2005
DISEÑO DE INGENIERIA ¿QUE ES EL DISEÑO DE INGENIERIA?
Los ingenieros crean y construyen cosas. Para poder desarrollar de manera exitosa estas actividades, los ingenieros deben intervenir en el diseño o en el proceso del diseño. El diccionario define la palabra diseño como “crear, ejecutar o construir algo de acuerdo a un plan de trabajo”. De igual forma define un proceso natural como “un fenómeno marcado por cambios graduales que conducen a un resultado en particular: una serie de acciones u operaciones que conducen a un final, una operación continua, etc.”
En el trabajo de los ingenieros, el diseño de ingeniería es una actividad importante. Los estudiantes que se gradúan de un programa de ingeniería acreditada obtuvieron una cantidad significante de experiencia en diseño como parte de su educación.
En otras palabras se define al diseño de ingeniería como el proceso de idear un sistema, componente o proceso para encontrar soluciones deseadas. Es un proceso de tomar ideas y llevarlas a la práctica; en el que las ciencias básicas, las matemáticas y la ingeniería se aplican para transformar de manera optima los recursos y lograr así el objetivo deseado.
Junto a los elementos fundamentales del proceso de diseño se encuentran el establecimiento de los objetivos, ser críticos, poder analizar, sintetizar, construir, probar y evaluar. Es esencial incluir otra variedad de contrastes como lo son los factores económicos, tratar de mantener la seguridad, ética y pensar en el impacto social.
Cada programa educativo debe incluir en gran cantidad, que los alumnos adquieran experiencia en cuanto al diseño. Este diseño se construye con conceptos sobre
matemáticas, ciencias básicas, humanidades, ciencias sociales, temas de ingeniería, y habilidades para comunicarse.
Ningún trabajo que requiera de la realización de un diseño debe ser realizado por una sola persona; este tipo de proyectos requieren de varias personas. “El diseñar no es algo que se enseña en un curso, es una experiencia que se va adquiriendo con el desarrollo del estudiante”
El proceso de Diseño Debe tomarse en cuenta que no todas las formas para enfocarse a un diseño dentro de la ingeniería son iguales. Algunas empresas trabajan con pequeños y simples procesos que contienen una serie de pasos, mientras que otras utilizan métodos más complejos con varios pasos. Sin importar que método se utilice exactamente, no se debe olvidar que el diseño es un proceso continuo. El completar un diseño puede servir para abrir más opciones para otros diseños o modificaciones de este mismo.
Un proceso de diseño es utilizado si un producto se desarrolla para un proceso de manufactura, donde miles o millones de dicho producto serán producidos, o para solo un producto que será usado una sola vez como la construcción de un puente.
En este capitulo se presentara un proceso de diseño denominado el proceso de las 10 etapas: 1) Etapa 1: Identificar el problema / innovación del producto. 2) Etapa 2: Definir el criterio para trabajar / metas 3) Etapa 3: Buscar y Reunir información 4) Etapa 4: Lluvia de ideas / generar nuevas ideas 5) Etapa 5: Analizar soluciones potenciales 6) Etapa 6: Desarrollar y probar diferentes modelos 7) Etapa 7: Tomar decisiones 8) Etapa 8: Comunicar y ser Específicos 9) Etapa 9: Implementar y Comercializar 10) Etapa 10: Llevar a cabo repaso y asesorías sobre pos-implementaciones.
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El proceso actual comienza con asignar un gerente del proyecto, o un líder del equipo. Este individuo se encargara de ser responsable de todo el proceso para asegurarse que los elementos clave de cada etapa se cumplirán antes de que se avance a las siguientes etapas. Esta persona también será responsable por reunir a todos los miembros de acuerdo a su experiencia para la realización de cada etapa.
El equipo debe incluir tanto ingenieros como personas que se desenvuelvan en otros campos. Algunos miembros del equipo serán necesarios para algunas etapas, mientras otros serán utilizados para otras. Etapa 1: Identificar el problema / innovación del producto. Los ingenieros son personas que se dedican a resolver problemas, y dichos problemas comúnmente se identifican con necesidades de los clientes. Por lo tanto, la primer etapa para resolver un problema dentro del diseño, es el establecer el problema actual de manera clara y concisa e identificar las fuentes de información para ayudar a entender la naturaleza del programa.
El líder del grupo debe llamar a varias personas para que ayuden en estos pasos iniciales del proceso. Existen numerosas fuentes de información sobre cada campo que pueden ayudar en esta etapa del proceso. Además, los ingenieros que mantienen contacto con individuos de otras ramas de estudio tienen más probabilidad de expandir sus conocimientos, y encontrar de manera mas precisa las necesidades que los clientes requieren.
De igual forma se puede conseguir información por medio de conferencias, presentaciones técnicas, listas y publicaciones ya sean de periódicos o revistas científicas. Además, ideas y sugerencias proporcionadas por los clientes son de gran ayuda para mejorar el proceso de producción. Reunir información de agencias de investigación, laboratorios privados y fundaciones del gobierno pueden ser de gran ayuda también. Otra forma de identificar posibles cambios es estar atento de productos similares que ofrecen otras empresas. En este punto del proceso, el líder debe de estar satisfecho con los problemas que han sido resueltos, y el proyecto podrá pasar a la siguiente etapa, en donde las metas serán desarrolladas. 3
Etapa 2: Definir el criterio para trabajar / metas Una vez que el problema ya ha sido identificado, es importante que el equipo establezca criterios y que exija niveles, para poder trabajar. El objetivo final de esta etapa es ser capaces de establecer metas preliminares que se deseen lograr, y que serán con las que el equipo trabajara a lo largo del proyecto. En este nivel del proceso de diseño, todo es preliminar, es decir que aun es posible para el equipo de trabajo modificar algunos niveles, si es necesario.
Una vez que se han fijado algunos niveles para trabajar es importante tratar de desarrollar la mayoría de las metas para el proceso. Esto es básicamente evaluar los objetivos que se pretenden cumplir mientras que el proceso evoluciona.
El tener metas establecidas para el proyecto ayuda a proporcionar evaluaciones, monitoreos y cambios, etc. Si es necesario en el transcurso de las etapas de producción. En otras palabras estas metas se convierten en un “punto de chequeo” para asesorar el progreso del proyecto. Etapa 3: Buscar y Reunir información Esta etapa es muy importante para el diseño del producto. El tener información buena y confiable es necesario, para que el equipo empiece a explorar todos los hechos relevantes para la realización del proyecto.
En esta etapa es necesario que cada integrante del equipo diga que información es necesaria y cuales son las mejores fuentes para encontrar dicha información. Por ejemplo, pueden querer saber cosas como: 1) Que información ha sido publicada sobre el problema 2) Si existe una solución al problema que se encuentre a la mano 3) Que ventajas trae la solución 4) Que desventajas trae la solución 5) Cual es el costo 6) Se consideran problemas legales 7) Existen peligros ambientales que deban considerarse
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Existen muchas fuentes de información que el equipo puede utilizar para completar su investigación. Un buen comienzo puede ser empezar buscando en Internet. Existen otras fuentes de referencia como: 1) Librerías 2) Asociaciones profesionales 3) Publicaciones y periódicos 4) Revistas científicas 5) Panfletos 6) Publicaciones gubernamentales 7) Listas 8) Catálogos 9) Expertos profesionales, como ingenieros, profesores u otros científicos 10) El producto de la competencia Este tipo de material será de gran ayuda para el equipo mientras avanzan en las otras etapas de diseño. Cuando se descubra mas información esta puede ir siendo añadida al proyecto.
Dependiendo del tipo de información con que se cuente hasta este punto, es apropiado repasar los criterios y las metas fijadas anteriormente, debido a que es probable que surgieran cambios con dicha información. Igualmente, pudieron haber surgido nuevos problemas que necesitaran ser modificados y reevaluados. Etapa 4: Lluvia de ideas / generar nuevas ideas El concepto básico a desarrollar en esta etapa, es desplegar tantas soluciones potenciales como sea posible. Entre mas ideas se generen mejor y mas fácil será identificar una solución idónea al problema. Este grupo debe incluir ingenieros, científicos, técnicos, personal financiero, gerentes, especialistas en computadoras y de preferencia algunos clientes.
Un método muy común es la lluvia de ideas. Con este método un gran número de personas se juntan con la intención de resolver un problema en particular. Cada idea es proporcionada espontáneamente y es puesta en una lista. la premisa básica de este concepto es anotar absolutamente todas las ideas sin importar que tan locas e ilógicas suenen. De igual forma no se aceptan comentarios negativos por parte de los 5
participantes. La meta es tener una lista larga de soluciones alternativas al problema que se tiene.
Al finalizar esta etapa, el grupo debe tener una lista con soluciones potenciales al problema. Es importante recordar que en esta etapa ninguna solución ha sido eliminada. Cada idea será evaluada eventualmente, pero es importante tener todas las opciones en mente. Una vez que el líder esta satisfecho con las opciones, el proyecto puede pasar a la siguiente etapa. Etapa 5: Analizar soluciones potenciales En esta etapa el equipo que realiza el proyecto debe tratar de simplificar las ideas generadas en la etapa de la lluvia de ideas a conceptos mas concisos. Para eliminar los conceptos menos importantes de la lista se pueden tomar en cuenta las siguientes sugerencias: Examinar la lista y eliminar los duplicados Permitir que las personas del equipo aclaren dudas. Esto puede ayudar a identificar las ideas duplicadas. Permitir que el grupo evalué las ideas. Las personas pueden votar para elegir las tres ideas principales.
En este punto, probablemente existan una cantidad pequeña de ideas. Estas ideas ahora pueden ser analizadas de una manera más técnica, de igual forma utilizando técnicas especiales. Varios individuos del equipo deben estar involucrados con esta parte del proceso, pero el ingeniero es la parte más importante. En esta parte del proceso es donde se requieren los conocimientos del ingeniero en matemáticas, ciencia y principio generales de ingeniería para poder evaluar soluciones potenciales.
Algunas de las técnicas utilizadas en esta etapa pueden llevar mucho tiempo pero a partir de un análisis preciso se podrá pasar a la etapa siguiente del proceso.
A continuación se muestran diferentes formas de análisis que pueden ser aplicadas dentro del proceso de selección de ideas: 6
Utilizar el sentido común. Es decir ver si los resultados son razonables después de haberlos evaluado. Análisis económico. Es decir si el costo es igual al costo estimado. Analizar utilizando principios básicos de la ingeniería. Estimación. Predecir cuales son las mejores soluciones para resolver el problema. Análisis de compatibilidad. Ver si las soluciones posibles como el uso de los principios matemáticos y científicos pueden ser aplicados al problema en cuestión. Técnicas de análisis computacional. Un método frecuentemente usado es el análisis de elementos finitos. Con este método, un dispositivo es programado en una computadora
y después es analizado en segmentos. Después estos
segmentos son comparados matemáticamente con otros segmentos del concepto. Después de haber examinado todas las metas que se fijaron en la segunda etapa este proceso elimina aquellas metas que no funcionaron a la hora de hacer el análisis. Es de esperarse que en este punto tres de cinco opciones se queden. Etapa 6: Desarrollar y probar diferentes modelos Una vez que se han analizado las soluciones posibles y la lista a sido corregida a pocas posibilidades, es tiempo de entrar a la fase en donde modelos específicos serán desarrollados y puestos a prueba. De nuevo, en esta etapa es importante el trabajo del ingeniero, sin embargo esta etapa también involucra miembros del equipo como especialistas en computación, técnicos y analistas de datos.
Existen diferentes tipos de modelos que son usados comúnmente por ingenieros en esta etapa: Modelos matemáticos: Varias condiciones y propiedades pueden ser demostrados matemáticamente por medio de funciones. Comúnmente estos modelos pueden ser computarizados para ayudar a visualizar los cambios en los parámetros de cada modelo. Modelos computacionales: Existen varios modelos que pueden ser usados, normalmente estos modelos ayudan al usuario a crear imágenes en pantalla que pueden ser analizados antes de la construcción del modelo. El modelo 7
computacional mas utilizado es el CAD (Computer Aided Design), donde los modelos son diseñados en tercera dimensión. Modelos a escala: Típicamente, estos modelos pequeños son construidos para simular el diseño sin incluir las características y funciones particulares del producto. Estos modelos son llamados prototipos y sirven para ayudar a los ingenieros a visualizar el producto real. Diagramas o graficas: Estos modelos proporcionan una herramienta para visualizar, en computadora o en papel, las funciones básicas de una parte particular del producto. Estos diagramas pueden ser circuitos eléctricos o unidades de operación del producto, o una visualización de cómo los componentes pueden ser armados. Una vez que los modelos han sido desarrollados y creados es tiempo de someter a prueba cada uno de ellos. Esto permite llevar a cabo pruebas para comparar y evaluar las metas que han sido establecidas. En la actualidad estas pruebas se hacen continuamente a lo largo del proyecto incluyendo los prototipos y someter a prueba la calidad del producto mientras este es manufacturado o construido. Etapa 8: Comunicar y ser Específicos Antes de que una parte del producto sea manufacturado debe existir información específica de todos los aspectos del producto. Todo el personal del equipo debe trabajar en esta etapa para desarrollar el material apropiado. Este material incluye reportes detallados, resúmenes de presentaciones técnicas, diagramas, dibujos, tablas, graficas y cualquier otro material revelante. Esta información será de gran ayuda para aquellos que se ven involucrados en aprobar el proyecto final así como para el grupo que se ve involucrado en la implementación final del producto. Dichas personas deben tener un conocimiento total de todas las partes, procesos, materiales, componentes, equipo, maquinaria y sistemas que se verán involucrados en la producción del producto.
La comunicación es una herramienta importante a lo largo del proceso de diseño, pero especialmente en esta etapa. Si los miembros del equipo no adecuan sus ideas y no describen adecuadamente los detalles y cualidades del producto, muchas soluciones pueden ser ignoradas.
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En esta parte del proceso también es importante crear material de entrenamiento, manuales de operación, programas u otros recursos relevantes que pueden ser utilizados por el equipo de ventas y por clientes potenciales. Etapa 9: Implementar y Comercializar En esta etapa se presenta la ultima oportunidad para revisar el proyecto. En este punto del proceso, el precio aumenta de manera dramática, así que todos los problemas deben ser resueltos en esta etapa. Además para el líder del proyecto existen otros individuos involucrados en esta etapa representando diferentes etapas del proceso.
Algunos de esos individuos involucrados en esta etapa incluyen: Gerentes y supervisores de personal. Estos individuos tomaran las últimas decisiones en lo que concierne al proyecto propuesto. Ellos se preocupan de las metas a largo plazo y de los objetivos de la organización, determinando programas que apoyaran estas metas y tomando las decisiones del personal y económicas que afectaran la organización. Representantes
técnicos.
Esto
puede
incluir
técnicos
diseñadores
computacionales, operadores de maquinaria y otros involucrados en la manufactura y producción. Este grupo tiene la responsabilidad de que el producto salga a la venta. Representantes de negocios. Este grupo consta de:
Personal de recursos humanos. Que contratan nuevo personal
Gente de finanzas. Que se encarga del presupuesto de los análisis financieros.
Personal de compras. Que procurada comprar los materiales que se necesitan.
Miembros de mercadeo y publicidad. Que promueven el producto y gente de ventas quienes involucran en vender y distribuir el producto.
Abogados y equipo de soporte legal. Los representantes legales que se encargaran de problemas de aplicaciones de patente y seguros.
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Etapa 10: Llevar a cabo repaso y asesorías sobre pos-implementaciones. En este punto se asume que el proyecto esta en completa producción. El líder del proyecto y los miembros del grupo que contribuyeron en gran parte a la realización del proyecto se reúnen para un final repaso.
Esta etapa es la última vez que el grupo se reúne, dado que el producto es ahora considerado para producirse. Aquí se revisa por ultima vez el rendimiento del producto incluyendo la ultima información sobre la eficiencia en la producción, la calidad en los reportes de control, ventas, costos y ganancias.
Se prepara un reporte en el que se detallara las ventajas y desventajas del producto, de igual forma se adjuntara lo que se a aprendido durante el proceso y sugerencias para mejorar la calidad del proceso en un futuro.
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