República Bolivariana de Venezuela Universidad Fermín Toro Araure-Edo-Portuguesa Publicación N° 1
Revista Interactiva
Año 2016
El Diseño en la Ingeniería
El Diseño en la Ingeniería
Formulación de Problema Análisis de Problema Búsqueda de Soluciones. Fase de Decisión. Especificación de una Solución. Ciclo del Diseño. Optimización de los Métodos de Resolución de Problemas. El Enfoque Ingenieril para la Resolución de Problemas.
Autor: Arrieche Yessika De Jesús Ing. Telecomunicaciones
El Diseño de ingeniería Un diseño es la expresión de una idea que soluciona de forma innovadora un problema concreto y sirve de guía para llevarlo a la práctica, es decir, para construirlo y evaluarlo. El Ingeniero que Diseña debe Caracterizarse por: Tener conocimientos fundamentales en el manejo de herramientas computacionales modernas aplicadas al diseño, análisis y simulación de sistemas técnicos. Crear soluciones factibles haciendo uso de herramientas computacionales. Identificar oportunidades de Investigación y Desarrollo en proyectos relacionados con el desarrollo de procesos (flujos) y operaciones (objetos). Estar en capacidad de afrontar procesos de adecuación tecnológica en los proyectos de desarrollo de sistemas técnicos.
Los Problemas en Ingeniería Un problema de manera general puede entenderse como una situación ante la cual se exige una respuesta, una acción, un procedimiento, para reducir una diferencia, una cuestión o punto discutible que requiere de una solución. Los problemas en Ingeniería se diferencian de los problemas de la ciencia en general en ciertos atributos básicos. Los problemas en ingeniería derivan de una necesidad de mejora de la vida humana puesto que la Ingeniería debe avocarse a favorecer a esta última. Constituye este atributo el carácter ético que debe tener toda actuación en el campo profesional de la disciplina y en última instancia un rasgo definitorio de la clase de actividades a las que se dedica la Ingeniería.
Procedimiento para Resolver Problemas en Ingeniería
La esencia de la resolución de problemas en ingeniería reside en el diseño. El diseño en ingeniería es tan variado como la propia profesión. Un problema de diseño puede ser tan pequeño pero intrincado como un circuito integrado de un ordenador, o tan amplio y complejo como un transbordador espacial. La realización de diseños en ingeniería implica concebir, imaginar, desarrollar, y planificar un dispositivo, una estructura un proceso o un sistema que suponga un cierto beneficio para la sociedad.
Existen ciertos pasos o fases que pueden comprender el método de diseño de ingeniería que son: Definir el problema que por lo general nace de una necesidad. Establecer un esquema o forma que permita resolver esa necesidad y se elige uno para analizar. Buscar información pertinente que genere la mayor cantidad de soluciones posibles en el problema seleccionado. Analizar la información y descartar las soluciones no viables. Especificar la solución escogida para la resolución del problema. Diseñar de forma preliminar la máquina, estructura, sistema o proceso seleccionado; permitiendo establecer las características globales y las específicas de cada componente.
El Proceso de Diseño (Fases) Formulación de Problemas Consiste en la presentación oracional del mismo, es decir, “reducción del problema a términos concretos, explícitos, claros y precisos.”(Tamayo, 1993, p. 169). La formulación del problema es una pregunta que condensa todo el planteamiento, por ello en la redacción se debe analizar y utilizar cada término para que refleje la intención de la investigación, es necesario que la pregunta exprese descripción, asociación o intervención. Se debe tener cuidado con una definición incorrecta del problema ya puede ocasionar que el ingeniero pierda el tiempo y llegue a una solución inapropiada, es por eso que una buena formulación del problema implica necesariamente la delimitación del campo de investigación, estableciendo claramente los límites dentro de los cuales se desarrollará la solución del problema clasificando el Qué y el Para Qué.
Análisis del Problema Se debe comprender el problema, definirlo, estructurarlo y analizar las fallas, si el problema resulta muy complejo es recomendable dividirlo en segmentos y realizar una breve descripción de cada una de las partes, para determinas como cada una de las partes afecta a las otras.
Al analizar un problema el ingeniero efectúa una considerable cantidad de procesamiento de información. Debe contar con estimaciones confiables de los valores de las variables y revisar las restricciones impuestas al diseño, con el objeto de definir el problema en detalle y maximizar la probabilidad de hallar una solución óptima.
Búsqueda de Soluciones Consiste en buscar activamente soluciones posibles a un problema de ingeniería, en la mente, en la memoria según las experiencias y los conocimientos, en la literatura técnica y científica, en el mundo que nos rodea, o inventando soluciones. Se deben emplear diversos métodos de búsqueda de soluciones. En donde se busca una primera solución posible y se avanza progresivamente hacia mejores soluciones, hasta culminar la búsqueda debido a las limitaciones que se tienen. Debe vencerse el costumbrismo que conduce a limitar el pensamiento. Para ello se debe maximizar el número y variedad de soluciones ampliando fronteras, eliminando restricciones ficticias, y complementando los conocimientos sobre el problema. Hay que explorar todo el espacio de soluciones y no limitarse solo a los alrededores de la situación existente. No se debe terminar la búsqueda antes de tiempo, ni enfrascarse en detalles en la primera idea buena que se tenga. Asimismo, no debe efectuarse evaluaciones prematuras, ni apresurarse a descartar ideas que parecen inútiles. Debe realizarse esfuerzos en la originalidad, lo que dará ventajas competitivas en el mundo real.
El ingeniero puede buscar soluciones siguiendo las siguientes recomendaciones: Concentrarse en las variables de solución: Considerando una variable cada vez y tratando de crear muchas posibilidades para cada una, denominadas soluciones parciales. La solución óptima es la mejor combinación de las soluciones parciales. Concentrarse en cada criterio: Primero, se minimiza el costo de construcción, luego se maximiza la confiabilidad, y así sucesivamente, todos los criterios de diseño relevantes. Utilizar métodos híbridos (cuantitativos y cualitativos): Como el árbol de decisión u otra forma de organizar los pensamientos, a fin de sistematizar los pensamientos. Utilizar métodos cualitativos: Como Tormenta de Ideas, según el cual varias personas aportan ideas de solución a un problema, sin importar Fase de Decisión Es un proceso por el cual se elige una vía de acción como solución de un problema específico, aunque la toma de decisiones y la resolución de problemas son dos de las áreas más difíciles. La separación del proceso en etapas puede ser tan resumida o tan extensa como se desee, pero se puede identificar principalmente las siguientes fases: 1. Identificación y Definición del Problema: Es buscar las posibles causas que lo originaron, es hacer un diagnóstico. A veces se piensa que el problema es obvio, que se define por sí mismo. Esto, en general, no es cierto.
Para poder definir o delimitar el problema es necesario responder a preguntas como las siguientes: ¿Qué tanto afecta el problema? ¿Cuándo comenzó? ¿Con qué frecuencia aparece el problema? ¿Quién o qué tiene que ver con el problema? ¿Por qué surgió la necesidad de tomar una decisión? ¿En qué está el problema? ¿Es el problema un síntoma de otro problema más grave?
2. Buscar Posibles Alternativas de Solución Una alternativa de solución es una de las posibles maneras de resolver el problema, esta consiste en desarrollar distintas posibles soluciones desarrollando la Técnica de Lluvia de ideas. Es más fácil adaptar una idea que generarla y muchas veces hasta una idea loca te lleva a una más realista. 3. Evaluar las Posibles Alternativas de Solución Consiste en hacer un estudio detallado de cada una de las posibles soluciones. En esta fase, se comparan las posibles consecuencias tanto positivas como negativas de cada alternativa de solución. De las posibles soluciones: ¿Cuáles son razonables? ¿Cuáles serían las ventajas de aplicar cada solución? ¿Cuáles serian las desventajas de aplicar cada solución? ¿Qué otros problemas pueden generar cada solución? ¿Cuál sería para cada una el costo en tiempo y dinero? Si ninguna me convence, ¿cuál es la menos mala? ¿Qué efecto tendrá la solución en otras personas?
Al terminar el análisis de las consecuencias de cada alternativa, se debe eliminar las que te parecieron malas y concéntrate en las que más te gustaron. Recordemos que No siempre es posible conocer todas las alternativas ni evaluar todas las consecuencias.
4. Elegir una Alternativa Esta fase consiste en escoger las alternativas que según la evaluación va a obtener mejores resultados para la resolución del problema. El error más común en esta fase es creer que la meta es escoger solo una alternativa. Se debe recordar que lo más importante es poner en práctica la posible solución. Esto quiere decir que la elección no es un fin en sí mismo, sino el medio para lograr el objetivo. Otro error es escoger más alternativas de las que se pueden aplicar, considerando los recursos escasos. 5. Aplicación de la decisión (Plan de Acción) El objetivo es resolver el problema que se identifico. Muchas veces, es necesario dividir este objetivo en objetivos intermedios o más pequeños. Es importante determinar con que recursos se cuentan para resolver el problema, los recursos son el elemento humano, material y financiero. Las acciones son los pasos concretos que se tienen que dar para ir logrando los objetivos intermedios o el objetivo final. Las características de cada uno de esos elementos son las siguientes: I.
El objetivo, tiene que ser medible, alcanzable, concreto. Algunas preguntas importantes son: ¿Cuál es el objetivo? ¿Cómo lo puedo dividir en objetivos pequeños? ¿Cuándo debo lograr cada uno? ¿Cómo se puede medir?
II.
Los recursos. Aquí tienes que hacer una lista de los elementos con que cuentas para aplicar tu plan. Algunas preguntas importantes son: ¿Cuánto dinero necesito y tengo para el plan? ¿Cuánto tiempo necesito y tengo? ¿Cuánta gente necesito, tengo y me puede ayudar?
III. Las acciones: Se tienen que identificar lo que hacer para lograr el objetivo. Algunas preguntas importantes son: ¿Qué se tiene que hacer? ¿Cómo se tiene que hacer? ¿Cuándo se tiene que hacer? ¿Quién lo tiene que hacer? 6. Evaluación de los resultados Determinar si la decisión aplicada tiene los resultados esperados en el tiempo o si por el contrario hay que tomar una nueva decisión.
Especificación de una Solución. Consiste en describir con suficiente nivel de detalles los atributos físicos y las características de la solución propuesta, de manera que las personas que deben aprobarla, así como los encargados de su construcción y quienes la manejarán y conservarán, puedan desempeñar satisfactoriamente sus funciones. Al especificar la solución se elaboran: notas, ideas, croquis, planos de ingeniería, informe y un modelo físico.
Ciclo del Diseño El trabajo de un ingeniero rara vez termina al especificar una solución, su responsabilidad se extiende hasta la obtención de aceptación de su diseño, la vigilancia de su instalación o construcción y su uso inicial. El ciclo de diseño consta de las siguientes etapas: Analizar: El Análisis es la etapa en la que el problema a resolver, se estudia a fondo para entender su extensión, los elementos implicados, las personas a las que afecta y aquellas a las que podría afectar, los recursos con los que se cuenta para resolverlo, las técnicas disponibles que pueden utilizarse, cómo otros han resuelto el problema, los patrones y estándares implicados. Diseñar: En el diseño se plantea la solución a implementar. A pesar de que la solución puede ser de común aplicación en la industria o para el tipo de problema que se intenta resolver, la adaptación que se requiere para las circunstancias concretas puede implicar una innovación considerable. Si la solución es novedosa entonces resulta innovadora por sí misma. Así que todo diseño de ingeniería siempre implica innovación. Construir: Se puede decir que la construcción es la parte administrativa de un proyecto de ingeniería, ya que implica planeación, organización, dirección y control, que son las cuatro funciones administrativas comúnmente aceptadas. Dependiendo del proyecto la construcción puede resultar la etapa más larga. Evaluar: En la evaluación se hace un examen de cómo se llevó a cabo la solución del problema, esto para determinar si se resolvió el problema que se había planteado y si se hizo de una forma efectiva y eficiente. Puesto que no es conveniente dejar esta etapa exclusivamente para el final, ya que ayuda a identificar errores y efectos negativos que es importante resolver tan pronto como sea posible, es común que las evaluaciones se hagan con cada etapa parcial del proceso de construcción.
Optimización de los Métodos de Resolución de Problemas. Al construir o instalar un diseño, se verifican los errores o discrepancias con lo proyectado, y se observa también que el proceso de diseño puede optimizarse. El ingeniero debe buscar optimizar el proceso de diseño, lo que redundará en una economía en las horas/hombre invertidas, y por lo tanto, en una disminución del costo del diseño
El Enfoque Ingenieril para la Resolución de Problemas.
En el método científico, la investigación cuantitativa es aquella en la que se recogen y analizan datos cuantitativos sobre variables. La investigación cualitativa estudia los fenómenos mediante técnicas no cuantitativas como la observación participante y las entrevistas no estructuradas. La diferencia fundamental entre ambas metodologías es que la cuantitativa estudia la asociación o relación entre variables cuantificadas y la cualitativa lo hace en contextos estructurales y situacionales. En la resolución de problemas, el ingeniero utiliza principalmente métodos cuantitativos y se esfuerza por conseguir datos confiables de las variables que conforman la situación problemática. Cuando la información no es confiable, aparecen los métodos cualitativos que completan y mejoran los enfoques cuantitativos.
BIBLIOGRAFĂ?A
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