, todo el proceso está regulado por reglamentos complejos, a veces cambiantes, y diferentes en función del país donde se aplique. Este artículo presenta el Proyecto Hormiga, un esfuerzo interdisciplinario realizado por Ingenieros Civiles e Ingenieros de Sistemas con el objeto de crear un sistema informático que dé soporte a la resolución de estos problemas. El Proyecto presenta un lenguaje de programación con componentes declarativas especialmente estudiado para adaptarse a las estructuras de pensamiento que utilizan los ingenieros civiles. La especificación de los problemas y sus soluciones son aportadas por los mismos usuarios, que colaboran constantemente en la extensión y actualización, sin necesidad de conocimientos avanzados de programación.


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El diseño y/o verificación de secciones de hormigón armado correspondientes a losas llenas, vigas y columnas, solicitadas por flexión, corte y compresión son solo algunos ejemplos de los diversos cálculos que se hacen en la disciplina de la Ingeniería Civil. Estos cálculos se caracterizan por tener algunos pasos que se siguen en forma automática, ya sea mediante fórmulas matemáticas o algoritmos definidos. Así mismo, estos cálculos también poseen otros pasos donde el Ingeniero debe tomar decisiones, hacer ajustes y repetir iterativamente varias pruebas hasta encontrar una solución óptima. Todos estos cálculos y procesos están regulados por un reglamento que es revisado periódicamente, y que además difiere según el país o región de aplicación.
En este contexto se plantea el desarrollo de un sistema informático que permita al Ingeniero Civil tomar las decisiones necesarias en cada paso del cálculo, y automatice el resto del proceso, facilitando de esta manera su tarea, acortando tiempos y reduciendo la probabilidad de cometer errores. Este sistema debe poder adaptarse fácilmente a los cambios reglamentarios y a diferentes países. Para el desarrollo de este proyecto se conforma un grupo interdisciplinario integrado por Ingenieros Civiles, Ingenieros de Sistemas y estudiantes. Se adopta para el sistema el paradigma de Software Libre y se propone una solución que permite a los Ingenieros Civiles especificar los pasos de cálculo, de forma tal que la misma comunidad de Ingenieros Civiles que utilizan el software contribuyan a su constante actualización y extensión. Para este fin se diseña un lenguaje de especificación que tiene componentes declarativas, componentes funcionales y componentes procedurales, con una semántica cercana a la estructura de pensamiento de los Ingenieros Civiles. Este lenguaje puede aprenderse y utilizarse con mínimos conocimientos de programación de computadoras.
En la sección 2 se describe brevemente la historia del proyecto. La sección 3 se describe el sistema y sus criterios de diseño. En la sección 4 se especifican los roles de los usuarios del sistema y su interacción con el mismo. La sección 5 presenta el lenguaje de especificación de cálculo y finalmente en la sección 6 se presentan las conclusiones del desarrollo.
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El diseño y/o verificación de secciones de hormigón armado correspondientes a losas llenas, vigas y columnas, solicitadas por flexión, corte y compresión son solo algunos ejemplos de los diversos cálculos que se hacen en la disciplina de la Ingeniería Civil. Estos cálculos se caracterizan por tener algunos pasos que se siguen en forma automática, ya sea mediante fórmulas matemáticas o algoritmos definidos. Así mismo, estos cálculos también poseen otros pasos donde el Ingeniero debe tomar decisiones, hacer ajustes y repetir iterativamente varias pruebas hasta encontrar una solución óptima. Todos estos cálculos y procesos están regulados por un reglamento que es revisado periódicamente, y que además difiere según el país o región de aplicación.

En este contexto se plantea el desarrollo de un sistema informático que permita al Ingeniero Civil tomar las decisiones necesarias en cada paso del cálculo, y automatice el resto del proceso, facilitando de esta manera su tarea, acortando tiempos y reduciendo la probabilidad de cometer errores. Este sistema debe poder adaptarse fácilmente a los cambios reglamentarios y a diferentes países. Para el desarrollo de este proyecto se conforma un grupo interdisciplinario integrado por Ingenieros Civiles, Ingenieros de Sistemas y estudiantes. Se adopta para el sistema el paradigma de Software Libre y se propone una solución que permite a los Ingenieros Civiles especificar los pasos de cálculo, de forma tal que la misma comunidad de Ingenieros Civiles que utilizan el software contribuyan a su constante actualización y extensión. Para este fin se diseña un lenguaje de especificación que tiene componentes declarativas, componentes funcionales y componentes procedurales, con una semántica cercana a la estructura de pensamiento de los Ingenieros Civiles. Este lenguaje puede aprenderse y utilizarse con mínimos conocimientos de programación de computadoras.

En la sección 2 se describe brevemente la historia del proyecto. La sección 3 se describe el sistema y sus criterios de diseño. En la sección 4 se especifican los roles de los usuarios del sistema y su interacción con el mismo. La sección 5 presenta el lenguaje de especificación de cálculo y finalmente en la sección 6 se presentan las conclusiones del desarrollo.


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En el año 1998 el Centro de Investigación Nacional de reglamentos para la Seguridad de las Obras Civiles, CIRSOC decidió modificar la base reglamentaria utilizada en Argentina (CIRSOC201). El comité ejecutivo de dicho centro envió un su momento una nota solicitando a la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires colaboración para la elaboración y puesta en operación del nuevo reglamento. Desde la Facultad se generaron varias respuestas a este requerimiento, centradas en difusión de información y capacitación de egresados y profesionales. Como una de esas respuestas nació en el año 2006 el Proyecto Hormiga, por medio de un convenio entre la Facultad de Ingeniería y el Colegio de Ingenieros de la Provincia de Buenos Aires. El objetivo original era la implementación de una herramienta informática que ayudara a los usuarios a diseñar o verificar secciones de hormigón armado en diferentes estructuras. Luego de un estudio cuidadoso del contexto el objetivo evolucionó hacia desarrollar un soporte informático que permita a los mismos usuarios especificar los pasos de cálculo, crear una comunidad de usuarios y mantener la plataforma actualizada.
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En el año 1998 el Centro de Investigación Nacional de reglamentos para la Seguridad de las Obras Civiles, CIRSOC decidió modificar la base reglamentaria utilizada en Argentina (CIRSOC201). El comité ejecutivo de dicho centro envió un su momento una nota solicitando a la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires colaboración para la elaboración y puesta en operación del nuevo reglamento. Desde la Facultad se generaron varias respuestas a este requerimiento, centradas en difusión de información y capacitación de egresados y profesionales. Como una de esas respuestas nació en el año 2006 el Proyecto Hormiga, por medio de un convenio entre la Facultad de Ingeniería y el Colegio de Ingenieros de la Provincia de Buenos Aires. El objetivo original era la implementación de una herramienta informática que ayudara a los usuarios a diseñar o verificar secciones de hormigón armado en diferentes estructuras. Luego de un estudio cuidadoso del contexto el objetivo evolucionó hacia desarrollar un soporte informático que permita a los mismos usuarios especificar los pasos de cálculo, crear una comunidad de usuarios y mantener la plataforma actualizada.


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El sistema se desarrolló de acuerdo a los siguientes criterios de diseño:
a) Los procesos de cálculo deben poder ser especificados por Ingenieros Civiles, con mínima o nula intervención de Ingenieros Informáticos.
b) A los Ingenieros Civiles que especifiquen los procesos de cálculo no se les debe requerir conocimientos de Informática, en particular de programación. Si bien dichos conocimientos son deseables, deben reducirse a un mínimo.
c) El sistema debe adaptarse al esquema de pensamiento de los usuarios finales, ofreciendo un camino de solución similar al que utilizan naturalmente.
d) El sistema debe poder aceptar contribuciones de la comunidad de Ingenieros Civiles.
e) El sistema se desarrollará de acuerdo al paradigma de Software Libre (RS2007), al igual que todas las herramientas y librerías utilizadas como base para desarrollarlo.
f) La interfaz gráfica y el motor de cálculo deben mantenerse con un mínimo de acoplamiento.
El criterio a) busca desacoplar la interacción de Ingenieros Civiles e Informáticos, de manera tal de permitir a la herramienta evolucionar según las necesidades de los primeros.
El criterio b) tiene por objetivo minimizar la curva de aprendizaje de quienes deseen aportar especificaciones al sistema para extenderlo, adaptarlo o mejorarlo.
Aplicando el criterio c) quienes asuman el rol de usuarios finales tendrán acceso al sistema mediante una interfaz intuitiva, adaptada a los esquemas de pensamiento que habitualmente siguen para resolver los problemas, fundamentalmente, dividiendo el problema en pasos de cálculo.
El criterio d) busca que el sistema se adapte a las necesidades reales de los usuarios, admitiendo una evolución natural, análoga a la que haga la comunidad de usuarios. Aplicando este criterio el sistema debe poderse extender y actualizar en función de los cambios que se produzcan en la legislación, así como también adaptarse a las legislaciones de otros países o regiones.
El criterio e) tiene como objetivo asegurar que tanto el sistema en sí mismo, como las herramientas que se utilicen de base para desarrollarlo permanecerán accesibles a la comunidad. De esta forma se busca garantizar la libertad de uso de la herramienta: el sistema será accesible a todos en el presente y en el futuro sin necesidad del pago de contratos de licencia para utilizarlo, estudiarlo, modificarlo o redistribuirlo.
El criterio f) busca que el motor de la aplicación esté separado de la presentación de resultados y la toma de datos, de manera tal que se facilite la adaptación en el futuro a otras formas de uso, o la integración con sistemas mayores.



Como primera medida, y para satisfacer los criterios a) y b), se desarrolló un lenguaje de especificación de cálculos que permite describir los mismos en términos sintáctica y semánticamente cercanos al esquema de pensamiento que utilizan los Ingenieros Civiles en la resolución de problemas, reduciendo de esta forma la curva de aprendizaje del lenguaje y del sistema en general.
Para satisfacer los criterios c) y d) se definen dos tipos de usuarios: el denominado usuario desarrollador, y el denominado usuario final. El usuario desarrollador contribuye especificaciones de cálculo, mientras que el usuario final accede al sistema por medio de una interfaz gráfica diseñada de manera tal que le permite proponer y probar cada paso del cálculo, pudiendo corregir y verificar los resultados.
El sistema informático se divide en dos partes cuyo acoplamiento se busca minimizar, siguiendo el criterio f). Por un lado el intérprete toma una especificación, datos estáticos provistos junto con ella y los datos de entrada provistos por el usuario final, para procesar los cálculos y ofrecer como salida los resultados de los mismos. Por otro lado la interfaz de usuario interactúa con el intérprete y presenta al usuario final los resultados obtenidos, así como también le permite ingresar o modificar los datos de entrada, de una forma altamente interactiva e intuitiva.
La figura 1 muestra los componentes del sistema así como también la interacción entre los mismos y con los usuarios.
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El sistema se desarrolló de acuerdo a los siguientes criterios de diseño:

a) Los procesos de cálculo deben poder ser especificados por Ingenieros Civiles, con mínima o nula intervención de Ingenieros Informáticos.

b) A los Ingenieros Civiles que especifiquen los procesos de cálculo no se les debe requerir conocimientos de Informática, en particular de programación. Si bien dichos conocimientos son deseables, deben reducirse a un mínimo.

c) El sistema debe adaptarse al esquema de pensamiento de los usuarios finales, ofreciendo un camino de solución similar al que utilizan naturalmente.

d) El sistema debe poder aceptar contribuciones de la comunidad de Ingenieros Civiles.

e) El sistema se desarrollará de acuerdo al paradigma de Software Libre (RS2007), al igual que todas las herramientas y librerías utilizadas como base para desarrollarlo.

f) La interfaz gráfica y el motor de cálculo deben mantenerse con un mínimo de acoplamiento.

El criterio a) busca desacoplar la interacción de Ingenieros Civiles e Informáticos, de manera tal de permitir a la herramienta evolucionar según las necesidades de los primeros.

El criterio b) tiene por objetivo minimizar la curva de aprendizaje de quienes deseen aportar especificaciones al sistema para extenderlo, adaptarlo o mejorarlo.

Aplicando el criterio c) quienes asuman el rol de usuarios finales tendrán acceso al sistema mediante una interfaz intuitiva, adaptada a los esquemas de pensamiento que habitualmente siguen para resolver los problemas, fundamentalmente, dividiendo el problema en pasos de cálculo.

El criterio d) busca que el sistema se adapte a las necesidades reales de los usuarios, admitiendo una evolución natural, análoga a la que haga la comunidad de usuarios. Aplicando este criterio el sistema debe poderse extender y actualizar en función de los cambios que se produzcan en la legislación, así como también adaptarse a las legislaciones de otros países o regiones.

El criterio e) tiene como objetivo asegurar que tanto el sistema en sí mismo, como las herramientas que se utilicen de base para desarrollarlo permanecerán accesibles a la comunidad. De esta forma se busca garantizar la libertad de uso de la herramienta: el sistema será accesible a todos en el presente y en el futuro sin necesidad del pago de contratos de licencia para utilizarlo, estudiarlo, modificarlo o redistribuirlo.

El criterio f) busca que el motor de la aplicación esté separado de la presentación de resultados y la toma de datos, de manera tal que se facilite la adaptación en el futuro a otras formas de uso, o la integración con sistemas mayores.

Norma Ércoli	Hugo J. Curti	Leonardo Román
Claudia Dietrich	Mariano Sanchez	Facundo Cabrera