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IPN ESIME SEPI
DISEÑO MECÁNICO
M. en C. JORGE RAMOS WATANAVE
Volumen 1
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CURSO DE DISEÑO MECÁNICO
IPN. ESIME. SEPI
AÑO 2000
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VOLUMEN 1
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hAavibel
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DISEÑO MECÁNICO
M. en C. JORGE RAMOS WATANAVE
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESIME
1
II
SECCIÓN DE
ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN
PROGRAMA
DE MAESTRÍA EN INGENIERÍA MECÁNICA
DISEÑO MECÁNICO
M
en C. Jorge Ramos Watanave
primera edición: agosto del 2000
copia controlada número: £| V^
derechos de autor en trámite
prohibida su reproducción total o parcial
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CONTENIDO
Página
Volumen 1
Capítulo 1
1 Introducción
Capítulo 2
2Tecnología ydesarrollo tecnológico
2.1 significado del término tecnología
2.2 desarrollo tecnológico
9
9
13
capítulo 3
3 desarrollo del producto
3.1 la calidad y el desarrollo del producto
3.2 el costo de producción y el desarrollo del producto
29
30
30
3.3 el tiempo de desarrollo del producto
3.4 el costo del desarrollo del producto
36
capítulo 4
4 introducción al diseño mecánico
4.1 el diseño mecánico
4.1.1 la función diseño
41
38
41
44
4.1.1.1 objetivos del equipo de diseño
45
4.1.1.2 funciones del líder d si equipo de diseño
52
4.2 de la mercadotecnia a la manufactura
53
4.2.1 la mercadotecnia
53
4.2.2 el diseño
53
4.2.3 la función manufactura
54
4.3 problemas típicos del diseño mecánico
4.3.1 diseño por selección
4.3.2 diseño por configuración
4.3.3 diseño paramétrico
4.3.4 diseño original
54
54
55
56
57
4.3.5 rediseño
58
4.3.6 diseño por extracción de tecnología
59
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volumen 2
Capítulo 5
5 metodología del diseño
5.1 el método
5.2 la metodología del diseño mecánico
1a etapa: comprensión del problema
2a etapa: diseño conceptual
3a etapa: diseño de detalle
documentación que resulta del proceso de diseño
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Capítulo 6
6 despliegue de funciones de calidad
¿qué son las funciones de calidad?
primer paso: identificación del cliente
3
3
4
6
7
8
10
17
18
21
segundo paso: determinación de los requerimientos.. •
tercer paso: importancia relativa de los requerimientos.
27
quinto paso: traducción de requerimientos...
34
sexto paso: establecer metas de diseño
39
cuarto paso: Estudio c'omparativo
23
30
volumen 3
Capítulo 7
7 diseño conceptual
7.1 la creatividad
3
5
7.2 metodología del diseño conceptual
13
7.3 clarificación de los requerimientos del cliente
7.3.1 función global de servicio del producto
15
7.3.2 límites del sistema
7.3.3 funciones técnicas
7.4 definición del modelo funcional
7.4.1 análisis funcional descendente
15
19
23
24
24
7.4.1.1 principios de representación
7.5 generación de conceptos
24
7.5.1 la tormenta de ideas (bainstorming)
29
7.5.2 la sinéctica
31
28
7.5.3 ampliación de los espacios de la búsqueda
32
7.5.4 el proceso creativo
33
7.5.5 los métodos racionales
34
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7.5.5.1 listas de control
7.5.5.2 matrices morfológi cas
7.6 evaluación de conceptos
evaluación basada en la factibilidad deí concepto
evaluación basada en la disponibilidad de tecnología
7.6.1
7.6.2
7.6.3
7.6.4
1
1
1
evaluación basada en los requerimientos del cliente
evaluación basada en matrices de decisión
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Volumen 1
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OBJETIVOS DEL PROGRAMA EN CIENCIAS EN INGENIERÍA MECÁNICA
• Formación de recursos humanos anivel maestría para ia investigación yla docencia
• Preparación de especialistas en las áreas de energética, diseño mecánico ymanufactura para la
industria de país
p
• Investigación y desarrollo tecnológico en el área metalmecánica
• Vinculación y apoyo al sector productivo
OBJETIVOS DEL CURSO DE DISEÑO MECÁNICO
Durante el curso, el estudiante:
• Conocerá yserá capaz dé aplicar una metodología de diseño para realizar y/o dirigir la
adaptación, mejora o innovación de piezas o sistemas mecánicos
• Incrementará su capacidad para detectar einterpretar necesidades de desarrollo de productos
mecánicos traducir esas necesidades en lenguaje de ingeniería, desarrollar conceptos de diseño
y, detallar la solución para documentar el proyecto de manera que la fabricación del producto
sea posible
Desarrollará yaplicará su ceatividad en la solución de problemas de diseño
Valorará la importancia del trabajo en equipo
ESTRUCTURA DEL CURSO
El curso se impartirá en 30 sesiones de l.5 horas cada una
Los estudiantes realizarán en equipo un proyecto principal
Los equipos se formarán ce n tres o cuatro personas
Los temas de los proyectos deben ser propuestos por los equipos en la sesión 4
•
Los problemas propuestos deben corresponder a necesidades reales
• Deben requerir la aportación de conocimientos de la ingeniería mecánica
•
Deben poderse resolver durante un semestre
• La propuesta se debe ru.cer por escrito, y debe contener la siguiente información:
•
•
•
Título del proyecto
Integrantes del equi do
Descripción del problema
•
Justificación
En las sesiones 10 y 15, ceda equipo hará una presentación del avance de sus proyectos
•
En la sesión 10: descripción completa y detallada del problema
• En la sesión 15: descriDción de los conceptos de diseño propuestos para la solución
En la sesión 30, cada equipo hará la presentación de sus trabajos finales
Las tres presentaciones deben ir acompañadas con el reporte por escrito
El reporte final debe incluí' el contenido de los dos reportes parciales
El proceso de enseñanza aprendizaje estará reforzado con la realización de tareas
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• Las tareas se realizarán en forma individual yse deben entregar en las fechas que se establezcan
para ello
• Se aplicarán 4exámenes parciales (2 de ellos sin previo aviso)
EVALUACIÓN DEL CURSO
Proyecto principal
50%
Tareas
25%
Exámenes
25%
ASISTENCIA
Se llevará control de asistencia; el mínimo necesario para tener derecho acalificación será el 80%
(el máximo numero de inasistencias es de 6durante el semestre)
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" Las almas más elevadas, tanto como
de las mayores virtudes son capaces
de los mayores vicios; y los que
marchan muylentamente,si siguen
el camino recto pueden avanzar
mucho más que los que corren por
una senda extraviada"
1. INTRODUCCIÓN
R. DESCARTES [1]
El presente trabajo tiene que ver con el diseño mecánico. Aquí se aborda uno de
sus aspectos menos estudiados en nuestro medio: su metodología. El interés en trabajar
en este tema radica en que se ha demostrado en los últimos años que la calidad, el costo
de fabricación yel tiempo necesario para el desarrollo del producto, dependen en gran
medida del método que se s gue durante el proceso de diseño.
El proceso de diseño mecánico implica diferentes etapas que van desde la
detección de la necesidad, comprensión del problema a resolver, propuesta y evaluación
de soluciones y refinamiento de la propuesta óptima a un nivel de detalle tal que, con la
información generada se pueda fabricar y ensamblar el producto sin dudas, confusiones
o ambigüedades acerca de sus características. Aún más, el producto deberá satisfacer la
necesidad que dio origen al proceso de diseño y deberá ser comercialmentecompetitivo.
Para diseñar cualquier producto se requieren conocimientos muy diversos, por eso
se sostiene que el diseño es la actividad central de la ingeniería como profesión. Además
del desarrollo de habilidades y actitudes, el ingeniero de diseño debe ser capaz de
trabajar formando parte d= grupos ¡nterdisciplinarios, donde es necesario obtener,
organizar, y analizar información para tomar decisiones, manejar herramientas de
optimización, economía, planificación, etc.
De manera esquemática, los conocimientos necesarios para llevar a cabo el diseño se
pueden agrupar en las siguientes tres categorías:
•
•
conocimiento para geneijar ideas (proceso de síntesis)
conocimiento para eva uar ideas (proceso de análisis)
conocimiento para estructurar el proceso de diseño (metodología del
diseño)
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Hasta hace escasamente una decena de años, los libros de texto clásicos sobre
diseño mecánico dedicaban en su parte introductoria, algunos párrafos en los que se
describía de manera sucin ta, el proceso general del diseño. Bajo este patrón, la
enseñanza formal del diseño mecánico al nivel de licenciatura, que se imparte en la
mayoría de las escuelas de ingeniería del país, se circunscribe únicamente al cálculo de
elementos de máquinas y, en pocos casos, a la realización de proyectos concretos en los
que el estudiante se vea en a necesidad de pasar por las diferentes etapas del proceso
del diseño; entre otras, las qje corresponden a la síntesis, en las que el estudiante tiene
la oportunidad de poner en juego su creatividad, capacidad de observación, desarrollo de
analogías, etc. Más aún, son pocos los programas de posgrado con especialidad en
diseño mecánico en los que se aborda el tema de la metodología del diseño; la mayoría
sigue el mismo patrón de los cursos de licenciatura: mucho'análisis, poca síntesis y casi
nula metodología. El resultado es desalentador. La mayoría de los egresados de nivel
licenciatura y aún de posgrado tienen serias dificultades para concretar el diseño de
sistemas mecánicos, aunque se trate de algo muy simple.
En los países llamad ds industrializados, el aspecto metodológico del diseño ha
tomado una importancia creciente. Hoy día se publican libros especializados en el tema y
en instituciones tan prestig adas como el Instituto Tecnológico de Massachusetts se
imparten cursos de posgradc como el que ofrecen los profesores Ulrich y Eppinger sobre
"diseño ydesarrollo de productos"2 en los que se hace énfasis en la metodología.
Através de Diversas aplicaciones de métodos de diseño como el QFD (Despliegue
de Funciones de Calidad) y el DFMA (Diseño para la Manufactura y el Ensamble), se ha
demostrado que el mayor impacto del costo total de fabricación del producto proviene de
las decisiones tomadas duriante el proceso de diseño. Whitney 3 refiere un estudio
realizado en Rolls Royce en el que se reporta que el 80% del costo de producción de
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más de 2000 componentes
be uno de sus vehículos (Corbett, 1986) está determinado
por las decisiones tomadas durante el proceso de diseño. Para General Motors, el costo
de manufactura de transmisiones para camión es afectado en un 70%. Ullman 4cita el
caso de Toyota, que a través de la aplicación del QFD, logró reducir'ios costos para
desarrollar un nuevo modelo
de automóvil en un 60% y el tiempo en un 33%. Un análisis
realizado por Ford Motor Company revela que únicamente el 5% del costo de
manufactura de un automóvil proviene de actividades relacionadas con el diseño,
mientras que el efecto de las decisiones tomadas durante el proceso de diseño ascienden
al 70% del costo de manufactura
Hoy día en que todas las empresas en el mundo luchan por vender sus productos
para asegurar su supervivencia, se habla mucho de la competitividad, sin embargo la
comeetjtivüJad debe dejar de ser un término abstracto y referirse a tres parámetros
fundamentales: legalidad, elprecio^de venta y el servicio. De nada vale conseguir un
buen resultado en uno o dos de estos parámetros; la empresa no sería competitiva; es
como una mesa de tres patss, en la que es necesario que éstas tengan la misma altura y
la misma fortaleza para que la mesa se mantenga firme y bien nivelada. La calidad, el
precio de venta y el servico, son los soportes en los que se sustentan las empresas
competitivas. Pero ¿qué es la calidad?, ¿qué características debe contener el producto
para que el cliente lo considere de calidad?' ¿cómo identificar y materializar esas
características? ¿cómo idertificar y lograr el precio competitivo para que, por un lado el
cliente esté dispuesto a adq jirirlo porque considera que el precio es justo; y por otro, que
la empresa logre la mayor utilidad posible? Estas y otras preguntas deben plantearse y
responderse en las primeras etapas del proceso del desarrollo del producto: el análisis
del mercado y el diseño. Si la información y las decisiones que se toman en estas
etapas no son correctas, los resultados pueden ser catastróficos para una compañía; en
ocasiones mucho más graves que los errores que se pueden cometer durante el proceso
de fabricación.
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Este trabajo pone énfasis en el diseño mecánico y su metodología. Se propone
plantear algunas propuestas; a las cuasi eternas preguntas: ¿qué hacer para que los
egresados de la carrera de ingeniería mecánica sean capaces de diseñar?, ¿cómo lograr
que esía capacidad trascienda ai sector productivo?, ¿cómo lograr que las empresas
metalmecanicas del país sean más competitivas? ¿cómo coadyuvar, desde el sector
educativo, al desarrollo tecnclógico del país?
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CAPITULO 2
TECNOLOGÍA Y DESARROLLO TECNOLÓGICO
Extraitde l'encycíopédie de Diderot
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2.- TECNOLOGÍA Y DESARROLLO TECNOLÓGICO
1
]
1
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2.1.- Significado del lérmino tecnología
El Diccionario de la Lengua Española, edición 1984, define el término tecnología
como: "Conjunto de los conocimientos propios de un oficio mecánico oarte industriad //
Tratado de los términos técnicos. // Lenguaje propio, exclusivo, técnico, de una ciencia o
arte." El Webster's Dictionary, edición 1989, lo define como "la ciencia de los procesos
técnicos en un amplio, aunque relacionado, campo de conocimiento. La tecnología
industrial comprende las ciencias química, mecánica yfísica, ysus aplicaciones en los
procesos industriales". Don Francisco García Olvera en su libro Reflexiones sobre el
Diseño 5describe el signifcado etimológico del término tecnología a partir de dos
términos griegos: tekhné ylogos. En su obra explica cómo los griegos la usaban con una
intención diferente a la actual, ya que para ellos se usó para hablar de la techné del
1
logos, mientras que para la ryodernidad significó el logos de la techné. Con tecnología los
griegos se referían al "estudio yconjunto de reglas ynormas que regían a un arte; al
conjunto de las reglas del discurso, las normas de la oratoria, la retórica". Para nosotros
la tecnología es otra cosa.
García Olvera continúa:
."la palabra techné rue traducida por los latinos en el término ars, artis, que
imaginar, inventar, trazar, acomodar, adaptar, etc., y tiene
alguna relación de significar, o con el término griego arete que los latinos tradujeron en
virtus. Arete significaba para los griegos: habilidad o eficacia eminente en una tarea
determinada: así se hablaba de la arete del zapatero, o bien de la arete del hermoso
corcel. Virtud para los romanos significó: capacidad y aptitud, habilidad, facilidad,
disposición para llevar a cabo determinadas acciones del hombre"
..."La techné se consideraba una de las formas de la praxis, palabra derivada de
prasso y ésta en uno de los modos de pratein que significaba obrar, cumplir, estar
atareado y que tenía para los griegos una implicación de trato con la gente. La techné
presidía a la poiesis, acción del hombre transformante de la naturaleza.término que los
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latinos tradujeron en fabrica
lo artificial y nos hablaron
]
]
1
1
o. Para los griegos poiein significaba precisamente producir
del nous poieticós, (entendimiento artífice) como de aquel que
separa en lo natural, la forma
de la materia y que hace posible los productos artificiales.
Los romanos disting uieron al homo faber, a aquel que poseía habilidad en la
fabricatio, (poiesis), y que hac ía las cosas artificiales. Artificial es un término compuesto
de ars, artis y faceré que
sé
el arte, producto del hacer
del hombre fabricante.
traduce por hacer, de donde su significado de lo hecho por
Con el tiempo, ars, artis, el arte, llega a significar un hábito productivo acompañado
de razón verdadera, que hace posible la realización de obras en las que se da coherencia
de la forma y función mediante la aplicación de procedimientos adecuados.
1
1
1
1
El arte y la técnica, ta y como las conocemos ahora,'nacen juntas y quizá durante
mucho tiempo, permanecen indiscriminadas como hermanas siamesas y no se
distinguirán sus fronteras de su especificidad; los productos del arte exigen técnicas
adecuadas y difícilmente los productos de la técnica abandonan la compañía del arte.
...por otro lado tenemos el término lógos, que es una de esas palabras que la
semántica consiente y privilegia, que posee múltiples significados. Lógos se deriva de
legó que significó primero juntar, recoger, escoger, colectar, seleccionar y luego significó
contar un cuento, historia o leyenda y por último se empleó para significar decir, hablar y
en este campo sus significaciones son múltiples dependiendo del modo de empleo y
contexto.
De acuerdo con esto ,
lógos se usó con la significación de cómputo y conteo,
significaba cuenta, medida, valor, consideración, pero también relación, correspondencia,
proporción, que los latinos tradujeron en ratio, y nosotros por razón, relación entre dos
términos... y por último, si gnifi có: explicación, argumento, discurso, regla, principio, ley,
tesis, hipótesis, fundamento, definición, debate interno y razón como facultad del hombre.
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Ahora bien, seamos realistas, lo más probable es que la .persona opersonas que
crearon el término tecnolog a con los dos vocablos griegos no tuvieron presente la
riqueza semántica de los mismos y ya vimos que los griegos emplearon el término
tekhnología con otro sentido ¡/ lo que sé, es que su aparición con su nuevo significado es
relativamente reciente (1765-83) ypor ello su significado actual es difícil de precisar. Por
ello como sucede con tantos otros términos importantes de la lengua, es necesario
realizar un análisis fenomenológico de sus usos, para justificar el contenido que le
atribuimos"
Por otra parte, David F. Noble cita en su libro "America by Design"6, que Benjamín
Franklin (1706-1790), a la vez prominente científico y exitoso hombre de asuntos
prácticos, proclamó hacia el fnal de su vida que la ciencia debería convertirse, en el siglo
que se avecinaba, en "sirvienta de las artes". Una generación después, en una serie de
lecturas en Harvard, el físicc Jacob Bigelow introdujo el uso general de la palabra que
venía asignificar esa unión: 'jtechnology". Bigelow expresa: "probablemente no ha habido
antes una época en la que las aplicaciones prácticas de la ciencia han empleado una
porción tan grande de talento y acometimiento de la comunidad como en el presente.
Para dar cuerpo, a los varios tópicos que pertenecen a lo que se ha emprendido, he
adoptado el nombre general de tecnología, una palabra suficientemente expresiva, que
se encuentra en algunos de
jos más viejos diccionarios, yestá comenzando a revivir en
la literatura del hombre práctico de los días actuales. Bajo este título se ha intentado
incluir una cantidad...de los principios, procesos, y nomenclatura de las artes más
conspicuas, particularmente aquellas que incluyen aplicaciones de ciencia, y que pueden
ser consideradas útiles, por la promoción de beneficios a la sociedad, junto con los
emolumentos de aquellos quienes las adoptan". Algunos años más tarde Bigelow fue uno
de los patrocinadores de una nueva institución educativa: La Escuela de Ciencia
Industrial MIT (Massachusetts Institute of Technology) que inició en 1865.
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Sábato y mackenzie
describen la tecnología desde la perspectiva de la estructura
productiva, sujeta a operaciones económicas como una mercancía, de la cual destacan
tres aspectos:
a) como cualquier otra mercancía, la tecnología tiene un valor de uso yun valor de
cambio.
b) la tecnología no es (sólo) una máquina, ni un diagrama, ni una receta, ni un
programa de computadora, ni una fórmula, ni un diseño, ni una patente, sino mucho más;
Incorporada, como en una planta industrial; desincorporada, como en un conjunto de
planos o en una mezcla adecuada de ambos tipos. La tecnología es un paquete de
conocimientos organizados, de distintas clases (científico, técnico, empírico, etc.)
provenientes de diversas fuentes (descubrimientos científicos, otras tecnologías, libros,
manuales, patentes, etc.) a través de métodos diferentes (investigación, desarrollo,
adaptación, copia, espionaje, expertos, etcétera.)
c) mientras que durante milenios el hombre produjo tecnología de manera
espontánea, asistemática, y en forma artesanal, en las últimas décadas este modelo de
producción ha cambiado drásticamente yse ha transformado en una actividad específica,
organizada, diferenciada ycontinua, con su propia identidad, su propia legitimidad y sus
propias características económicas. Yasí como las mercancías corrientes se producen
en establecimientos común mente
tecnología, con la diferenc
denominados fábricas, lo mismo ocurre ahora con la
a de que a las fábricas de tecnología se les designa con
nombres tales como: "laboratorios de investigación ydesarrollo", "departamentos de R-D",
"centros de R-D" y similares
Taborga yotros autores 8, conceptuaban la ciencia y la tecnología a partir de sus
aportaciones:
1
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..."la ciencia tiene como
fin la búsqueda y la generación del conocimiento. En este
último plano la ciencia se vincula más directamente a la promoción del desarrollo de la
cultura universal.
- la tecnología pretende desarrollar la capacidad del hombre para transformar su
medio físico, para aprovechar al máximo los procesos, medios, instrumentos,
organización o sistemas de los que se vale para producir los satisfactores necesarios
]
para vivir de manera confortable.
Através del desarrollo tecnológico, el medio físico en el que el hombre habita sé
convierte en medio cultural, ya que la capacidad humana de transformación se orienta
hacia la búsqueda de beneficios para él medio social. Él desarrollo de la tecnología ha
logrado su objetivo cuando se obtienen modificaciones significativas en la producción, no
]
sólo en el incremento de la cantidad de bienes, sino también en el incremento de su
calidad, bajos precios y maysr eficiencia de los insumos yfactores que intervienen en su
elaboración. Por consiguiente, si el objetivo final de la tecnología es la generación de
riqueza a través de la optimi¡:ación de procesos e insumos de la producción industrial y, si
el trabajo es, por tanto, un proceso tecnológico por excelencia que hace posible la
transformación del medio físico en objetos socialmente útiles, la tecnología se constituye
1
en consecuencia, en el sustento fundamental de la economía de un país."
2.2.- Desarrollo tecnológico
Tecnología y economía son
palabras que, como en el caso de un conocido
antigripal, "son dos y se toman juntas", forman parte del discurso que los políticos "nos
recetan" con frecuencia para marcarnos el "camino hacia el progreso" y por lo tanto al
"bienestar de la población"
1
Indiscutiblemente, el poderío económico, político,
y en
algunos casos militar, de un número reducido de países del mundo está basado en sus
logros en los campos de la ciencia y la tecnología. Desde la Inglaterra de los siglos XVIII
y XIX, primera potencia en e mundo, en el tiempo y por el tamaño, que basó su evolución
técnica en un grupo de artesanos e inventores provenientes de diferentes grupos
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sociales9. Algunos con escasos estudios, pero con mucho ingenio, como Brindley y
Murdoch; otros, como el terrateniente escocés James Hutton cuyos estudios sobre el
subsuelo lo convirtieron en el más famoso geólogo-de su tiempo; aristócratas, como Lord
Lovell yCoke de Holkham; Tiédicos, como John Roebuck y James Keir; clérigos, como
Cartwright y Dawson; todos ellos quienes bajo la influencia de una filosofía racionalista
abandonaron las humanidades por las ciencias físicas, o sus empleos como soldados,
funcionarios públicos o párrocos, para integrarse a las manufacturas donde encontraron
1
1
1
1
posibilidades de desarrollo
mucho mayores que las que les ofrecían sus vocaciones
originales, hasta la Norteamérica actual producto de sus grandes corporaciones
industriales, sus centros de
investigación y prestigiadas universidades, sus inventores y
hombres de empresa de \a talla de los Edison, Ford y Taylor, hasta los Bill Gates
contemporáneos, basan su
preeminencia en sus logros científicos y tecnológicos. Sin
embargo parece ser que la relación entre la ciencia, la tecnología y la economía no es
algo tan simple. Veamos algunas opiniones de gente que ha estudiado este asunto:
Ashton, en su libro La Revolución Industrial 10 demuestra cómo la llamada
Revolución Industrial ocurrid, no únicamente en el seno de las fábricas. Otros fenómenos
como la mayor oferta de tisrra, de capital y de trabajo hicieron posible la expansión
industrial que, con el carbón y el vapor como combustible y fuerza permitieron la
manufactura a gran escala. La baja tasa del interés, el aumento de los precios y la
expectativa de beneficios proporcionaron el indispensable incentivo. El comercio con
otras partes del mundo, y los cambios en la concepción del universo, a través del
conocimiento científico, dieron lugar asimismo a una revolución de ideas, a un nuevo
entendimiento y control de la naturaleza y a una nueva actitud ante los problemas
sociales.
Asegura que si bien es cierto que algunos productos nuevos fueron resultado de la
casualidad, la mayor parte de .las invenciones industriales fueron respaldadas por la
existencia de un pensamiento sistemático, nacido de las enseñanzas de Francis Bacon y
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aumentado por el genio de Boyle yNewton. Aunque la invención aparece en todas las
épocas de la historia humana, rara vez -sostiene- "prospera en una comunidad
compuesta por simples aldeanos o de trabajadores manuales poco diestros; tan sólo
cuando la división del trabajo se ha desarrollado, permitiendo aios hombres consagrarse
a un sólo producto o sistema, llega a producir algo tangible". La nueva concepción y
aplicación de la división del trabajo permitió a la filosofía natural liberarse de su
asociación con la metafísica
dando lugar a la formación de nuevos sistemas como la
fisiología, la química, la física la geología y otras.
En concordancia con <\shton, Christopher Lasch 11 en el prólogo de America by
Design, de David Noble, plantea lo siguiente: "la noción de determinismo tecnológico ha
dominado el entendimiento popular de la revolución industrial. Se considera que los
cambios tecnológicos son la principal causa de la industrialización, y el proceso en
conjunto se observa exclusivamente como una revolución tecnológica. Ni siquiera las
nuevas invenciones, nuevos procesos, y nuevas aplicaciones de descubrimientos
científicos producen por sí mismos cambios en la producción. Amenos que vayan
acompañados con cambios en las relaciones sociales, especialmente en la organización
del trabajo, los cambios tecnológicos tienden a ser absorbidos por las estructuras sociales
existentes; lejos de revolucionar a la sociedad, refuerzan simplemente la distribución
existente de poder y privilegios.
En la edad media, las mejoras técnicas tales como la collera de caballo, el molino
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de viento y la sierra hidráulica no revolucionaron la producción o debilitaron el dominio de
la nobleza feudal. En los siglos dieciocho y diecinueve, por otro lado, los cambios
tecnológicos tuvieron un efecto revolucionario porque fueron parte de una revolución
política y social: la derrota ds la .autoridad arbitraria, la destrucción de las restricciones
mercantilistas del comercio, la emergencia del proletariado sin tierra y la separación del
trabajador de sus herramientas. Estos trastornos sentaron las bases del sistema de
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fábricas, volviendo obsoleto el trabajo artesanal, y rodeando a este nuevo modo de
manufactura con un clima político altamente favorable para su desarrollo".
ARNESES UTILIZADOS PARA EL TRABAJO DE LOS ANIMALES EN CAMPOS YCAMINOS
1
Yugo de madera. Desde hace 5000 años los bueyes se uncen con un
yugo de madera con el qué se arrastra la carga. En tiempos medievales se
añadió una pieza de madera en Udebajo del cuello. Derecha: los yugos pri
mitivos iban atados a los cuernos yalventril del ano con unas correas.
Collera. Adiferencia del buey, el caballo tira con la base del cuello, yun
yugo lo anegarla. La collera rígida y acojinada distribuye la caiga por los hombros
del animal. La gamana lo obliga a mantener la cabeza erguida y unos tiranta
unen la wüem con la lanza del carro.
]
¿Qué sucedía a la sazón en la nueva España?
Hacia la segunda mitad del siglo XVIII, España emprendió las reformas políticas y
1
administrativas más radicales en sus colonias 12, dando lugar al auge económico más
importante que registra la Mueva España, que a su vez había sido precedido por el
llamado "siglo de la depresión económica". Los principios básicos de esta nueva política
se identificaban con las del Iamado "despotismo ilustrado" que consistía en el predominio
de los intereses del monarca y del estado sobre los individuos y las corporaciones; el
impulso de la agricultura, la industria y el comercio con sistemas racionales; desarrollo del
conocimiento técnico y científico y la difusión de las artes. Las reformas administrativas y
la importación de nuevos funcionarios tenían como objetivo esencial producir una
transformación de la economía novohispana que cambiara su relación con la metrópoli.
Estos cambios tuvieron resultados sorprendentes; en unos cuantos años la Nueva
España era la colonia más opulenta del imperio español y la que más ingresos aportaba
a la metrópoli. La minería, la actividad industrial más importante de la época fue exentada
de impuestos por la introducción de maquinaria y materias primas; se creó un Consulado,
16
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Volumen 1
un Real Tribunal de Minería
y el Colegio de Minería. Para el sostenimiento del Tribunal,
se le concedió un real por cada marco de plata introducido en la casa de moneda de
México. Con esos ingresos *e fundó el banco de avío para los mineros pero resultó un
fracaso: comenzó a operar en 1784, pero antes de cumplir dos años, el virrey mandó
suspender sus actividades, pues en ese lapso había prestado cerca de un millón ycuarto
de pesos a veintiún empresas y sólo había recuperado medio millón. Además de las
impericias administrativas se descubrió que los dirigentes del tribunal se habían
1
autoprestado gruesas sumas, ¿alguna coincidencia con el actual sistema financiero del
país?
Una aportación importante del Tribunal de Minería fue la difusión del conocimiento
1
técnico ycientífico. El primei director del tribunal fue el distinguido mineralogista español
Fausto de Elhuyar quien después de recibir el nombramiento visitó Alemania y Hungría
1
con el propósito de integrar una misión de expertos que viniera a la Nueva España para
mejorar las técnicas de explotación y beneficio de metales. Once técnicos alemanes
formaron esa misión y recorrieron los principales reales de minas de Zacatecas,
Guanajuato, Oaxaca y Taxco, pero sin grandes resultados. Las técnicas que trataron de
introducir resultaron inferiores que las que ya se practicaban en el país.
De la mayor importancia fue la creación del Colegio de Minería, primera escuela
secular y especializada que se fundó en México. En ella se impartieron por primera vez
cursos de metalurgia, mine ralogía y química, asi como matemáticas, francés y otras
novedades. Entre sus profesores había hombres tan distinguidos como Don Manuel
Andrés del Rio, quien nació en Madrid, España, en 1764, y habiendo radicado en México,
país al que consideró su pat na desde 1794, descubrió en 1800 un nuevo elemento al que
llamó eritronio (vanadio)
Asimismo, bajo su dirección se instaló en Coacolmán,
Michoacán, el primer antecedente de una fundidora de hierro y acero en México,
A las vicisitudes de las guerras internas del México independiente del siglo XIX y el
postrevolucionario de principios del XX, siguió un proceso de rápido crecimiento industrial
a partir de la década de los cuarenta. Entre 1940 y 1950 la tasa promedio de crecimiento
17
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"1
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Volumen 1
anual fue de 8% debido por una parte al incremento en la exportación de manufacturas y
1
por otra, al programa de sjstitución de importaciones de bienes de consumo interno
iniciado por el gobierno de Miguel Alemán. Este modelo de economía proteccionista
funcionó en sus primeras etapas, pero dio muestras de agotamiento en la década de los
setenta; el crecimiento industrial declinó paulatinamente, caracterizándose por períodos
de recesión entre 1970 y 1978. Apartir de noviembre de 1985, México inició formalmente
su adhesión al Acuerdo General de Aranceles y Comercio 13. Este viraje implicó una
1
nueva ruta de política económica para el país basada en un intercambio comercial
creciente con otras naciones.
El libre comercio con países de centro y sudamérica, el TLC y el probable acuerdo
de libre comercio con la Lnión Europea están teniendo efectos muy favorables para
algunas empresas como las del ramo automotriz, cervecera, cementera, e incluso para
]
productoras de bienes de consumo como Panificaciones Bimbo. Para el sector de
manufacturas metalmecanicas, la apertura comercial ha favorecido a las grandes
compañías automotrices y a un grupo reducido de empresas medianas que proveen a las
primeras. Sin embargo, para un gran numero de empresas pequeñas el panorama es
muy diferente: las crisis económicas recurrentes, su desconexión con el sector
1
exportador, la demanda interna contraída, falta de competencia en calidad y precio con
productos importados, limitciciones tecnológicas, falta de apoyos financieros por parte de
las bancas privada y gubernamental, y por si esto no fuera suficiente, la carencia de una
1
política industrial que fomente su desarrollo, dibujan un cuadro de enfermedad terminal
para este importante sector industrial.
Algunas consecuenc as del proceso globalizador están a la vista; acumulación de
la riqueza en pocas manos incremento de los niveles de miseria en grandes grupos de
población, desempleo, inseguridad, pérdida de la identidad cultural, etc. pero de otras
todavía no tenemos
sospecha. Al estilo de las "democracias" de Latinoamérica, en un
lapso muy corto, los industr ales mexicanos, muchos sin estar suficientemente enterados,
se encontraron jugando en jna cancha desconocida. Pocos, como los que se citan arriba
18
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Volumen 1
se han adaptado con relativa rapidez a las nuevas reglas del juego ycompiten bien en el
1
3
1
]
1
mercado global. Los más, tienen serias dificultades para sobrevivir.
Las consecuencias a mediano plazo se ubican, no sólo en el ámbito de un grupo
de empresas atrasadas tecnológicamente, o de un sector de la economía que por
ineficiente debe desaparecer del mercado; el proceso globalizador tiene efectos sobre los
mismos estados nacionales cuya soberanía, advierten autores como Lester C. Thurow,
tiene que ser sacrificada (aún más); "se necesitan políticas de cooperación para hacer
que la economía global funcione, pero la cooperación requerirá la renuncia a una gran
proporción de. la soberanía nacional. Un fuerte impulso Keynesiano limita
considerablemente la libertad de acción de los gobiernos en la esfera económica".
En tanto la economía y la política se ponen de acuerdo para encontrar un nuevo
1
modelo para corregir los inconvenientes de los estados "benefactor" y "neoliberal", es
conveniente ampliar nuestra visión de lo que implica la globalización:
1
El futuro del capitalismo 14 publicado en 1996, asimila los
cambios que ocurren en la economía, con un fenómeno físico que va alterando lenta y
continuamente la configuración de la corteza terrestre: el autor plantea la existencia de
"cinco placas tectónicas de la economía" que están configurando la nueva "topografía" del
Lester Thurow en su libro
mundo; a saber, estas placas tectónicas son:
1
1 .-El fin del comunismo:
"Con el fin del comunismo -señala Thurow- un tercio de la humanidad y un cuarto
de la superficie de la tierra que solían estar controlados por ese sistema se incorporarán
al viejo mundo capitalista. Aquellos que originariamente vivían bajo el comunismo vivirán
19
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Volumen 1
en un mundo con criterios muy diferentes en cuanto al éxito yal fracaso, pero aquellos
que ya están viviendo bajo el capitalismo descubrirán que asimilar esta masa de
humanidad ygeografía altera profundamente ¡a configuración de su mundo económico"
]
2.- Un cambio tecnológico hacia una era dominada por las industrias basadas en la
capacidad intelectual del hombre
]
1
1
1
1
En las sociedades industriales de los siglos XIX yXX, la mayoría de las industrias
han tenido hogares geográficamente naturales yprovidenciales. Estos hogares estaban
determinados por la ubicación de los recursos naturales yla posesión del capital. El
carbón sólo podía ser extraído donde existían minas de carbón; los grandes puertos
marítimos tenían que tener
obra intensiva se
buenos fondeaderos naturales; los productos de mano de
fabricaban en las naciones pobres; los productos de capital intensivo
en los países ricos. En cambio, las industrias basadas en la capacidad intelectual no
tienen hogares naturalmente predeterminados. Son geográficamente libres, pueden
establecerse en cualquier
económicamente
parte sobre la superficie de la tierra. Aquel que sea
dominante será capaz de crear, movilizar y organizar la capacidad
intelectual que determine su
1
1
jbicación.
3.- Una demografía mnca antes vista
La población del mundo está en crecimiento, se desplaza yenvejece. El más alto y
rápido incremento se da er las naciones más pobres del mundo. El apremio por las
condiciones miserables en el hogar de origen y la influencia de los más altos niveles de
vida en el extranjero están llevando a decenas de millones de personas a trasladarse de
las naciones pobres a las ricas, precisamente cuando la mano de obra no calificada no es
necesaria en el mundo industrial desarrollado. El mundo también está desarrollando una
nueva clase de seres humanas: un grupo muy numeroso de personas de edad avanzada,
relativamente creciente, la mayor parte de las cuales no trabaja y depende para sus
ingresos de las pensiones estatales.
20
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4.-Una economía global
]
]
Los cambios en la tecnología, ei transporte ylas comunicaciones están creando un
mundo donde todo se puede hacer y vender en cualquier parte de la tierra. Las
economías nacionales desaparecen. Esto causa una desconexión notable entre las
empresas comerciales con Lna visión mundial ylos gobiernos nacionales que tienen que
concentrarse en el bienestar de "sus" votantes. Las naciones se dividen, los grupos
1
regionales, industriales y comerciales crecen y la economía global está cada vez más
interconectada.
5.-Una era donde no existe l n poder económico, político o militar dominante
Las reglas para el ss'stema
1
comercial mundial siempre han sido formuladas y
puestas en vigor por sus economías dominantes: Gran Bretaña en el siglo XIX y los
Estados Unidos en el siglo XX. Pero el siglo XXI no tendrá un poder dominante capaz de
formular, organizar y poner en vigor las reglas del juego económico. La economía del
mundo unipolar dominado por los Estados Unidos ha quedado atrás..." Agrega: "cuando
1
1
1
el capitalismo emergió del feudalismo se requirieron cambios tanto en la tecnología como
en la ideología... tecnológicamente, el capitalismo necesitaba una fuente de poder
inanimada a la cual se pudieran agregar grandes cantidades de equipos. Tenía que ser
algo productivo para los propietarios del capital. La máquina de vapor fue el eslabón
perdido. Con su desarrollo se pudieron utilizar grandes cantidades de equipos/ capital en
un lugar (las fábricas textiles) o en operaciones integradas y geográficamente dispersas
(los ferrocarriles). Los treres a vapor hicieron posible la creación de mercados
nacionales. Las fábricas provistas de máquinas de vapor hicieron posible desarrollar
compañías de una escala que pudiera servir a esos mercados nacionales. Con el motor
de vapor ylas grandes cantidades de equipos que podían agregarse, la producción pudo
alcanzar una dimensión en a cual las economías de escala llegaron a ser posibles, el
rendimiento pudo aumentar proporcionalmente con más rapidez que las inversiones. La
más alta productividad condijo a más altos ingresos, lo cual a su vez llevó a una mayor
21
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adquisición de bienes existentes y a la capacidad de permitirse nuevos lujos que
1
1
1
1
1
rápidamente se convirtieron en necesidades...
Pero e! capitalismo también necesitaba cambios en la ideología. En el medioevo la
codicia era el peor de todos los pecados yel comercio jamás podía ser grato a Dios. El
capitalismo necesitaba un nundo donde la codicia fuera una virtud y el comerciante
pudiera ser más grato a Dios. El individuo necesitaba creer que tenía no sólo el derecho
sino también el deber de hacer tanto dinero como fuera posible. La idea de que
incrementar el consumo es
esencial para el bienestar del individuo tiene menos de
doscientos años de antigüedad. Sin esta creencia, el incentivo del capitalismo no tiene
sentido y el crecimiento económico está desprovisto de objetivo.
...China inventó todas las tecnologías para iniciar la revolución industrial cientos de
1
años antes de que se descubrieran en Europa. Por lo menos ocho siglos antes de que
ocurriera en Europa, China había inventado los altos hornos y los fuelles de pistón para
1
fabricar acero; la pólvora y 3l cañón para las conquistas militares; la brújula y el timón
1
estaban haciendo: Incluso la
para explorar el mundo; el papel, el tipo móvil y la máquina de imprimir para difundir el
conocimiento; los puentes colgantes; la porcelana; el arado con ruedas metálicas, la
collera para el caballo, la trilladora rotativa y una sembradora mecánica para mejorar los
rendimientos agrícolas; una sonda que les permitía obtener energía del gas natural; y el
sistema decimal, los números negativos y el concepto de cero para analizar lo que
humilde carretilla y la cerilla se utilizaron antes en China.
En el siglo XV China habría sido la candidata si a los historiadores se les hubiera
pedido que escogieran quién estaba en condiciones de conquistar y colonizar
militarmente el resto del mundo y tomarJa delantera económica, convirtiéndose de un
país con base agrícola en o :ro con base industrial. Europa, el conquistador real, estaba
compuesta por un grupo de pequeños principados pleitistas, tecnológicamente atrasada
con respecto a China, y ni nguna de sus organizaciones políticas y sociales estaban
integradas. Pero eso no sucedió. China no tenía las ideologías adecuadas. Los chinos
rechazaban, no utilizaban y olvidaban las verdaderas tecnologías que podrían haberles
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Volumen 1
permitido una dominación
mundial. La
nueva tecnología era percibida como una
amenaza, no como una oportunidad. La innovación estaba prohibida: Los textos
canónicos, aquellos inspirados en Confucio, contenían la solución acada problema."
Si la tesis de Thurow es válida en lo concerniente a la necesidad de que se
produzcan cambios en la ideología para que los cambios tecnológicos tengan efectos en
la economía de un país, habría que plantearse las repercusiones que en nuestra nación
1
imponen las diferencias ideológicas entre los indígenas de chiapas ylos mexicanos que
tienen acceso a internet. El progreso debe ser incluyente como lo sostiene Carlos
Fuentes 15: "tecnología, sí, pero con memoria histórica. Comercio con el mundo, sí pero
1
1
1
con base en la prosperidad interna. Participación internacional, por supuesto, pero con la
herencia viva de Las Casas yvictoria, Morelos yJuárez, Genaro estrada, Isidro Fabela,
Luis Padilla Ñervo, Alfonso García Robles yJorge Castañeda padre".
Por otra parte, en un estudio muy detallado, David F. Noble asocia el éxito del
cambio tecnológico de Norteamérica a tres elementos fundamentales: la
profesionalización de la enseñanza de la ingeniería; la tecnología basada en el
conocimiento científico, y la formación de las grandes corporaciones capitalistas. En su
libro America by Design16 explica la forma en que un producto del capitalismo industrial
del siglo XIX , la corporación privada, fue capaz al mismo tiempo de estimular y contener
a la tecnología científica, aparentemente más poderosa que aquella. Para Noble, la
ingeniería moderna es el eslabón clave que enlaza esas dos fuerzas, tecnología
científica y corporaciones capitalistas, que han conformado la actual Norteamérica.
Otro aspecto que conviene observar es el relativo al concepto que en los países
llamados de la periferia se tiene sobre la tecnología y su desarrollo. En el libro "La
Producción de Tecnología", Sábato y Mckenzie explican cómo en diversas reuniones que
sobre Ciencia yTecnologías uedan evidencias de las confusiones que todavía prevalecen
en torno al desarrollo tecnológico:
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Volumen 1
1
1
"Falta un concepto claro y coherente sobre el papel de la tecnología en la
estructura productiva. Es particularmente perjudicial la creencia generalizada de que la
tecnología no es otra cosa que ciencia aplicada, yque por lo tanto, para obtener aquella
es suficiente producir esta última. También lo es la opinión de que el conocimiento
generado en los laboratorios de investigación puede influir sin interrupciones hacia la
infraestructura económica, con la sola condición de que esta última haya demostrado de
alguna manera la necesidad de ese conocimiento.
La opinión ampliamente difundida en los países del tercer mundo de que la
supremacía tecnológica del centro no se debe a una capacidad real en tecnología sino
1
más bien a su notoria habilidad en otras áreas, como el manejo de los medios masivos
de información, las finanzas, las prácticas comerciales desleales, la corrupción política,
etc. Es absolutamente cierto que el centro recurre a tales medios, pero esto no debiera
oscurecer su capacidad real en la producción y comercialización de tecnología, capacidad
que le da, especialmente a través de las empresas transnacionales, una sólida ventaja
comparativa en el negocio de la tecnología."
¿Qué plantea el Programa de Ciencia y Tecnología 1995-2000 presentado por el
poder Ejecutivo Federal? En
el Objetivo General de la Política Científica Tecnológica se
puede leer lo siguiente:
"En el contexto de la globalización, es imperativo que nuestro país adquiera mayor
capacidad para participar en el avance científico mundial y transformar esos
conocimientos en aplicaciones útiles, sobre todo en materia de innovación tecnológica.
Esto implica que el país posea un sólido aparato de investigación básica y aplicada y, de
manera especial, una planta de científicos altamente calificada en todas las disciplinas.
Asimismo, es necesario elevar la capacidad del aparato productivo para innovar, adaptar
y difundir los avances tecnológicos, con el fin de aumentar su competitividad".
i
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1
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¿Es lógico esperar que el aparato productivo nacional innove, adapte, ysobre
1
todo difunda los avances tecnológicos?. Las empresas privadas no tienen como'prioridad
difundir, al menos como en e
caso del conocimiento científico, sus avances tecnológicos,
salvo aquellos que van incorporados en los productos yservicios que comercializan. En
el trabajo científico la productividad se mide en términos dé publicaciones; La bibliometría
se considera la forma más ccnfiable yuniversal, en la mayoría de las áreas científicas, de
medir la productividad cientfica 17. La investigación científica recibe reconocimiento y
1
1
1
1
apoyo económico oficial en la medida en que sus resultados tienen cabida en foros
científicos de prestigio. Los avances en la tecnología que se desarrolla en el ámbito del
sector privado, por el contrario, sólo se difunden como tecnología incorporada que
refuerce los "argumentos de venta". Ni The Coca Cola Company ni Sandvik Coromant
están en la disposición de ddifundir, una, la fórmula de la famosa bebida gaseosa, ni la
otra, los procesos de fabricación de las herramientas de corte de metales que se
comercializan en todo el mundo. Aquí cabe recordar una frase famosa que se le atribuye
al exsecretario de estado norteamericano Michel Blumenthal al referirse al valor del
acervo tecnológico de su país: "nuestra mercancía tecnológica no nos viene del cielo". La
supervivencia, bienestar ypoder de las empresas poseedoras de tecnología dependen de
cómo obtienen provecho de ello y cómo a través de un círculo virtuoso van inviniendo
cada vez mayores recursos en investigación y desarrollo.
Con excepción de las empresas grandes y medianas conectadas al carro de la
exportación, que pueden contar con recursos excedentes para invertir en investigación y
desarrollo, es difícil que las empresas pequeñas que carecen de capital de trabajo y
apoyo por parte de las instituciones financieras, cuenten con recursos para su desarrollo
tecnológico. Sin una política oficial que respalde a las empresas pequeñas, el aparato
productivo nacional se irá mi tilando poco a poco. A este propósito Carlos Fuentes señala
18.
"El neoliberalismo no puede disfrazarse con la máscara excluyente de un desarrollo
derivado exclusivamente de mercado y el libre comercio. Colbert fundó la economía
francesa sobre la intervención del Estado. Isabel Icreó la marina mercante inglesa que le
tra
25
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Volumen 1
dio a su país el predominio comercial durante varios siglos. Y la riqueza de los Estados
]
Unidos proviene de un desarrollo ultraprotegido por tarifas altas durante las primeras
décadas de su independencia, al grado que el presidente Mckinley pudo proclamar en el
año 1900: "somos los primeros en agricultura, minería y manufacturas, y estos trofeos se
los debemos a los aranceles proteccionistas"... el mundo angloamericano sigue
proponiendo una filosofía del mercado individualista y un perfecto laissez-faire, aunque no
los practique". Chomsky 19 ros recuerda casos como el de la compañía Boing, principal
]
1
1
1
exportador de los Estados Unidos, ofrecido como ejemplo de la gran visión del mercado
libre, y los apoyos gubernamentales que ha recibido: "después de la (segunda) guerra, el
mundo empresarial (nortean- encano) reconoció que la industria aérea contemporánea no
puede existir satisfactoriamente en una economía libre empresarial, pura, competitiva, sin
subsidios y que el gobierno es "su único salvador posible". El sistema del pentágono fue
revitalizado como el salvador, para sostener y expandir la industria junto con la mayor
parte del resto de la economía industrial. La guerra fría proveyó el pretexto. La palabra a
usar no era subsidio; la palabra a usar era seguridad."
Más adelante se puede leer: "El avance científico del país y, en consecuencia, la
posibilidad de desarrollo tecnológico propician una mayor capacidad de la planta
productiva nacional para competir en los mercados del exterior y, en especial, para
1
incrementar las ventas en los mercados externos, donde la demanda se encuentra en
expansión"
La confusión a la que hacen referencia Sábato y Mckenzie sobre el hecho que el
1
desarrollo tecnológico es consecuencia del avance científico, es evidente en esta parte
del plan oficial. La investigación científica produce conocimiento; la "buena investigación
científica" produce sólo "buen conocimiento". Ni toda investigación científica da lugar a
algún desarrollo tecnológico ni todo desarrollo tecnológico es consecuencia de alguna
investigación científica.
26
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• I
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Volumen 1
En el capítulo 2 se establece como objetivo general de la política tecnológica:
.."contribuir a que las empresas productivas usen la tecnología que en cada circunstancia
sea la más eficiente"
Aunque más adelante el mismo documento admite la necesidad de desarrollar
tecnología propia, es claro que la Política de Desarrollo Tecnológico del Gobierno Federal
está orientada más al uso, adquisición, adaptación yasimilación de nuevas tecnologías
que a proponer mecanismos con los cuales se incremente nuestra capacidad de
desarrollo tecnológico. También es claro que la responsabilidad del desarrollo tecnológico
del país lo deja el Gobierno Federal en manos del'sector productivo, no obstante que se
señala que la participación de la industria en general, históricamente ha sido muy pobre.
Al inicio del presente sexenio, era de tan sólo 9.2 %del gasto nacional en investigación y
desarrollo.
27
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Volumen 1
1
CAPÍTULO 3
1
1
DESARROLLO DEL PRODUCTO
r^-ü^/
v'/
1
1
1
boceto y fotografía del fonógrafo original de Edison, inventado en 1877
28
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Volumen 1
3.- DESARROLLO DEL PRODUCTO
El éxito económico de las empresas manufactureras depende en gran medida de
su capacidad para detectar las necesidades de sus clientes, así como de crear, producir a
bajo costo yofrecer oportunamente los productos que cubran esas necesidades. El logro
1
de estas metas no depende únicamente de un buen estudio de mercado, ode un diseño
correcto, o de procesos de manufactura avanzados. El desarrollo del producto involucra
a todas estas funciones.
El desarrollo del producto (fig. 3.1) es "el conjunto de etapas mediante las cuales
es posible que la información derivada de la detección de la necesidad, evolucione desde
su estado de idea hasta la consecución ydistribución del objeto físico mediante el cual se
satisface la necesidad"20.
]
A lo largo de este trabajo se hace referencia en repetidas ocasiones al término
producto. Los modelos metcdológicos que se plantean en este trabajo tienen aplicación a
productos que deben reunir as siguientes tres características:
• Requieren el aporte de conocimientos de la ingeniería
,^
•
Son objetos discretos
•
Son objetos físicos
Si bien los principios metodológicos del diseño se pueden aplicar a casi cualquier
producto, lo que aquí se plantea tiene
relación con máquinas, componentes de
máquinas, aparatos, herramientas, electrodomésticos, vehículos, etc. es decir, objetos
discretos yformados de materia. No se pretende que la metodología, tal como se plantea
más adelante, sea aplicable a productos como una mesa rústica, o un oso de peluche; o
derivados de procesos continuos como la gasolina, papel, o cemento; o inmateriales
como la descripción del concepto de un servicio o un programa de cómputo.
29
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Volumen 1
1
Estudio de mercado
/'
\
necesidad
diseño
üisisüüüíiiKaSil!:
\,
Sí
..s
manufactura
wt
1
Figura 3.1. Visión global del desarrollo de productos
¿Qué se requiere para que el desarrollo del producto tenga posibilidades de éxito?
1
1
Desde la perspectiva d3 un inversionista, un desarrollo exitoso de un producto es
aquel en que ha tenido que invertir poco capital, el tiempo de desarrollo ha sido mínimo,
el costo de producción es bajo, yse puede vender a un precio alto; es decir, es aquel en
el que puede lograr la mayor utilidad. Este es el ideal, pero no es fácil de conseguir, ¿qué
elementos son determinantes en el éxito de un producto?
3.1.- la calidad y el desarrollo del producto
1
"La satisfacción del cliente", "cero defectos", "cumplimiento de las normas", "respeto
de las tolerancias", "lo que jestá bien hecho", "lo que funciona bien", "hacerlo bien ala
primera", etc., son algunas frases que surgen cuando se toca el tema de la calidad. Una
encuesta 21 realizada entre consumidores norteamericanos en 1989, sobre ¿qué
ta
determina la calidad de un producto?, revela que la calidad se compone de varios
elementos:
19
•
Que funcione correctamente
98%
•
Que sea durable
95%
•
Que su mantenimiento sea fácil
93%
•
Que se vea atractivo
58%
30
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Volumen 1
1
Que tenga incorporadas as últimas tecnologías
57%
Que contenga muchas
48%
caracteríísticas
Es muy probable que e
1
resultado de una encuesta similar practicada entre capas
sociales de mediana y alta capacidad de consumo en países como México, arroje un
resultado parecido en virtud de que a través de los medios de comunicación los patrones
de consumo tienden a globa izarse. Lo que es un hecho incontrovertible, es que la calidad
no se puede construir en un producto a menos que esté implícita en su diseño. Por lo
tanto las decisiones que se ornan durante el proceso de diseño son determinantes para
obtener aquellos elementos que los consumidores asocian con la calidad de un producto.
Para cualquier empresa el mayor indicador que sobre la calidad de sus productos tienen
los consumidores, se refleja en su posición dentro del mercado. En la medida en que los
]
1
1
consumidores estén dispuestos, de manera sostenida y en condiciones normales de
competencia de mercado, a intercambiar el producto por una cantidad de dinero, se
tendrá un cierto reflejo de la calidad de ese producto.
Cuando se tiene un producto en el mercado, es necesario estructurar un sistema que
se alimente de la opinión de los consumidores sobre la manera en que se satisfacen sus
expectativas con el uso de tal producto. Para ello pueden utilizarse cuestionarios que se
puedan contestar con facilidad, pero que contengan preguntas que permitan conocer
tanto los aspectos que no satisfacen plenamente al cliente, como aquellos que le resultan
satisfactorios. Esta ¡nformac ón debidamente organizada es de suma importancia para
el proceso de mejora continua del diseño del producto. Independientemente de que un
producto sea inicialmente exitoso porque llena suficientemente las necesidades y deseos
del cliente, es muy importante mantenerse alerta a los cambios que van sufriendo esas
necesidades y deseos con objeto de responder con oportunidad a las nuevas tendencias
del mercado.
Cuando se trata del desarrollo de un producto nuevo, la recopilación de los datos que
reflejen las expectativas del aliente tiene que hacerse de manera sistemática. El proceso
OBI
es más complicado que cuardo ya existe el producto, sin embargo para que su desarrollo
31
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Volumen 1
tenga éxito es necesario in erpretar
esperan de él. En la medida
con la mayor fidelidad posible lo que los clientes
que esa información sea clara durante el proceso de diseño,
es más probable que el producto lleve implícitas, desde su concepción, las características
que le confieran calidad.
Una de los medios más
efectivos para identificar los requerimientos de calidad del
producto es el "Despliegue de funciones de calidad" (QFD). La metodología del QFD se
puede aplicar a productos que ya se encuentran en el mercado yestán sujetos a un
proceso de rediseño; productos nuevos de los cuales se tiene poca onula experiencia;
ensambles completos o piezas independientes. Inclusive, algunos autores lo proponen
como una metodología adecuada para aplicarse en el caso de servicios.
Otro indicador de la calidad del producto tiene relación con los procesos de
fabricación; en particular con las incidencias de problemas de ensamble entre las piezas
de un conjunto. Son múltiples las causas que, relacionadas con el diseño, originan
problemas durante el ensamble:
;!Q
na
•
Piezas fabricadas fuera de tolerancia
•
•
Errores al interpretar la in) ormación contenida en los dibujos del producto
Información incompleta
•
Información ambigua
Sin un sistema de aseguramiento de calidad efectivo que involucre las diferentes
etapas del desarrollo del producto, no es extraño que en algunas empresas se presenten
situaciones aberrantes como las siguientes:
• Las especificaciones del ciseño del producto no corresponden a las características del
producto que desea el cliente.
p
• El departamento de producción modifica, sin el conocimiento o aprobación del
departamento de diseño, algunas especificaciones para hacer posible el ensamble de
las piezas que conforman el conjunto.
32
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„,„_DISEÑO MECÁNICO
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Volumen 1
El área de ensamble realiza "retrabajos" en algunos componentes para que estos
1
puedan ensamblar y/o funcionar correctamente.
Al final del proceso de desarrollo del producto, el departamento de diseño encuentra
que el funcionamiento del conjunto es satisfactorio, sin tener conocimiento de que la
fabricación y el ensamble no se llevaron a cabo en conformidad con las
especificaciones que se desarrollaron, en la fase de diseño. Es decir, los dibujos del
departamento de diseño son diferentes de los que se usan en producción y/o
1
1
1
1
1
ensamble.
Evidentemente que una empresa que funciona con este tipo de irregularidades no
puede sostenerse mucho tiempo en el mercado.
Apropósito de los problemas que se presentan durante la fase de ensamble, nunca es
excesiva la recomendación alos ingenieros de diseño de mantenerse en contacto con las
vicisitudes que se presentan en las áreas de producción yensamble. La observación de
los problemas que se presentan durante los procesos de fabricación yensamble, como
los montajes de la pieza en la máquina; el acceso de las herramientas de corte en
espacios reducidos; las deformaciones que se producen en piezas esbeltas por causa de
las fuerzas de corte; la dificultad para obtener las tolerancias especificadas; las
dificultades para unir los componentes con la posición correcta, etc. proporciona una
enorme experiencia para coregir y evitar en lo sucesivo los errores cometidos.
3.2- el costo de producción y el desarrollo del producto
na
E3
Si
m
El beneficio o la utilidad =n la operación de una empresa productiva es la diferencia
entre el precio de venta y el costo de producción. Para obtener la mayor utilidad es
necesario que el producto pueda venderse al mayor precio yque el costo de producción
sea el mínimo. Por lo general el costo de producción se estructura a partir de los
siguientes tres elementos:
33
'PN ES'ME SEP'
DISENO MECÁNICO
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Volumen 1
Costo de los componentes del producto
Costo del ensamble
Gastos necesarios para apoyar a la producción
Los componentes del producto son piezas independientes que se pueden separar en
dos categorías:
-|
• Las que se compran cono piezas elaboradas yestán listas para ser integradas en el
1
conjunto. Por ejemplo; tornillos, motores, rodamientos, bandas, chips electrónicos,
etc. En lo sucesivo a estos componentes se les designará simplemente como "piezas
compradas".
• Las que se deben producir específicamente para aplicarse en el producto que se está
diseñando. Aestos componentes les llamaremos "piezas fabricadas". Este tipo de
piezas se puede fabricar en las instalaciones de la empresa que desarrolla el
producto, o su fabricación se puede subcontratar para que la produzca un proveedor
externo bajo especificaciones precisas. El menor costo del componente es el que
1
1
determina si la pieza se produce "en casa" o fuera de ella.
El costo de una pieza fabricada se puede determinar a partir de los siguientes tres
.1
1
elementos:
•
Costo del Material en bruto
• Costo de las herramientas ydispositivos necesarios para la producción
•
Costo del proceso
El proceso de ensamble implica costos por mano de obra y por dispositivos y
herramientas.
34
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Volumen 1
Finalmente todos los gastos que se requiere hacer para respaldar las actividades
productivas; aseguramiento de calidad, compras, almacenes, ventas, administración
entran en una categoría de gastos generales que también inciden en el costo total de
fabricación:
La figura 3.2 muestra en forma esquemática el conjunto de costos que se han descrito
arriba:
1
COSTO DE FABRICACIÓN
Mm%:WÍ>W*re^^^
1
1
PIEZAS
]
Ü
FABRICADAS
INDIRECTOS
tesasgg&aBsssi ^^as^rosa^sas^ IW^S&i Itom»»
HERRAMIENTAS Y
DISPOSITIVOS
&8®8¡MiSWisiiS¡ii¡is¿¡£
mssam.
s&wSw&sS&SSá&wJ&íií
Figura 3.2. estructura del costo de fabricación
1
¿SI
ss
i
^^^^^^^^^SSSS^^^^"
Al observar la estructura del costo de fabricación (figura 3.2) no es difícil
comprender la importancia que tienen las decisiones que se toman durante la fase del
diseño del producto; el tipo y cantidad de material en bruto, la selección de las piezas
compradas, las formas de las piezas fabricadas, la cantidad y tipo de maquinados
necesarios, la previsión de ls s superficies de apoyo para los montajes de maquinado, las
tolerancias de fabricación, el grado de rugosidad de las superficies, los tratamientos
térmicos y recubrimientos superficiales, la cantidad y tipo de elementos de sujeción, la
necesidad de prever disposi
deben.resolverse durante
ivos de sujeción y de control, etc. son algunos tópicos que
el proceso de diseño. No es extraño entonces que algunos
35
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Volumen 1
estudios que se han realizado para determinar el efecto que tienen las decisiones
tomadas en la fase del diseño, arrojen datos que son verdaderamente impactantes:
"Entre el 50 y el 80% del costo total de fabricación dependen de ias decisiones tomadas
en la fase de diseño".
3.3- el tiempo de desarrollo del producto
]
]
El tiempo de desarrollo cel producto es el lapso que transcurre desde que se identifica
la necesidad hasta que el producto terminado llega al mercado para el cual fué
desarrollado. Para ello se requiere pasar por varias etapas que se pueden agrupar en:
•
Estudio de mercado
•
Diseño
•
Manufactura
El tiempo necesario para desarrollar cada una de estas etapas depende de la
experiencia que se tenga er el tipo de producto en desarrollo. Trátese del rediseño de un
producto o del desarrollo de
algo completamente novedoso, es aconsejable mantener una
actitud no complaciente sobre el conocimiento que se tiene de los deseos, necesidades y
expectativas de los clientes en virtud de que las exigencias del mercado son cambiantes
]
con el tiempo. Lo que en una época puede ser un producto satisfactorio para el cliente y
1
que representa una ventaja competitiva para la empresa, en otra puede dejar de serlo por
diferentes motivos y provocar por consecuencia la pérdida del nicho de mercado que se
tenía. Cuando se sobreestima el conocimiento que se tiene del mercado, se puede caer
en la tentación de obviar la
primera fase, tratando de dar inicio al proceso en la fase de
diseño. Más aún, algunos
'desearían obviar también la fase de diseño y comenzar de
inmediato con la fase de fabricación para obtener a la brevedad posible el modelo físico
del producto, tal como ocurría en los albores de la revolución industrial.
1
1
36
•1
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Volumen 1
Es conveniente recordar que el proceso de diseño es dinámico yevoluciona a través
de cambios e iteraciones qie se van sucediendo a medida que progresa la definición del
producto. Los cambios son algo inherente al proceso de diseño. En la época en que no se
contaba con herramientas computacionales para diseñar se consideraba a la goma de
borrar como la mejor aliada del diseñador. Cualquier cambio que se lleva a cabo en el
papel es menos costoso que si se realiza en herramientas, materiales, dispositivos de
]
1
1
]
fabricación, yaún mucho menores que si se realizan en productos terminados que ya se
encuentran distribuidos en el mercado. Yno sólo es menos costoso, también el tiempo de
desarrollo es menos prolongado. Por estas razones es muy importante que el mayor
número de cambios ocurra en las etapas tempranas del proceso de diseño, cuando se
trabaja a nivel conceptual tanto en el producto como en el proceso de fabricación, yno
cuando se está desarrollando el diseño de detalle ose está iniciando la producción piloto,
en cuyo caso los costos por
modificaciones son muy elevados y los atrasos que implican
llegan a ser inadmisibles.
En la figura 3.3 se muestran dos ejemplos de desarrollo de productos similares
realizados por dos compañías, una japonesa y la otra norteamericana, que a través de
1
1
1
un "joint venture" decidieron desarrollar un producto nuevo siguiendo cada uno su propia
metodología. Al equipo de rabajo japonés, Ronald Day a le llamó "proactivo" por su
predisposición a anticipar de manera muy minuciosa todos los detalles que pudieran
afectar la calidad del produc o, y a mantener como eje director del proceso de diseño, lo
que los japoneses llaman " la voz del cliente". Al equipo norteamericano lo denominó
"reactivo" por su inclinación a avanzar de la manera más rápida posible hacia la
consecución del prototipo, sin detenerse el tiempo suficiente para llevar a cabo un
proceso planificador tan exhaustivo como el dejos japoneses, y haciendo modificaciones
a mediada que las condiciores del proyecto lo iban requiriendo. La figura muestra que el
modelo japonés desarrolló el mayor número de cambios al principio del proyecto,
cambios que pueden referirse a objetivos, alcances,' interpretación de requerimientos,
conceptos de diseño, etc. el menor número los cambios ocurrieron en la etapa de diseño
1
de detalle, y todavía menos =n la del inicio de la manufactura. En cambio en el modelo
norteamericano se observa cue hay pocos cambios al principio del proyecto y el número
1
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Volumen 1
aumenta considerablemente
hacia el final, en las etapas de diseño de detalle, prototipo, e
inicio de la manufactura, con repercusiones
en costo y tiempo de desarrollo mayores que
en el modelo japonés.
Numero de cambios
tiempo
Figura 3.3.- incidencia
de cambios de diseño en los modelos proactivo y reactivo.
3.4- el costo del desarrollo del producto
El costo de desarrollo
de un producto es el conjunto de gastos que realiza una
empresa desde que se toma la decisión de iniciar su desarrollo, hasta su introducción al
mercado. Para ello se requieren recursos humanos, bienes materiales, tiempo y dinero.
Estos costos se pueden clasificar en concomitancia con las diferentes etapas del
desarrollo del producto. Por ejemplo, se pueden establecer los gastos necesarios para el
estudio del mercado, los gastos del diseño, los que corresponden a la fabricación y
pruebas del prototipo, herramientas y dispositivos de producción, maquinaria y equipo,
registros de marca, pago por registro de patentes, logotipos, etc. hasta los gastos que son
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Volumen 1
necesarios para dar a conocer
el producto por medios publicitarios, como anuncios,
folletos, diseño del empaque
y otros.
Enseguida se lista una seri e
de rubros que se pueden incluir en los gastos de desarrollo
de productos:
Cantidad de integrantes del equipo de diseño, sueldos ytiempo dedicado al proyecto
Gastos en la construcción ypruebas de los prototipos
Construcción de bancos de pruebas
Pagos por derecho de uso de patentes o licencias
Compra de equipo de laboratorio para experimentación
Pago a expertos por asesoramientos técnicos, comerciales ylegales
Trabajos de análisis y laboratorio externos
Registros de patentes y marcas
Materiales y equipo necesarios para el desarrollo del diseño
Compra y consulta de información especializada
Compra de maquinaria y equipo para la fabricación del producto
Instalación y adaptación de la planta productiva
Diseño y fabricación de herramientas, dispositivos, moldes, troqueles, etc.
Viáticos
Otros
Todos estos gastos representan por lo general cantidades de dinero muy elevadas
que no cualquier empresa está en condiciones de invertir. La eficacia del empleo de los
recursos económicos destinados al desarrollo de productos es muy importante para la
salud financiera de cualquier empresa. Si el producto tiene buena aceptación en el
mercado, la inversión comenzará a recuperarse en función del margen de utilidad y el
volumen de ventas. Si el producto no tiene buena aceptación, el monto de las pérdidas
puede poner en riesgo la estabilidad económica de la empresa. Cuando una empresa
logra éxito en el mercado, parte de sus utilidades las puede reinvertir para el desarrollo de
otros productos, produciendo un círculo virtuoso inversión-desarrollo-ganancia-inversión.
39
1
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DISEÑO MECÁNICO
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Volumen 1
1
CAPÍTULO 4
INTRODUCCIÓN AL DISEÑO MECÁNICO
1
1
1
1
<sa
si
40
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DISEÑO MECÁNICO
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Volumen 1
1
4.- INTRODUCCIÓN AL DISEÑO MECÁNICO
4.1- El diseño mecánico
Diseñar es un conjunto de actividades que apoyadas en los conocimientos, la
el intelecto, pretende resolver necesidades humanas,
1
1
1
anticipando, a través de la ideación, los medios con los cuales se busca satisfacer esas
necesidades. En consecuercia, el diseño tiene implicaciones con el futuro en tanto sé
trata de una actividad proyectual. El diseño es creativo cuando busca la representación
anticipada de algo que no existe todavía yes reiterativo cuando repite o modifica para
adecuar lo ya existente.
La palabra diseño procede del italiano disegnare que a su vez se deriva del latín
designare que significa marcar, designar. "Diseñar es la etiqueta que ponemos a esta
acción que da significación a las cosas, mediante la transformación grave o ligera de las
mismas. La piedra al ser tallada es designada ysignifica flecha o mano de molcajete"24
Prácticamente toda actividad que pasa por un proceso de conceptuación se considera
1
diseño; así se diseñan planes de estudios, rutas de navegación, anuncios, ropa, aretes,
programas de cómputo, s stemas de organización, puentes, carreteras, edificios,
máquinas, vehículos, armamento, etc.
Por el tipo de conocimiento empleado para su realización, el diseño puede ser
completamente empírico como lo hacían los hombres de las culturas antiguas, científico
como se hace en la actualidad, o una combinación -el caso más frecuente- de la
experiencia y el conocimiento derivado de las ciencias.
581
H3
41
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Volumen 1
/i-i.
v/
1
isa
1
Figura 4.1- El diseño desde su origen hasta nuestros días.
Según la función de os productos del diseño, se puede considerar por un lado el
diseño artístico cuyos procuctos pretenden una función de estima y por otro lado el
diseño técnico, cuyos productos tiene una finalidad de uso. La escultura de un personaje
importante o un par de bellos aretes son dos ejemplos de diseño artístico; un engrane
1
na
para una caja de velocidades yun arado son dos ejemplos de diseño técnico. La mayoría
de los productos industriales requieren ser diseñados bajo las dos perspectivas; la
•funcional yla estética. No basta con que los productos funcionen bien, es deseable que
además sean bellos. La armazón de un par de lentes yun automóvil son dos ejemplos de
productos diseñados bajo esta doble perspectiva.
53
De acuerdo con las tecnologías previstas para la fabricación de los productos, el
diseño puede estar enfocado a la producción artesanal o a la producción industrial. En la
producción artesanal no se puede esperar que las características del producto se repitan
E3
de manera idéntica y que se pueda lograr- intercambiabilidad entre ellos. Muchos
productos diseñados para la producción artesanal basan su valor de estima precisamente
en que se trata de productcs únicos e irrepetibles, como en el caso de los muebles de
estilo. Por su parte la producción industrial pretende asegurar la intercambiabilidad de los
productos a través de la normalización y la reproducción idéntica de sus características
por medio de la fabricación con máquinas.
42
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Volumen 1
Por los conocimientos empleados
1
Diseño
Diseño
cientínco
empírico
1
Enfoques del
diseño
1
Por la tecnología de fabricación
Por la función del producto
Diseño artístico
Diseño artesanal
Diseño técnico
Diseño
industrial
1
Figura 4.2- Enfoques del diseño
Difícilmente un producjto se diseña bajo uno solo de los seis enfoques mostrados
en la figura 4.2; por lo general cada trabajo de diseño resulta de una combinación de
consideraciones que depencen tanto de los antecedentes que se tengan del producto
como de los requerimientos cetectados para su desarrollo.
El diseño mecánico se distingue de otros tipos de diseño por los conocimientos
que se requiere aportar para su realización yse le clasifica junto con el diseño eléctrico,
electrónico, civil, químico, etc., como diseño en ingeniería. En el diseño en ingeniería
i
actual es común que el desarrollo de un producto requiera la aportación de conocimientos
provenientes de diferentes especialidades como la mercadotecnia, la mecánica, la
electricidad, la electrónica-, la química, los sistemas, la manufactura, ciencias de
materiales, diseño industria
etc. En el caso específico del diseño mecánico los retos
para desarrollar un nuevo producto incluyen aspectos exclusivamente mecánicos, así
como otros cuyo contenido rebasa el ámbito de la ingeniería mecánica, como en los
43
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Volumen 1
productos electromecánicos, electrónicos, ylos llamados productos mecatrónicos que
requieren la participación de los integrantes de todo un equipo de diseño conformado por
expertos en diferentes campos del conocimiento cuyos esfuerzos se dirigen siguiendo un
objetivo común. El trabajo en equipo es uno de los factores más importantes hoy día para
lograr un producto exitoso yuna de las primeras actividades que tienen lugar durante el
desarrollo de un producto es precisamente la conformación del equipo de diseño.
4.1.1 La función diseño
Al conjunto de personas ymedios necesarios para diseñar se le denomina a
menudo de manera general "función diseño". Al grupo de personas que tienen la
responsabilidad de resolver un problema de diseño se le llama comúnmente "equipo de
diseño". El tamaño del equipo de diseño depende de la complejidad del producto en
desarrollo. Puede estar formado solamente por tres ocuatro personas, opor un número
muy grande de varias decenas de individuos. Lo ideal es que exista un grupo nuclear de
un tamaño tal que pueda reunirse en una sala de juntas (ocho a diez personas). En el
núcleo del equipo deberá haber por ejemplo, integrantes de mercadotecnia, manufactura,
compras, diseño mecánico, diseño eléctrico o electrónico si se requiere. Todos ellos
coordinados por un integrante con características de liderazgo y buenos conocimientos
de la metodología del diseño para encauzar adecuadamente los esfuerzos de todos los
miembros del equipo.
En ocasiones es necesario que exista un "equipo ampliado de diseño" cuya
eventual participación depende del estado de avance del proyecto. Así se puede prever la
participación de representantes del cliente, proveedores de materiales y componentes,
personal de ensamble, servicio, asesores.legales, expertos en materiales, etc.
44
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Volumen 1
Diseño eléctrico
Diseño electrónico
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1
*^S^Í^^l|P«lllílí^"
Diseño mecánico
|
manufactura
&®%m®m¡¡áiMM^¡i
1
compras
mercadotecnia
:5^vj:^j:':^'^!:!:^^!^^!^•!^^^!J•!•WJ\'.'••••,wJ
1
Figura 4.3, ejemplo de conformación de un equipo de diseño
1
1
4.1.1.1.- Objetivos del equipo de diseño
Las actividades del equipo de diseño deben desarrollarse teniendo presentes
siguientes cuatro objetivos:
OBJETIVOS DEL EQUIPO DE DISEÑO
Comprender perfectamente el problema a resolver
• Descomponer el problema en partes lo suficientemente simples para su
mejor manejo
•
Generar y controlar la información que se produzca durante el desarrollo del
proyecto
•
Planificar las actividades del proyecto
45
los
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Volumen 1
a.- Comprensión del problema
Si deseas avanzar hacia el infinito,
explora el finito en todas direcciones.
Goethe
1
El diseño mecánico es un proceso de solución de problemas. Como tal, el primer
paso de este proceso consiste en comprender el problema que se trata de resolver. No es
posible resolver correctamente un problema si no se tiene la información suficiente que
permita comprenderlo con claridad. El proceso de comprensión del problema requiere en
1
primer lugar tener conciencia de que este existe y que es.necesario darle solución. Los
elementos principales que definen un problema son:
1
ELEMENTOS DE UN PROBLEMA
La percepción de un estado inicial o presente
La percepción de un estado final o deseado
La percepción de que existen obstáculos que impiden pasardel estado
:-:-:-' al estado final
;sissss£&g^^
1
1
Al inicio del proceso de diseño de un producto nuevo se tiene por lo general poca
información sobre el problema a resolver. En esta parte inicial se tiene la mayor
flexibilidad para efectuar cambios en las decisiones que se van tomando, pero las bases
para sustentarlos son con frecuencia insuficientes. Conforme avanza el proyecto se va
reuniendo información con la que el problema se va comprendiendo cada vez mejor, pero
esa flexibilidad inicial se va-reduciendo hasta el grado en que los únicos cambios que se
permiten, son aquellos que tienen repercusiones económicas mínimas. Al final del
1
proceso, cuando se tiene e
mayor conocimiento del problema, la libertad para efectuar
1
46
1
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Volumen 1
cambios es prácticamente
nula. Esto que se conoce como la paradoja del diseño, se
ilustra en la figura 4.4a.
Cuando el problema
consiste en la modificación o el rediseño de un producto
previamente desarrollado, se debe aprovechar la información disponible de experiencias
anteriores. Si el trabajo de diseño previo se tiene bien documentado y correctamente
organizado, el tiempo yel costo de desarrollo de un nuevo producto por lo general se
reduce, yesto por lo gene-ai se convierte en una ventaja competitiva para cualquier
empresa, tal como se muestra en 4.4b.
% de comprensión
% de comprensión
cambios
100
comprensión
, cambios
100
tiempo de desarrollo
tiempo de desarrollo
a) producto nuevo
b) producto rediseñado
Figura 4.4- La paradoja del diseño: comprensión del problema ylibertad para hacer modificaciones
a.1.- Estado inicial opresente del problema
l
La identificación de una necesidad que se percibe como una oportunidad para
hacer negocio, la necesidad de dar solución a un subproblema de otro problema mayor,
el surgimiento de nuevas exigencias del mercado respecto a las características de un
producto que ya se tiene desarrollado, la aparición de mejores productos lanzados por la
competencia, nuevos avances tecnológicos, reducción de los costos de fabricación,
nuevas restricciones ambientales, etc. son algunos detonantes de un nuevo proyecto que
puede implicar a la función diseño.
47
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Volumen 1
En la etapa inicial c e
análisis del problema, el equipo de diseño deberá dar
respuesta a las siguientes tres preguntas
•
es un problema de ingeniería?
Es necesario saber si se justifica la integración de un equipo de diseño del
que se requiera la aportación de conocimientos científicos ytecnológicos
característicos'de la ingeniería.
1
]
•
Existe mercado para el producto?
El tamaño del mercado; características como la edad, sexo, ubicación,
poder adquisitivo; restricciones legales y ambientales; registros y patentes
de productos de la competencia, etc. son datos que debe reunir el equipo
de diseño.
1
]
1
1
1
1
• El desarrollo del proyecto es congruente con la misión y objetivos de la
empresa?
Es necesario saber si los recursos humanos y materiales de la empresa
poseen las capacidades técnicas para abordar el problema en cuestión; si
los recursos financieros de que se puede disponer son compatibles con la
necesidad que se trata de cubrir; si los planes a mediano ylargo plazo que se
ha fijado la emprpsa no se oponen a las características del proyecto naciente.
Toda la información que permita interpretar el estado inicial del problema debe
reunirse y organizarse para subsecuentes consultas. Esta información puede ser de tipo
general, como estadísticas de consumo de productos similares que ya están en el
mercado, medio ambiente en el que se ubicará el producto, datos técnicos y comerciales
de la competencia, artículos técnicos relacionados con avances tecnológicos de sistemas
o subsistemas similares al producto en desarrollo, o de carácter específico como algunos
requerimientos funcionales, precio objetivo, volumen de producción, disponibilidad de
maquinaria y equipo para la fabricación, etc. Las ayudas visuales como videos,
fotografías y dibujos son también igualmente importantes para documentar los
antecedentes del problema.
48
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Volumen 1
a.2.- Estado final o deseado
En ocasiones el estado final del proyecto está definido desde el principio. El cliente
oel patrocinador del proyecto conocen con precisión lo que desean yel equipo de diseño
recibe la información sobre las características que debe lograrse en el producto. Esas
características se convierten entonces en los requerimientos técnicos del producto o
metas de diseño. En otros casos, el problema no está lo suficientemente definido, yes
necesario pasar por un proceso de clarificación que consiste en traducir aquellos
requerimientos del cliente pue en la fase inicial no están expresados en términos
mensurables, para expresadlos de manera que el equipo de diseño pueda dirigir sus
esfuerzos hacia la consecución de resultados precisados de antemano.
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Figura 4.5- Dferencia entre el producto fabricado y los deseos del cliente
Los riesgos de interpretar y transmitir mal alguna información son grandes cuando
no se recurre a documentos
donde se lleve el registro de los acuerdos tomados entre el
49
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Volumen 1
cliente yel proveedor yentre los propios miembros del equipo de diseño. Un ejemplo
clásico que en forma divertida presenta Dieter25 sobre la deformación de los deseos del
cliente que en los diferentes niveles del desarrollo del producto se va produciendo, se
muestra en la figura 4.5. Este problema se presenta en muchas empresas con mayor
frecuencia de lo que cabría esperar, sin embargo en la realidad no resulta tan divertido
como el dibujo de Dieter. Más aun, la definición incorrecta o insuficiente del estado final
del problema puede convertirse más adelante en otro problema, ya no solamente de
ingeniería, sino ahora de tipo legal.
Nunca es excesiva la comunicación entre el cliente y el proveedor para aclarar
cualquier duda que prevalezca sobre las características que debe tener elproducto
El sistema de calidad internacional ISO 9000 prevé en su capítulo 4.3 "la revisión del
contrato" como uno de los requisitos para la formulación de un sistema de aseguramiento
de calidad. Para ello el proveedor debe establecer procedimientos documentados para la
creación, coordinación y revisión de los contratos del cliente. Antes de que un contrato u
oferta pueda ser aceptada, el proveedor debe verificar que:
• Los requisitos del cliente están claramente documentados y son
comprensibles. Si un pedido se hace verbalmente, el proveedor debe
asegurarse de que se han acordado anteriormente los requisitos del pedido
antes de su aceptación.
•
Cualquier diferencia en el contrato o los requisitos del pedido u oferta se
¡
resuelven por adelantado satisfactoriamente con el cliente.
•
Todo contrato
o condiciones del pedido están dentro de las capacidades del
proveedor
1
50
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Volumen 1
El proveedor debe establecer también procedimientos para la modificación
del contrato. El
procedimiento debe especificar la forma en que se harán las
del contrato y cómo se transferirá la información dentro de la
modificaciones
organización del proveedor. Se deben mantener registros de todas las
modificaciones del contrato.
a.3.- Obstáculos qué. impiden el paso del estado inicial al estado final
Cuando se percibe que entre los estados inicial y final del problema existen
obstáculos que separan ambos estados, es necesario en primer lugar reconocer el tipo y
magnitud de tales obstáculos, y enseguida planificar la mejor forma de superarlos. Los
obstáculos pueden ser de carácter legal, tecnológico, financiero, político, limitación de
tiempo, suministros de materiales, carencia de los medios de distribución adecuados
I
falta de recursos humanos con la capacidad para desarrollar o fabricar el producto, etc.
La revisión amplia y detallada de los diferentes tipos de
'
obstáculos que se
interponen entre los estados inicial y final del problema, debe basarse en información
correcta, suficiente y oportuna. Se trata de evitar con ello, en la medida de lo posible el
surgir/liento de condiciones sorpresivas durante el desarrollo del producto. Esta revisión
permitirá decidir si el proyecto continúa a fases más avanzadas, se posterga para
mejores épocas en que las condiciones sean más propicias, o se cancela definitivamente
desde su fase preliminar pon no ser viable.
a A.- El entorno del problema
El entorno del problema consiste de todos aquellos factores que indirectamente
pueden tener algún efecto sobre el desarrollo del proyecto. Por ejemplo, un tratado de
libre comercio puede ubicar en condiciones desventajosas a un sector industrial respecto
a su competencia del exterior, esto a su vez puede afectar al mercado o a la empresa que
I
está en proceso de desarrollar el producto. Las modificaciones a la política impositiva y
51
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Volumen 1
arancelaria, cambios bruscos de los precios de los energéticos y materias primas,
modificaciones a las leyes ambientales, etc. pueden asimismo modificar la perspectiva
inicial que se tenía del proyecto.
4.1.1.2.- Funciones del líder del equipo de diseño
1
1
1
1
1
1
Entre otras funciones
el líder del equipo debe:
Participar en la revisión del contrato y sus modificaciones
Propiciar el establecimiento de los objetivos y alcances del proyecto
Propiciar el establecimiento de metas
Promover la adopción de una metodología de trabajo
Promover y establecer un programa de actividades
Mantener el seguimiento al programa de actividades
Convocar a las reuniones de trabajo y mantener informados a todos los
integrantes del equipo de diseño
Promover la Identificación, cuantificación y obtención de los recursos
financieros, físicos y humanos necesarios para el desarrollo del proyecto
Coordinar la generación y control de la información que se produzca durante el
proyecto
Redactar los informes de los avances del proyecto
52
1
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Volumen 1
4.2.- De la mercadotecnia a la manufactura
En cualquier empresa
productiva la función diseño tiene como objetivo enlazar a la
función de mercadotecnia con la de manufactura.
FUNCIÓN
MERCADOTECNIA
-11
FUNCIÓN
DISEÑO
mmmimmmm&nmmm¡mm
FUNCIÓN
Iís
MANUFACTURA
^^^^^im^mmm^^^^
Figura 4.6- La función diseño ysu interrelación con mercadotecnia ymanufactura
4.2.1.- La mercadotecnia
La mercadotecnia tiene la finalidad de establecer vínculos entre la empresa ysus
clientes. Algunas de sus actividades están enfocadas hacia la identificación de
•fM*
oportunidades para sus prodictos, definición de los nichos de mercado, identificación de
las necesidades de los clientes, facilitación de la comunicación entre la empresa ysus
clientes, fijación de precios, promoción y lanzamiento del producto.
4.2.2.- El diseño
La función diseño tienp la finalidad de interpretar las necesidades ydeseos de los
clientes, prever las funciones necesarias para cubrir esas necesidades, desarrollar
conceptos de diseño y evaluarlos, escoger el concepto de diseño más adecuado, así
como describir con todo detalle el producto, utilizando un lenguaje comprensible que
permita que con la información generada se pueda pasar a la fase de manufactura . Todo
esto teniendo en mente el cumplimiento de los requerimientos de los clientes, la
obtención del menor costo de manufactura posible, el servicio postventa y que el retiro de
53
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uso del producto de manera que sea compatible con las necesidades de conservación del
medio ambiente.
4.2.3.- La función manufactura
La función manufactura tiene la finalidad de organizar y aprovechar eficientemente
los medios de producción que tiene disponibles, diseñar e implantar los procesos de
fabricación necesarios para materializar los productos previamente diseñados. Diseñar y
fabricar los dispositivos para la sujeción y control de las piezas para asegurar la calidad y
facilitar la manufactura del producto
4.3.- Problemas típicos del
diseño mecánico
Hoy día muchos obje os funcionan a través de una interrelación de componentes
mecánicos, microprocesadones y programas de control. Esto ha dado lugar a lo que se
denomina mecatrónica. Máquinas Herramienta controladas numéricamente, aparatos
electrodomésticos, fotocopiadoras, sistemas de producción altamente automatizados,
vehículos terrestres y aéreos que pueden funcionar en forma autónoma sin el gobierno
continuo de un ser humano, son algunos ejemplos de productos mecatrónicos. No
obstante la creciente introducción de componentes electrónicos de operación y control en
los sistemas mecánicos, prevalece la importancia del diseño desde el punto de vista
exclusivamente mecánico. En este sentido se pueden mencionar algunos ejemplos
típicos de problemas de diseño mecánico.
4.3.1.- Diseño por se
eccion
Fundamentalmente se trata de tomar una decisión para seleccionar entre varias opciones
que existen y están disponibles en el mercado. Aunque en apariencia esto podría
considerarse la forma de diseño más simple, podría ser todo un reto de ingeniería que
requiere un proceso de análisis completo. La selección puede referirse a una pieza o
componente como un rodamiento, engranes, un tipo de tornillo, una empaquetadura,
hasta conjuntos completos como motores, variadores de velocidad, reductores, válvulas
hidráulicas, etc.
54
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M. en C. JORGE RAMOS WATANAVE
Volumen 1
1
1
engraneslrectos, helicoidales, cónicos, tornillos sinfín, etc.
4.3.2.- Diseño por configuración
Esta es una forma de diseño más complicada que la anterior: Consiste en
1
acomodar una serie de componentes previamente seleccionados o diseñados para
formar un conjunto. La limitación del espacio disponible puede ser la restricción más
1
importante en este tipo de problemas, otra restricción puede ser la facilidad para tener
acceso a los diferentes com ponentes para poderlos reparar. Un ejemplo de este tipo de
diseño consiste en acomodar los componentes de un sistema hidráulico en un espacio
reducido de una prensa hidráulica: la bomba, el motor, las válvulas, filtros, manómetros,
etc. son algunos de los componentes que habría que alojar e interconectar en ese
espacio.
1
1
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Volumen 1
banco de válvulas hidráulicas
4.3.3.- Diseño paramétrico
El diseño paramétrico consiste en encontrar valores de las variables o parámetros
que caracterizan al objeto en estudio. Por ejemplo, la capacidad de un tanque cilindrico
está caracterizada por:
1
V= ti x r2 x I
1
1
De lo cual:
V: volumen del cilindro
]
r: radio del cilindro
I: longitud del cilindro
]
V = k x r x / = 4 m3
Los parámetros r y I pueden tener una infinidad de valores para un valor determinado de
1
v. Los valores apropiados de r y I no son evidentes si no se cuenta con información
suficiente
1
•]
56
1
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Volumen 1
1
Otro ejemplo: la fuerza de empuje de un pistón hidráulico está determinada por:
F= 7i x p x d2/4
Donde:
1
F: fuerza de empuje
P: presión hidrostática
d: diámetro del pistón
Nuevamente, para un valor ciado de la fuerza, hay una infinidad de posibles valores de
los parámetros p y d.
1
1
4.3.4.- Diseño original
Cualquier proceso, producto o componente que no haya existido antes es un diseño
original. La originalidad puede provenir de varias fuentes:
•
•1
Principio funcional:
Ejemplo: reloj digital versus reloj mecánico
•
Desarrollo tecnológico:
Ejemplo: raqueta de fibras de carbono versus raqueta de madera
•
Configuración o arquitectura del producto:
Ejemplo, transmisión delantera de automóvil versus transmisión por cardán y
diferencial
•
Forma y apariencia externa:
Ejemplo: monitor transparente de computadora yersus monitor convencional
Difícilmente un producto es original en su totalidad. Por lo general cualquier producto
nuevo está conformado por componentes de tres diferentes tipos:
sa
ai
57
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Volumen 1
•
1
Completamente nuevos
• Ya existentes pero que requieren alguna modificación
• Ya existentes y se pueden utilizar tal como están
1
1
1
1
:uch¡Ilo para personas con limitaciones físicas
1
4.3.5.- Rediseño
Consiste en tomar un diseño existente como base para generar un nuevo producto
1
que debe cumplir con nuevos requerimientos. En algunas ocasiones basta con realizar
1
modificaciones ligeras al producto original. En otras en cambio, puede ser necesario
efectuar modificaciones mayores que requerirían pasar por un proceso de validación
mediante pruebas funcionales. Algunas razones que impulsarían un rediseño serían:
1
1
•
•
Nuevos requisitos funcionales
l
Incorporación de nuevos materiales
•
Volúmenes de producción en una escala diferente
•
Reducción de costos de fabricación
Desarrollo de nuevas tecnologías
1
58
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Volumen 1
HFORE
A FU
configuración del rediseño de un motoreléctrico
4.3.6.- Diseño por extracción de tecnología
El diseño por extracción de tecnología o ingeniería a la inversa consiste en tomar
como referencia una muestra física de un producto para reproducirlo total o parcialmente.
Se analiza para comprender perfectamente su funcionamiento. Se desarma. Se mide
cuidadosamente y se analizan sus materiales. Se hace la adaptación de materiales y
procesos de fabricación. Se
elaboran los dibujos donde todo esto queda expresado con
claridad para hacer posib e su fabricación. Se efectúan las pruebas funcionales
pertinentes para validar el trabajo de diseño yse realizan las correcciones necesarias.
«g^SSSBg&mSSSSSSS
I
Objeto físico
mt-^tiimiimk^vifiimMimmm
Extracción de
tecnología
documentación
-m
fabricación
Figura 4.7- diseño por extracción de tecnología
59
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Volumen 1
Aunque este tipo de trabajo es en apariencia sencillo, se requiere además de los
conocimientos relativos al producto en proceso de diseño, un amplio dominio de lo que
se denomina ingeniería de detalle. La especificación de formas, dimensiones, tolerancias
materiales, estados de superficie, recubrimientos superficiaies, etc. Requiere entre otros
temas, conocimientos sólidos de la metrología dimensional, los procesos de manufactura
y la ciencia de los materiales.
1
Legítimo ono, el diseño por extracción de tecnología se practica tanto en países
con reducido desarrollo tecnológico como en los países avanzados industrialmente.
.1
1
1
1
1
En los años recientes se ha sistematizado el proceso de análisis de los productos
de la competencia a través 'del método conocido como benchmarking. Bajo una filosofía
de mejora continua, se analizan las fortalezas ydebilidades de diferentes productos de la
competencia tomando como referencia los requerimientos del cliente. Si se tiene un
producto en el mercado, se
incluye en el estudio para tener conocimiento de su posición
en las preferencias de los' clientes. Si no se tiene un producto en el mercado, la
información obtenida perm te conocer las razones por las que el producto líder es
60
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DISEÑO MECÁNICO
M. en C. JORGE RAMOSWATANAVE
Volumen 1
preferido por los clientes. La información se debe estudiar con cuidado para sacar de ella
las directrices en que deberá basarse el rediseño del producto actual oel diseño de un
nuevo producto. En 199226
Fortune y prácticamente e
cerca del 50% de las 500 empresas incluidas en la revista
100% de las empresas que han recibido el premio de calidad
Malcolm Baldridge en los Estados Unidos de Norteamérica utilizan el benchmarking como
herramienta de mejora continua.
1
1
&&&&!SfeS8$S«^
BENCHMARKING
Mf¿m¿m®ii%iiii¡s¿-¿mmm
is&&S883S£EgiiSS8SSSJ5S5gtty
RRODUCTO
PROPIO
-fj PRODUCTOS
LÍDERES DE LA
1
1
COMPETENCIA
Comparación
Confrontación
1
referencias
&g&wsss8g^^^sl^^^^^^^&3
MEJORA CONTINUA
•
Innovación
•
rediseño
Figura 4.8- El benchmarking como herramienta de mejora continua
1
1
61
IPNESIMESEPI
DISEÑO MECÁNICO
M. en C JORGE RAMOS WATANAVE
Volumen 1
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1
i
62
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Volumen 1
NOTAS
1
1
1
63
M. en C JORGE RAMOS WATANAVE
IPN ESIME SEPI
DISEÑO MECÁNICO
M. en C. JORGE RAMOS WATANAVE
Volumen 2
CURSO DE DISEÑO MECÁNICO
EPN. ESIME. SEPI
ANO 2000
1
]
&
VOLUMEN 2
„J
IPN ESIME SEPI
DISEÑO MECÁNICO
M. en C. JORGE RAMOS WATANAVE
Volumen 2
ME
CAPÍTULO 5
ODOLOGÍA DEL DISEÑO
ttttle i: Spcriru'VtMt
»It»'tíe>p*w ni'ptahnJftg
FTut« 2:t'wict-plíifll J«tja
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Volumen 2
5.- METODOLOGÍA DEL DISEÑO
5.1.- EL MÉTODO
!
De manera general, un mét^q_ejs_Ujn_mo^^
una
cosa, es un modo de obrar o proceder. El método plantea una serie de actividades a
realizar para lograr un propósito. El método debe estar basado en principios opreceptos
lógicos y coherentes y debe poderse aplicar con la mayor generalidad posible. La
metodología por su parte es la ciencia del método, es el conjunto de métodos que se
siguen durante el desarrollo de un trabajo ode una investigación. Actualmente el proceso
de diseño de un producto requiere la aplicación de varios métodos en sus diferentes
etapas, de allí que sea común referirse a la "metodología del diseño" al conjunto de tales
métodos. En el diseño mecánico la metodología debe plantear los pasos a seguir para
que, con la aplicación de Iqis conocimientos provenientes de diferentes fuentes, entre
ellas la ingeniería mecánica, se pueda llevar a cabo el desarrollo de productos, desde su
etapa de comprensión del problema, hasta la generación de toda la información necesaria
y minuciosamente detallada que haga factible su fabricación, uso, conservación yretiro.
Uno de los grandes pensadores que se construyó una estructura metódica para
buscar la verdad, fue el gran filósofo, físico y matemático francés -fundador del
racionalismo moderno- Rene Descartes (1596-1650). Las cuatro reglas para lograr la
captura de la verdad que plantea en la segunda parte de su obra " Discurso del método"
se reproducen a continuación en virtud del valor vigente de su contenido:
1.- Regla de la evidencia:
"No aceptar nunca como verdadero lo que con toda evidencia no reconociese como tal; es decir, se evitará
cuidadosamente la precipitación y
los prejuicios, no dando cabida en los juicios sino a aquellos que se
presenten al espíritu en forma tan clara y distinta que no sea admisible la más mínima duda".
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Volumen 2
2.-Regla del análisis:
"Dividir cada una de las dificultades que hallase a mi paso en tantas partes como fuere posible yrequiriera
su más fácil solución"
3.- Regla de la síntesis:
"Ordenar los conocimientos, empezando por los más sencillos yfáciles, para elevarme poco a poco ycomo
por grados hasta los más complejos, estableciendo también cierto orden en los que naturalmente no lo
tienen"
4.- Regla de la prueba:
"Hacer siempre enumeraciones tan completas yrevistas tan generales que se pueda tener la seguridad de
no haber omitido nada". La enumeración verifica el análisis. La revisión, la síntesis.
5.2.- LA METODOLOGÍA DEL DISEÑO MECÁNICO
Como se ha comentado anteriormente, el diseño mecánico es el eslabón entre las
funciones de mercadotecnia y manufactura. Previo al inicio del proceso de diseño
propiamente dicho, ha tenido lugar la identificación de la necesidad, el estudio de
mercado y la formación del equipo de diseño:
tff$$<,f**fcwm<px•Kwyy-WK
fffffi^j^ra-ff^^
J88^:;BS?SBSSj?S^
PRELIMINARES AL PROCESO DE DISEÑO
1
Identificación de
Estudio de
la necesidad
mercado
Formación del
si
equipo de
PROCESO DE
diseño
DISEÑO
Figura 5.1 eslabonamiento entre la mercadoteqnía y el proceso de diseño
Después del proceso de diseño inicia el proceso de fabricación y ensamble con todas
sus vicisitudes. No obstante
que se plantea el proceso como una sucesión de etapas
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Volumen 2
separadas, es necesario repetir que el desarrollo del producto debe procurar el trabajo
simultáneo de todas las funciones implicadas.
^^^^^^s^s^^s^^a
^^sssssassg^^^
PROCESO DE FABRICACIÓN Y ENSAMBLE
PROCESO DE
i
DISEÑO
Refinamiento
Distribución
del proceso
de planta
Fabricación y
^^^gg^rosssgs&g
recursos
ensamble
SMJ8S^^Jgg88J8j
aprovisiona
mientos
Figura 5.2 eslabonamiento entre el proceso de diseño y la fabricación del producto
!
1
La metodología que se aplique durante el proceso de diseño debe permitir que el
eslabonamiento entre los servicios de mercadotecnia y manufactura se lleve a cabo de
manera eficaz para lograr los mejores resultados; por lo tanto deberá responder a los
siguientes objetivos:
1
1
1
1
.1
1
1
SÜ2I&
OBJETIVOS DE LA METODOLOGÍA DEL DISEÑO
Lograr
Que el
Que el
Que el
la satisfacción de los requerimientos del cliente
tiempo de desarrollo del producto sea el mínimo
cos.to de desarrollo del producto sea el mínimo
costo de manufactura del producto sea mínimo
Figura 5.3 objetivos de la metodología del diseño
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Volumen 2
Para estructurar la metodología del diseño el proceso se puede dividir en tres grandes
etapas:
^^^^^^^^^^^^swBüimss^^^sg
jjSjSjSggSSjS
1a etapa
Comprensión del problema
^^^^s^^^^^^^^^^^S^^^^^^^^^^^^^
2a etapa
Diseño conceptual
&j5^g^^S^33»^sg^^^ms3&&$smjs
3a etapa
1
Diseño de detalle
1
Figura 5.4 las tres grandes etapas de la metodología del diseño
1
Estas tres etapas
1
son aplicables en problemas de desarrollo de piezas
individuales, subsistemas, o en sistemas mecánicos complejos.
1a etapa: Comprensión del problema
Para la etapa de comprensión del problema se aplicará la metodología del
despliegue de funciones de calidad, que se describe con detalle en el capítulo 6. En
este capítulo se explica cómo se pueden, determinar los requerimientos de calidad del
producto de
manera cuantificable a través de la interpretación y traducción de los
-
I
requerimientos del cliente. Se explica en qué consiste la filosofía japonesa de "escuchar
la voz del cliente" para conducir los esfuerzos del equipo de diseño hacia la obtención de
un producto que responda a sus expectativas. El objetivo del despliegue de funciones de
calidad consistirá en definir
as características que deberá tener el producto, expresadas
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Volumen 2
como una serie de metas de diseño, para que a partir de allí el resto del proceso de
diseño se enfoque en el logro de esas metas. La información que se genere en esta
primera etapa del proceso de diseño, debe permitir ¡a elaboración del modelo funcional
del producto, que se trata en a etapa de diseño conceptual.
De manera general, la primera etapa del proceso de diseño debe permitir pasar de los
requerimientos del cliente a las metas de diseño a partir de la información obtenida
1
durante la detección de la necesidad y el estudio preliminar:
íSsSSSKSSS
^^m^?^;s»s^^ggj^;jg{
1a etapa del proceso de diseño
NECESIDAD
Y
sípí-ss;;^^?;®^^^^
t^^^^ismmmmmmmm
ESTUDIO
DE
MERCADO
REQUERIMIENTOS
-m
DEL CLIENTE
METAS DE
DISEÑO
Figura 5.5 1a etapa del proceso de diseño
1
2a etapa: diseño conceptual
1
La etapa de conceptualización se apoyará entre otras metodologías, en el análisis
del valor, que será descrito en el capítulo 7. En este capítulo se aprovechará la
información generada en la primera etapa del proceso de diseño, para definir en primer
lugar el modelo funcional del producto, para después pasar a conceptualizar las posibles
soluciones al problema. Se trata aquí de identificar primero el "qué" y después proponer
alternativas del "cómo". El "qué" consiste en la identificación de todas las funciones que
es necesario que desarrolle el producto; desde las funciones más generales hasta las
más particulares con las cuales se puede lograr satisfacer las expectativas del cliente. El
"cómo" consiste en generar una serie de alternativas de solución en base al modelo
ps
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Volumen 2
funcional descrito antes; después se evalúan esas alternativas de manera sistemática
para llegar a una propuesta de solución con la cual se pueda continuar a etapas más
avanzadas del proceso de diseño. Ei objetivo de la etapa del diseño conceptual es lograr
la mejor propuesta de solución posibie para que en la siguiente etapa los esfuerzos del
equipo de diseño se concentren en ella. Al final de la etapa de diseño conceptual las
propuestas pueden ser de¡ diferentes niveles de abstracción; esquemas, croquis,
diagramas, etc.
La segunda etapa del proceso de diseño consiste en pasar de la función al
concepto de diseño, tomando como base las metas de diseño establecidas en la primera
etapa:
^Í^ÍJBBgSÍBÍSSÍÍ:
^^^^^s^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^K^a^a^^
2a etapa del proceso de diseño
^^^-•^^^^^ííí^í-^vWiftííS
METAS DE
^jSSJSSSSSJJiSS^jjJSSJSiJJSJiJigSKSü
DISEÑO
ijJMgjjj^jgsSgggjjjSj^gjj^Sgj^l
i
FUNCIÓN
CONCEPTO
Figura 5.6 2a etapa del proceso de diseño
3a etapa: diseño de Jetalle
El diseño de detalle se
planteará conforme a la metodología descrita en el capítulo
8. El objetivo de la etapa de diseño de detalle consiste en definir sin lugar a dudas el
producto de tal manera que s'ea posible su manufactura. Es decir, en esta etapa se debe
definir "el modelo de manufactura del producto". Los materiales, las formas
dimensiones,
tolerancias,-
rugosidades,
tratamientos
térmicos,
las
recubrimientos
superficiales, y todo aquello que sea necesario definir para que el producto se pueda
fabricar de modo que sus características puedan cumplir con las funciones previstas. El
resultado de la etapa del diseño de detalle es propiamente el resultado de todo el proceso
'™ ESIME SEPI
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de diseño del producto. La nformación que se genera en esta etapa sirve a la función
manufactura para fabricar el
producto y sus componentes, así como para llevar a cabo el
ensamble.
La tercera etapa del
Droceso de diseño consiste en "darle forma al concepto de
diseño" tomando como base toda la ¡nformación generada hasta ahora:
]
1
•
Requerimientos del cliente
•
Metas de diseño
•
Modelo funcional
•
Concepto de diseño
El proceso que se sigue en la etapa de diseño de detalle va de lo general a lo
1
1
particular; esto es, se desarrolla la forma del conjunto, resolviendo la internación
funcional entre todos los componentes, para posteriormente elaborar los dibujos de
fabricación de cada una de lias piezas de manera independiente, con excepción de las
piezas comerciales que se adquieren compradas.
1
mmm
^^^^^^i^M^^ii^í^^^^y^^^
1
CONCEPTO DE
DISEÑO
1
i
ssa™:™;^
3a etapa.del proceso de diseño
§??S3^$&-w-$^^
1
FUNCIONES
¡
Y CONCEPTO
Figura 5.7 3a etapa del proceso de diseño
MODELO DE
-i
MANUFACTURA
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Volumen 2
Documentación que resulta del proceso de diseño
La documentación que resulta de! proceso de diseño es un conjunto de dibujos de
ensamble, subensambles, y1 de detalle, procedimientos especiales para la fabricación,
especificaciones de armado,|pruebas, embalaje, transporte ymanipulación, operación,
mantenimiento, yeventualmente información para el retiro del producto cuando alcanza la
obsolescencia.
Adicionalmente la función diseño se hace cargo de preparar la
documentación técnica concerniente al producto para respaldar los servicios comerciales
de la empresa.
La función diseño también puede tener la responsabilidad de desarrollar los
dispositivos de sujeción de as piezas para el maquinado, dispositivos para facilitar el
ensamble, dispositivos para •ealizar pruebas y mediciones. Todo esto para apoyar las
necesidades de la función manufactura
1
DOCUMENTACIÓN TÍPICA GENERADA
DURANTE EL DIS ENO
DIBUJOS DE ENSAMBLE
DIBUJOS DE SUBENSAMBLE
DIBUJOS DE DETALLE
I
:"ffi&w^^
PROCEDIMIENTOS ESPECIALES DE
FABRICACIÓN
ESPECIFICACIONES DE ARMADO
MANUFACTURA
ESPECIFICACIONES DE PRlllEBA
ESPECIFICACIONES DE EMBALAJE
ESPECIFICACIONES DE TRANSPORTE Y
MANIPULACIÓN
INSTRUCCIONES DE OPERACIÓN
ESPECIFIACIONES DE MANTENIMIENTO
ESPECIFIACIONES PARA EÜ RETIRO DEL
PRODUCTO
|
DISEÑO DE HERRAMIENTAS
DISEÑO DE DISPOSITIVOS DE SUJECIÓN
DISEÑO DE DISPOSITIVOS DE ENSAMBLE
OTROS
Figura 5.8 documentación generada durante el diseño
10
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Volumen 2
Ejemplo de un esquema
PARTE- 2.
t.-MOTOR ELÉCTRICO MSOrpm
I
6.-TAMBOR DE ENROLLAMIENTO
'
2r TORMLLO SIN FIN DE UNA ENTRADA
7.- CABLE
3r CORONA OE 10 DIENTES
1
-mzm
8.- POLEA FIJA
4r RUEDA DENTADA
9r POLEA MÓVIL
5r RUEDA DENTADA
11
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Ejemplo de un dibujo de estudio
4 Tornillos
4 Tornillos
HM6X1-20
HM6 xt'-16/
65io.z
f
?£',!'<?
fc5 6/0 (/'•^'•Vy
aíc
12
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Ejemplo de un dibujo de ensamble
¿-
Ot>SI-*V
PRESIÓN EN EL INTERKDfl DEL POSTE 4575 lb/p(g
NOTA
PRESIÓN 0£ CALIBRACIÓN EN EL MANÓMETRO DE LA PRENSA DE
PRUEBAS: 1150 lb/plgz (80 Kg/cm*)
1
(Ditollt g'rfWJo o 90*)
1
1
1
1
1
lSM-7108
IWK-590
AP.OSCLLO
l-lll
WK-389
««OJCLLO
I-IIS
ttliCRTO C* PIAJTICO
|49.28l
1
P.IIOKTE
48.276
AL. PIAttO
A4-IJM
TAPO* ot AJUSTE
VASTA»Q VALV. ALIVIO
WK-5513
WK-3(8
TAPO*
ASIENTO
SM-4CI
cuíapo pe vaiyu-a
S
CHfCX
DESCKirOCM.
INOtCAOOS
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NOM- lOlt
A4-IM4
WA-Í4S
A4-|S«S
DE CÍEME
SM-467
coorao a w i a
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MATERIAL.
NUGA.S.A.
conj. válV7 AUVIo
POSTE
I
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wl*o
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M*] AMTtmo*
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SUA OC RESORTE
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1
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Romo* W.
E. Romo» W.
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-^£3-
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A4-1540
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DISEÑO MECÁNICO
M. en C. JORGE RAMOS WATANAVE
Volumen 2
Ejemplo de un dibujo de subensamble
¿09Z-W
<*U*i CSRO0I074O
CENTRA* LA ROTULA RCCCTO A L» IAP»
INGENIERÍA
| n
PROOUCCION |
I
[ CONTROL DE cALlDAOj
UATCRtAC
NUGA
S.A.
A4-2569
ROTULA SOLDABU
CSRO010740
1
m. loc.
FECHA
ELlU»4>J» ANCUIOS VTVOS
SALVO INDICACIÓN
CONTRARIA.
SUBC. TAPA FIJA-ROTULA
roo
ESP! ANTERIOR
JS1J
3.2
•CCVtAHIOfTO:
14
0-E3- A4-2607
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Volumen 2
Ejemplo de un dibujo de detalle
9tiz-m
CORTE A-A
'OJCO ¡nltnor
I"-14 hpp
29.5 ±0.15
«•'>t 0.9Jfl" (-0/-OOI5
«poso
liurnR óvulos VIVOS
Salvo in&CaCOn
contraria.
15
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Volumen 2
CAPÍTULO 6
DESPLIEGUE DE FUNCIONES DE CALIDAD
(QFD)
1
1
Facüback
1
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QFD
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Study
6.- DESPLIEGUE DE FUNCIONES DE CALIDAD
16
Sustaín
Fcedt>3ck
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Volumen 2
Es claro que un producto de calidad es aquel que satisface los requerimientos y
expectativas de los clientes. Uno de los primeros pasos dentro de, proceso de diseño del
producto consiste en identificar Caramente cuales son estos requerimientos y
1
1
expectativas. La identificación de requerimientos y expectativas se puede hacer de
diferentes maneras; entrevistas personales, entrevistas a distancia, encuestas
cuestionarios, etc. El objetivo inicial consiste en captar información sobre las necesidades
ydeseos de los clientes para que esta sirva de base en el desarrollo de un nuevo
producto ola mejora de uno ya existente. Con frecuencia el mayor problema consiste en
intprnrptar esa
oca ¡nformación
¡ntVim-i'-.^A.^ e
~ ;„i
>_ _ _
interpretar
integrarla en el proceso de diseño.
El despliegue de funciones de calidad (QFD) es una metodología que tiene como
objetivo ¡ntegraoosjej^
]
d/se/_o
Esta metodología se sistematizó originalmente en los astilleros Kobe de Mitsubish
mediados de la década de los 70. En octubre de 1983, Yoji Akao uno de sus creadores,
1
introdujo el QFD en Estados
Unidos de Norteamérica en un breve artículo que apareció
en Quality Progress, revista mensual de American Society for Quality Control. Desde
1
1
entonces se ha venido conso
lidando en la industria norteamericana como la metodología
más poderosa para poner en
relieve los requerimientos de calidad del producto. Aunque
el enfoque más difundido del QFD se refiere al proceso del diseño, esta metodología
trasciende a todas las etapas del desarrollo del producto: diseño, producción, control.
Inclusive, algunos autores preponen al QFD como una excelente metodología para las
empresas que prestan únicamente servicios.
1
pgSSS^,W^^S5wS^SS^^^^
Sg£8Si8S?SgS3^g^ss3&^
CLIENTE
1
-i
QFD
mmmmzmmmmzmsmi
EMPRESA
PROVEEDORA
Figura 6.1 el QFD eslabona las necesidades ydeseos del cliente con la empresa proveedo
17
ra
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Volumen 2
¿qué son las funciones de calidad?
!
Las funciones de calidad son todas las actividades qué contribuyen a formar la
calidad del producto: la p anificación, el diseño, la producción, el control etc.
son
funciones de calidad.
Desplegar las funciones de calidad consiste en poner en relieve las actividades
que deben realizarse para ipgrar un producto de calidad. El QFD se apoya en gráficos
1
para que la ¡nformación relevante que se va generando pueda utilizarse fácilmente
1
durante el proceso de diseño. Por la forma que adquieren, en Estados Unidos de
Norteamérica se conoce alo|s gráficos que resultan del QFD como "quality house" o"casa
de la calidad".
1
Ullman27 señala cuatro aspejtos importantes en torno ala aplicación del QFD:
1. Independientemente de la percepción que el equipo de diseño tiene sobre su
comprensión del problema, debería utilizar el método QFD para todos los proyectos
de diseño mecánico. Con su aplicación, el equipo de diseño se percatará de qué tanto
ignora sobre el problema.!
1
2. Los requerimientos del cliente deben traducirse en metas de diseño mensurables. No
se puede diseñar la puerta de un auto que sea "fácil de abrir cuando no se tiene claro
qué significa "fácil", ¿fácil significa aplicar una fuerza de 20N, ó 40N? La respuesta
debe aclararse antes de ir vertir más tiempo yrecursos en el proceso de diseño.
3. El método QFD se puede japlicar aun problema entero oaun subproblema. El diseño
del mecanismo de una puerta es un subproblema del diseño de un automóvil.
1
4. Es importante ocuparse primero de las necesidades que deben resolverse, ysólo
1
trabajará el diseño. Nuestras capacidades cognitivas generalmente nos conducen a
tratar de interpretar los requerimientos funcionales (lo que debe diseñarse) en
.1
términos de forma (cómo se verá). Estas imágenes nos predisponen a una cierta
después de que esto esa completamente entendido, ocuparse de cómo se verá y
1
18
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Volumen 2
solución y nos bloquean alrededor de ella. El QFD ayuda a superar esta limitación
cognitiva.
Ya que uno de los objetivos del QFD es la mejora de la calidad de los productos, ella
misma como metodología ha estado sujeta, desde su origen, a ciertas mejoras para que
su aplicación sea más simple y más pragmática. No obstante esto, la esencia de los
trabajos iniciales del Dr. Akao prevalecen en las propuestas de autores más recientes que
1
han publicado libros sobre el
QFD. Estos aspectos se pueden resumir como sigue:
^^^SS^^^^^^gjs^^y^
ASPECTOS ESENCIALES DEL QFD
El QFD es una njietodología para planificar el proceso de diseño eslabonando al
cliente con la empresa.
1
Los datos de entrada del proceso de diseño son los requerimientos yexpectativas
de los clientes. Esto significa escuchar la voz del cliente.
Los requerimientos y expectativas de los clientes deben traducirse en metas de
diseño mensurables.
El QFD utiliza gráficos para desplegar información relevante
El QFD permite identificar las herramientas de diseño apropiadas al problema en
proceso de solución.
Figura 6.2 aspectos esenciales del QFD
1
19
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Volumen 2
Para la etapa de comprensión del problema, la metodología del QFD se puede
aplicar en los siguientes seis
pasos:
METODOLOGÍA QFD:
PRIMER PASO
Identificación del cliente(s)
SEGUNDO PASO
determinación de los
requerimientos y expectativas
de los clientes
p»?»^^sjss^Bs^?^s;;sasBs;;y^^^^
TERCER PASO
Determinar la importancia
relativa de los requerimientos y
expectativas de los clientes
^Sg^^i^asft'íg^^if;ara3a^;*gssg?3g$;
CUARTO PASO
Efectuar un estudio
|
comparativo con productos de
la competencia
1
±
QUINTO PASO
Traducir los requerimientos y
expectativas en términos
mensurables de ingeniería
jswííyísssñwíívSííñVíj
I^oíí^wíí^íí^w^^ííííss^:
SEXTO PASO
Establecer metas de diseño
Figura 6.3 los seis pasos del QFD
20
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Volumen 2
primer paso
IDENTIFICACIÓN DEL CLIENTE
La primera tarea del equipo de diseño al aplicar la metodología QFD es la
identificación del cliente. Si los requerimientos yexpectativas del cliente son los datos de
entrada para la aplicación del QFD, es natural que lo primero que debe definirse es a
quién o a quienes se debe considerar como clientes.
Por ejemplo cuando se diseña un juguete; ¿quién es el cliente?, ¿el niño(a) que lo
utilizará oel padre que lo ccjmprará?. En realidad ambos lo son; yno sólo ellos, también
son clientes, el organismo gubernamental que controla los aspectos de seguridad en el
uso de los juguetes y sus materiales, las empresas que lo comercializarán, los
patrocinadores del proyecto, la empresa fabricante, yen general, todas aquellas personas
oentidades que sean afectadas por las decisiones que se tomen durante el proceso de
diseño del producto.
Para Juran un Cliente es "todo aquel que sea impactado por el producto opor el proceso. Los clientes
pueden ser internos o externos.
Cliente externo: son impactados por el producto pero no son miembros de la compañía que lo produce. Los clientes
externos incluyen aquienes compran el producto, instituciones gubernamentales, yal público en general (que pueden
ser impactados por productos inseguros oque dañan el entorno ambiental)
Cliente interno: son impactados por el producto ytambién son miembros de la compañía que lo produce. En general se
les considera como clientes aunque no corresponden exactamente al sentido literal de la palabra cliente."
Algunos productos se pueden diseñar con base a los requerimientos de un sólo cliente
1
'
sin embargo lo más común es que existan varios clientes cuyos requerimientos deberán
identificarse para dirigir los esfuerzos de diseño tomándolos como ejes directores. Lo
21
1
IPN ESIME SEPI
DISEÑO MECÁNICO
M. en C. JORGE RAMOS WATANAVE
Volumen 2
importante es que no sea el equipo de diseño el que suponga cuáles son los
I
requerimientos yexpectativas de los clientes; (apercepción que los integrantes del equipo
de diseño puedan tener sobre el problema probablemente no corresponda a los deseos
*
reales de los clientes.
|
Solamente hasta la década de los 80 comenzó ainvolucrarse ala gente de manufactura y
ensamble como clientes del proceso de diseño. Antes de esto había poca comunicación
entre diseño y producción (manufactura
(
y ensamble) en la mayoría de las compañías,
Era común en esos tiempos de mala comunicación que la función diseño completara un
1
conjunto de dibujos que posteriormente eran virtualmente rediseñados para facilitar la
manufactura. Por ejemplo, Bezier30 reporta que en 1933, la oficina de proyectos de la
1
empresa Renault, en Francia, estaba dividida por medio de canceles con vidrio en dos
1
zonas distintas; en una se encontraba la "aristocracia" que concebía y dibujaba los
vehículos; en la otra, los diseñadores de las herramientas que se requerían en la
producción. La separación no era solamente simbólica; la gente que se ocupaba del
diseño de las herramientas tenía prohibido entrar al área de diseño de vehículos. Más
adelante, la formación de equipos multidisciplinarios de diseño surge como consecuencia
de las ineficiencias que provocaban las barreras entre las distintas funciones de la
empresa.
Day31 recomienda que durante la identificación del cliente se consideren los siguientes
aspectos:
• Determinar el mercado objetivo.- es muy importante hablar con propietarios de
productos similares al que se desea desarrollar y también con los clientes potenciales.
1
• Distribución demográfica.- distribución de edades, nivel de ingresos, estado civil,
ubicación geográfica, posesión de productos similares.
il
Distribución geográfica:-
Las expectativas dependen en gran medida de las
costumbres y del medio ambiente donde se localice el nicho del mercado.
1
22
IPNESIMESEPI
DISEÑO MECÁNICO
M. en C. JORGE RAMOS WATANAVE
Volumen 2
. Las encuestas deben ser realizadas por empresas independientes, la empresa que
realice la encuesta debe asegurar la confidencialidad de la ¡nformación y debe
informarse bien del producto para aprovechar con eficacia el contacto con el cliente.
• Se debe encuestar a gente externa a ¡a organización.- al encuestan a gente de la
propia organización puede dar lugar a respuestas con algún prejuicio.
]
Segundo paso
DETERMINACIÓN DE LOS
REQUERIMIENTOS YEXPECTATIVAS DE LOS CLIENTES
1
Una vez identificados los clientes del proyecto, el siguiente paso consiste en
determinar cuáles son sus requerimientos y expectativas para saber qué es lo debería
1
]
diseñarse:
Es previsible (ver capítulo 3.1) que el cliente-consumidor desee entre otras cosas
que el producto funcione corrjectamente, que sea durable, que su mantenimiento sea fácil,
que se vea atractivo, que tenga incorporadas las últimas tecnologías, y que ofrezca
muchas características, además de que su precio sea correcto.
El cliente-productor desea normalmente que el producto sea fácil de fabricar y
ensamblar, que las tolerancias de fabricación sean las más amplias posibles, que los
medios de producción necesarios (mano de obra, maquinaria, equipo y materiales) estén
disponibles. Que incluya partes estandarizadas y preferentemente componentes que ya
1
se tengan desarrollados. Q.ue se puedan utilizar las instalaciones existentes y los
procesos de fabricación ya dominados. Que se produzca el mínimo de desperdicio y
rechazos de producción. Que no involucre materiales y procesos que causen problemas
ante las leyes ambientales.
1
23
1
'PN ES'ME SEP'
DISEÑ0 MECÁNIC0
M. en C. JORGE RAMOS WATANAVE
Volumen 2
El cliente-comercializlador espera que el producto tenga una gran aceptación en el
mercado, que cumpla todos los requerimientos de los clientes, que se vea atractivo, que
se pueda empacar, transportar, almacenar y exhibir.fácilmente.
1
1
1
El cliente-patrocinador espera que el producto se convierta en un gran negocio
que le reporte utilidades elevadas. Que no tenga que invertir fuertes sumas de dinero y
que por el contrario, pueda obtener altos ingresos. Que el producto logre permanecer por
largo tiempo en el mercado. Que el lapso de desarrollo del producto sea breve.
Los medios utilizados para recopilar la información que refleje los requerimientos
de los clientes puede ser de diferente tipo; entrevistas directas, entrevistas telefónicas,
encuestas, cuestionarios vía correo, clínicas sobre el producto, registro de comentarios
1
]
1
informales, registro de no conformidades de los productos actuales. Lo importante es que
esta información corresponda efectivamente, ycon el lenguaje utilizado por los clientes, a
sus requerimientos y expectativas.
Algunos ejemplos de requerimientos se pueden agrupar como se muestra en la
lista siguiente:
1.- económicos:
•
Precio objetivo de venta
1
•
Costo unitario de fabricacon
•
Gastos de la inversión
1
•
Costos de financiamiento
•
Contratación de expertos
1
24
IPN ESIME SEPI
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Volumen 2
2- funcionales
• Disponibilidad de la tecnología implicada (si se conoce)
•
Medio ambiente de funcionamiento
>
Temperatura
>
Corrosión
>
Humedad
> Exposición luminosa
•
Desempeño funcional
>
Cargas normales
> Cargas pico
> Períodos de servicio/reposo
•
Rendimiento
•
Fiabilidad
> Restricciones legales
•
Durabilidad
> Términos y plazos de garantía
3.- restricciones espaciales
•
Espacios disponibles
• Acometidas de energía, agua, aire comprimido, etc.
•
Accesos para la instalación
•
Accesos para la operación
•
Limitaciones de espacio para el transporte
4.- apariencia
•
tamaño
•
Forma
•
Color
•
Textura
25
M. en C. JORGE RAMOS WATANAVE
IPNESIMESEP1
DISEÑO MECÁNICO
Volumen 2
Empaque
materiales
5- manufacturabilidad
•
Cantidades a fabricar
• Disponibilidad de medios de producción
]
• Disponibilidad de mano de obra calificada
i
• Disponibilidad de materia prima y componentes
1
6.- conservación
1
•
Facilidad de reparación
•
Disponibilidad de refacciones
•
Períodos de mantenimiento
1
7.- restricciones de tipo legal
•
Patentes y derechos de autor
1
•
Restricciones ecológicas
1
8.- restricciones de tiempo
1
•
Tiempo para desarrollo del producto
•
Plazo para el lanzamiento al mercado
• Fechas críticas para elafanee del proyecto
•
Trámites para financiamiento
•
Trámites legales
26
M. en C. JORGE RAMOS WATANAVE
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M. en C. JORGE RAMOS WATANAVE
Volumen 2
tercer paso:
DETERMINAR LA IMPORTANCIA RELATIVA DE LOS REQUERIMIENTOS Y
EXPECTATIVAS DE LOS CLIENTES
No todos los requerimientos yexpectativas del cliente tienen el mismo grado de
1
1
1
1
importancia. Hay algunos cujo cumplimiento es completamente indispensable; sin ellos el
producto no podría considerarse satisfactorio en ningún grado. A este tipo de
requerimientos se les clasifica como obligatorios. Otros en cambio, admiten cierta
flexibilidad, de manera quejsu cumplimiento puede ser únicamente parcial. Si no se
cumplen en su totalidad, el producto puede considerarse aún satisfactorio. Aeste tipo de
requerimientos se les clasifica como deseables. El objetivo en este paso consiste en
ordenar la información yponderar los requerimientos yexpectativas de los clientes para
identificar cuáles son aquellos que entran en la clasificación de obligatorios ycuales en la
de deseables.
La ponderación se puede efectuar de diferentes maneras, sin embargo es útil
contar con un criterio sistemático que permita al equipo de diseño realizar esta tarea con
1
los mejores resultados. El primer paso consiste en separar los requerimientos obligatorios
de los deseables. Alos requerimientos obligatorios se les asignará el mismo grado de
1
prioridad; es decir, todos ellos tienen el mismo nivel de importancia y los esfuerzos del
1
equipo de diseño deberán aplicarse para su cumplimiento total. La verdadera
ponderación se aplica a los requerimientos deseables. Para ello se recomienda la
aplicación de la comparación; por pares; este procedimiento consiste en comparar cada
uno de los requerimientos con el resto. Esta comparación debe hacerse sobre la base de
que cada requerimiento es más importante o menos importante que aquel con el que se
1
compara; por ío tanto, no se
acepta que dos requerimientos tengan el mismo grado de
importancia.
27
IPN ESIME SEPI
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Volumen 2
^mzsmjz^t^^mimmüiwj&mmz
Requerimientos obligatorios
^jmmmmmm®?mmmm8Fm®mim
Requerimientos deseables
ponderación
Figura 6.4 separación de requerimientos en obligatorios ydeseables
Con objeto de que efectivamente la voz del cliente se integre al proceso de diseño,
la identificación de los requerimientos obligatorios ydeseables, así como la ponderación
de los requerimientos deseables se debe realizar siempre en conjunto con el cliente. Sin
1
.1
embargo no es suficiente pacer un listado de necesidades y deseos del cliente, es
necesario entender el porqué e ir a la raíz de cada requerimiento. Por ejemplo, en la
industria automotriz una encuesta entre consumidores reveló el deseo de que en el
interior del automóvil la alfombra "se vea como la alfombra de la casa"; al investigar más
a fondo cuál era la razón de este deseo, se encontró que el asunto no consistía en ver la
alfombra plana, lo que a los consumidores no les gustaba eran las costuras, los traslapes
y los pliegues. Apartir de esto, se desarrollaron las alfombras moldeadas para el interior
de los automóviles.
En el ejemplo que sigue, supóngase que se tienen seis requerimientos deseables
I
identificados con las letras a b, c,...g. el requerimiento a debe compararse con cada uno
de los otros requerimientos. Después el requerimiento b con los otros restantes y así
sucesivamente hasta que todos se han comparado con el resto. El resultado de la
comparación se puede registrar en una matriz como la de la figura 6.5.
La parte principal de la matriz consta de seis renglones y seis columnas. En cada
renglón, un requerimiento se compara con los otros; si el requerimiento es más
importante que aquel con el que se compara, se le asigna un signo (+), si es menos
importante, se le asigna un signo ( - ). El resto de las casillas se anotan con (0). A la
28
IPNESIMESEPI
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Volumen 2
derecha del renglón se anota la suma de signos (+) de cada requerimiento. En el extremo
del renglón, se registra e
requerimientos. Este valor
valor relativo de la importancia de cada uno de los
relativo se calcula dividiendo el total de signos (+) del
requerimiento entre el número total de comparaciones C, y se puede expresar en
porcentaje al multiplicar el resultado por 100.
1
1
Si N es el número de
requerimientos deseables, entonces la cantidad de posibles
comparaciones C es igual a:
C=N(N-1)/2
Entonces la cantidad de comparaciones para el ejemplo de la figura 6.5 será:
1
C=6(6-1)/2=15
1
1
El requerimiento identificado con la letra a, es más importante que los
requerimientos b, c, d, yf, ysólo es menos importante que el requerimiento e. El total de
signos (+) para a, es 4, entonces la importancia relativa Irse calcula con:
1
Ir =(4/15)x100=26.66%
1
_b_
a
_LÍÍ)
+
lr(%)
26.66
b
13.33
0
6.66
+
13.33
+
26.66
13.33
1
Total:
Figura 6 5 ejemplo de ponderación de requerimientos
29
1=15
1=100%
IPN ESIME SEPI
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Volumen 2
Por otra parte, el
requerimiento c sólo tiene mayor importancia que el
requerimiento d; ante los demás fue calificado como menos importante. La suma de
signes (+) sobre el renglón es 1, por lo que la importancia relativa Ir resulta/r=(1/15)x100=6.66%
a y e son los requerimientos deseables más importantes, con una importancia
relativa del 26.66%, en tanto que el requerimiento menos importante es el identificado con
la letra c, con una importancia relativa del 6.66%. los requerimientos b, d, f tienen la
misma importancia relativa del 13.33%. Estos resultados deberán proporcionar bases al
1
1
equipo de diseño para dosificar sus esfuerzos en proporción directa a la importancia
relativa de cada requerimiento.
cuarto paso
ESTUDIO COMPARATIVO (BENCHMARKING) A PRODUCTOS DE LA
COMPETENCIA
Conoce al enemigo yconócete a ti mismo y,
en cien batallas,
no correrásjamás el más mínimo peligro
Sun Tzu35
1
El cuarto paso de la
metodología del QFD consiste en estudiar productos de la
competencia para determinar en qué grado estos productos satisfacen todos los
requerimientos y expectativas de los clientes. En realidad ninguna empresa debería
invertir en el desarrollo de un producto sin conocer a su competencia ytener la seguridad
de que puede ofrecer al mercado un mejor producto. Dos preguntas surgen de inmediato:
¿qué productos evaluar?, ¿qué elementos de comparación utilizar para hacer la
evaluación?.
Salvo raras excepciones, normalmente en el mercado en donde se ha identificado
una necesidad pueden existir uno o varios productos que satisfacen los requerimientos de
los clientes de manera parcial o casi por completo. De entre estos productos, uno o dos
se distinguen porque comparten la mayor parte del mercado, y por esa razón se les
30
IPN ESIME SEPI
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M. en C. JORGE RAMOS WATANAVE
Volumen 2
considera como "productos líderes". El producto líder es aquel que más aceptación tiene
por parte de los consumidores, el que más se vende en el nicho de mercado en el que se
quiere competir porque cumple mejor con sus requerimientos, al que hay que superar
para tener la posibilidad de tener éxito en el mercado. En consecuencia, el estudio
comparativo debe hacerse tomando como referencia a los productos líderes.
1
En las etapas iniciales del desarrollo de un producto cuyo proyecto apenas está en
gestación, se tienen muy pocos elementos como para incluirlo en un proceso de
comparación con productos que ya existen en el mercado. Sería poco objetivo comparar
algo, que apenas está en proceso de clarificación, con productos físicos formados de
materia y que tienen definidas sus características funcionales. En cambio cuando se trata
del rediseño de un producto que ya ha estado a la venta en el mercado, la comparación sí
I
puede llevarse a cabo al mismo nivel de abstracción.
1
1
1
En cuanto a los elementos de comparación necesarios para llevar a cabo la
evaluación, se pueden considerar dos aspectos: los requerimientos expresados por los
clientes pueden ser mensurables o subjetivos. Los requerimientos mensurables son
fácilmente comparables. Por ejemplo si se trata de evaluar la capacidad de varios
sistemas de elevación para cargar una masa de 1500 Kg, es fácil identificar cuales de
estos sistemas cumplen con este requerimiento. En cambio los requerimientos subjetivos
deben evaluarse con ayuda de los mismos clientes. Este tipo de requerimientos no son
directamente mensurables y por lo tanto su evaluación no se basa en una métrica. Por
ejemplo, si el requerimiento se expresa como: "que se instale fácilmente", será mejor que
sean los mismos clientes, en este estado de avance del proyecto, quienes identifiquen
cuales productos de la competencia cumplen mejor con este requerimiento. Para apoyar
la evaluación se puede utilizar algún sistema de calificación, como el siguiente basado en
una escala de 1 a 5, donde:
31
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M. en C. JORGE RAMOS WATANAVE
Volumen 2
SSSSS-^
]
I
1- el diseño no cumple en absoluto con el requerimiento
2- el diseño cumple ligeramente con el requerimiento
3- el diseño cumple medianamente con el requerimiento
4= el diseño cumple casi en su totalidad con el requerimiento
5- el diseño cumple totalmente con el requerimiento
1
1
Aunque esta no es una forma muy refinada de hacer la evaluación, sí proporciona
una buena referencia de cóL los clientes perciben la calidad de los productos de la
competencia. Más adelante, jcuando el avance del proyecto permita que la evaluación se
1
]
]
haga bajo criterios de medición concretos, se volverán a considerar nuevamente las
características de los productos de la competencia. Por el momento será necesario
organizar la información que se ha obtenido hasta ahora:
Los primeros cuatro pasos de la metodología del QFD han permitido captar la voz
del cliente, es decir, hasta
ahora se tiene la información que describe "el qué" del
problema; esta ¡nformación
debe organizarse para poder pasar después "al cómo" a
través de los dos siguientes pasos del proceso.
1
Normalmente el gráfico de despliegue de las funciones de calidad se construye a
partir del listado de requerimientos del cliente el cual se anota en la columna del lado
izquierdo. En este listado se pueden separar los requerimientos obligatorios y los
1
deseables. Enseguida se anota, para los requerimientos deseables, el resultado de la
ponderación que se efectuó 'en el tercer paso de la metodología. En el extremo derecho
i
de la parte horizontal del gráfico, se registra el resultado del estudio comparativo de los
productos de la competencia. Más adelante, la información que se genere durante los
pasos cinco y seis de la metodología se registrará en la parte vertical, para formar una
matriz como se muestra en la figura 6.6
32
IPN ESIME SEPI
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Volumen 2
El cómo
»w*»*^^
8
Listado de requerimientos
jonderación dé
estuc
Requerimientos
2° paso
1
io comparativo de productos
de la competencia
3er paso
4o paso
Voz del cliente (el qué)
1
Figura 6.6 inicio de la construcción del gráfico de despliegue de funciones de calidad
El siguiente ejemplo, traducico y adaptado de uno propuesto por Ullman 33, está basado
en el desarrollo de un "guarda lodos removible" que pueda utilizarse en bicicletas de tipo
montaña. Después de haber realizado una encuesta entre usuarios de este tipo de
bicicletas, el equipo de diseño obtuvo un listado de requerimientos que aparece
ordenado, ponderado y comparado con productos de la competencia. En este caso los
productos de la competencia no son precisamente guarda lodos removibles, ya que como
tal no existían en el mercado, sin embargo para tener una referencia de cómo se resuelve
esta necesidad se tomó al guarda lodos clásico que se instala de manera fija en las
bicicletas convencionales, y al impermeable como productos a evaluar.
33
H
IPN ESIME SEPI
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•'"')
M. en C. JORGE RAMOS WATANAVE
Volumen 2
requerimiento
Importancia relativa %
Guarda lodos clásico
Impermeable
Que proteja al ciclista del agua
Que sea fácil de instalar
Que sea fácil de quitar
Que la Instalación sea rápida
Que se pueda quitar rápidamente
Que se pueda instalar cuando la bicicleta esté^sucia
Que se pueda quitar cuando la bicicleta esté sucia
Que no se maltrate
i
Que no guarde agua
Que no haga ruido
1
I
Que no bambolee
Que no se doble
Que sea durable
1
10
N/A
Que sea ligero
I
Que no se suelte accidentalmente
10
Que se pueda fijar en la mayoría de bicicletas i
Que no interfiera con el ciclista
N/A
J
Que no interfiera con la transmisión
Que no obstruya las luces ni al generador
Que no interfiera con los frenos
Que no interfiera con la canastilla
Que no interfiera con los "diablos*
1
Que tenga apariencia aerodinámica
Que tenga un color popular
Que se desarrolle en un máximo de 3 meses
Que esté en el mercado en 12 meses
Que la inversión de capital sea inferior a US $
15,000
Que elcosto de manufactura sea menor a US $ 3.00
Que se considere una producción de 200,000/ año durante
cinco
años
Que se puedan utilizar las instalaciones actuales
l
# requerimientos obligatorios N/A: no aplicable
/ se ignora el dato
figura 6.7- requerimientos, ponderación ycomparación con productos de la competencia de un guarda
lodos removible
quinto paso
TRADUCCIÓN DE LOS REQUERIMIENTOS YEXPECTATIVAS DE LOS CLIENTES EN
TERM INOS
MENSURABLES DE INGENIERÍA
Este es un paso decisivo en la aplicación de la,metodología del QFD. Ya que en
esencia esta metodología busca integrar los requerimientos del cliente con el proceso de
diseño, ahora se trata de convertir un lenguaje que en alto porcentaje es subjetivo, en
isa
otro que sea concreto y pueda medirse. En algunos casos los requerimientos del cliente
están planteados en términos técnicos perfectamente mensurables, para los cuales no es
34
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Volumen 2
necesario hacer ninguna traducción. En otros casos es necesario escudriñar en el
significado del requerimiento a fin de que se pueda expresar en uno o más términos
mensurables de ingeniería. A estos términos de ingeniería también se les llama
"especificaciones de diseño"
Supóngase que se está diseñando un elemento que debe unirse a un sistema
mecánico mayor, y que uno de los requerimientos del cliente consiste en "que se instale
fácilmente"; como tal, este requerimiento no se puede cuantificar a menos que se exprese
en otros términos: por ejemplo; el número de movimientos necesarios, o la cantidad de
herramientas necesarias, o el tiempo límite para llevar a cabo la instalación. Estos tres
últimos sí son requerimientos que pueden medirse y convertirse, más adelante, en
especificaciones sobre las cuales el equipo de diseño puede trabajar de manera concreta.
Independientemente del
producto de que se trate, se puede intentar una
descomposición del requerimiento "que se instale fácilmente", a fin de encontrar una serie
de términos con los cuales cuantificario: la instalación de un objeto sobre otro implica dos
tipos de esfuerzo: uno mental y otro físico. El esfuerzo mental se realiza antes y durante
•
I
la instalación. Antes de la instalación para comprender el proceso a seguir, y durante ella
para aplicarlo. El esfuerzo físico se realiza principalmente durante la instalación.
Comprensión del proceso
(previo a la instalación)
Esfuerzo mental
Aplicación del proceso
(durante la instalación)
instalar
Ejecución de la instalación
Esfuerzo físico
Figura 6.8- proceso de traducción del requerimiento "instalar"
35
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Volumen 2
Por su parte, "la facilidad"
para realizar algo se puede enfocar al menos desde dos
perspectivas: la cantidad de esfuerzo
»/-»¡Ai--»
con que se lleve a cabo la acción
o trabajo que se tenga que aportar, y la comodidad
Mínimo trabe!- o esfuerzo
empleado
Comodidad para llevar a cabo la
acción
]
1
Figura 6.9 - proceso de traducción del requerimiento "fácilmente"
De esta manera un primer nivel de traducción del requerimiento "que se instale
fácilmente" podría expresarse en los siguientes términos:
]
Primer nivel de traducción:
1
Mínimo esfuerzo mental para entender
el proceso de instalación
1
Requerimiento del cliente
Mínimo esfuerzo mental para llevar a
cabo la instalación
1
Mínimo esfuerzo físico para llevar a
cabo la instalación
La mayor comodidad posible para llevar
a cabo la instalación
1
Figura 6.10 - primer nivel de traducción del requerimiento "que se instale fácilmente"
Aunque el primer nivel de traducción permite obtener cuatro requerimientos más
específicos que el inicial, todavía ninguno es mensurable. Por ejemplo el esfuerzo mental
para entender el proceso de la instalación no es algo que se pueda medir directamente.
Sin embargo puede desmenuzarse, por ejemplo, en el tiempo que se requiere invertir
36
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Volumen 2
para estudiarlo y comprenderlo, y en el grado de escolaridad
figura 6.11 se muestra un segundo nivel de traducción.
mínimo necesario. En la
Segundo nivei de traducción
Primer nivel de traducción
Tiempo necesario de adiestramiento
Mínimo esfuerzo mental para
Grado de escolaridad mínimo necesario
entender el proceso de instalación
Cantidad de personas necesarias para la instalación
Riesgo de accidentes durante la instalación
1
Mínimo esfuerzo mental para llevar a
Precisión de los movimientos corporales
cabo la instalación
1
Uso de herramientas o instrumentos auxiliares
Cantidad de personas necesarias para la instalación
Tiempo necesario para la instalación
]
Peso máximo del objeto
Mínimo esfuerzo físico para llevar a
cabo la instalación
Uso de herramientas o instrumentos auxiliares
Cantidad de movimientos corporales necesarios
Cantidad de personas necesarias para la instalación
]
Peso máximo del objeto
]
Dimensiones del objeto
La mayor comodidad posible para
1
hacer la instalación
Riesgo de accidentes durante la instalación
Uso de herramientas o instrumentos auxiliares
Cantidadde personas necesarias para la instalación
1
Figura 6.11 -segundo nivel de traducción del requerimiento "que se instale fácilmente"
1
•1
37
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Volumen 2
Prácticamente todos
los requerimientos obtenidos en el segundo nivel de
traducción se pueden cuarjtificar. En la siguiente figura se muestran los términos
agrupados que equivaldrían al requerimiento "que se instale fácilmente":
Traducción del requerimiento en
Requerimiento del cliente
términos mensurables
Unidad de medición
iempo necesario de adiestramiento
Escolaridad mínima necesaria
horas
Personas necesarias para instalar
Riesgo de accidentes durante
la
Grado escolar
No de personas
% de probabilidad
nstalación
Que se instale fácilmente
Precisión
de
los
movimientos
m
corporales
liso de herramientas o instrumentos
cantidad
auxiliares
tiempo necesario para instalar
[peso máximo del objeto
Movimientos corporales necesarios
Dimensiones del objeto
horas
N
No de movimientos
mxmxm
Figura 6.12 - traducción del requerimiento "que se instale fácilmente"
Del resultado del ejemplo de traducción de requerimientos hay dos observaciones
que conviene plantear; una se refiere a la cantidad de requerimientos obtenidos; la otra a
la relación que en efecto puedan tener esos requerimientos con el proceso de diseño de
un producto particular.
Ya que el ejemplo desarrollado anteriormente no es específico de algún producto
particular, cabe especular con mucha libertad. Por esta razón los posibles precursores de
"que se instale fácilmente" son diversos y numerosos. Al tratar con un problema
específico es probable que varios de los términos mensurables se pueda descartar antes
de pasarlos a la gráfica de despliegue de funciones de calidad, o bien, que la lista se
tenga que ampliar más. Lo importante de este análisis es que sea exhaustivo, para no
dejar fuera algún aspecto importante, y que de la lista se defina, con ayuda del cliente,
r
cuáles son los términos verdaderamente relevantes.
38
r
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Como complemento a
lo anterior, considérese ahora dos casos para los que se
podría aplicar el requerimien :o "que se instale fácilmente": la instalación de ruedas de
automóvil; en un caso para los autos de competencia "fórmula uno", y en otro para los
autos convencionales tipo turismo. En el primer caso, cuando el auto está en
competencia, el cambio de las cuatro ruedas tiene que poderse hacer en unos cuantos
segundos. El tiempo y la seguridad con que se instalen las ruedas son requisitos
prioritarios. No importa cuantas personas tengan que efectuar el cambio de ruedas,
cuanto tiempo deban entrenarse, oqué medios auxiliares yherramientas especiales haya
que emplear. Lo importante es que el cambio de las cuatro ruedas se haga en 5 ó 6
segundos, que las ruedas queden bien instaladas y que las personas que efectúen el
trabajo se expongan al menor riesgo posible. En el caso del auto de turismo, el cambio de
ruedas (una a la vez) lo debe poder hacer sólo una persona, hombre o mujer, con un
mínimo de entrenamiento, ,y con el menor numero de herramientas y elementos
auxiliares. En uno y otro caso los términos en que se traduce el requerimiento original
"que se instale fácilmente", son diferentes, y este tipo de diferencias deben ser
detectadas oportunamente por el equipo de diseño.
sexto paso
ESTABLECER LAS METAS DE DISEÑO
El sexto y último paso de la metodología del QFD consiste en fijar las metas de
diseño. Cada meta de diseñó debe expresar una característica mensurable que debería
tener el producto, y que se debe alcanzar a través del proceso de diseño
El establecimiento de las metas de diseñóse lleva a cabo tomando en cuenta:
Los requerimientos del cliente
Las características de los productos de la competencia
El valor agregado que se desea imprimir al nuevo producto
p,
39
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Volumen 2
Cuando algunos requerimientos del cliente son suficientemente precisos, se
convierten directamente en metas de diseño. Por ejemplo, si un cliente establece entre
sus requerimientos el valor del desplazamiento o carrera de un pistón hidráulico, el valor
de la máxima presión hidrostática que debe soportar, y la fuerza de empuje mínima
necesaria para mover un mecanismo de carga, se trata de metas de diseño que es
necesario respetar para que el producto tenga las características que de él espera el
cliente. En los tres casos se trata de características mensurables que llevan asociadas
1
1
magnitudes y unidades de medición.
En otros casos, como se ha comentado repetidamente, los requerimientos del
cliente deben someterse a un proceso de traducción y durante éste, surgen los términos
mensurables que dan lugar a la fijación de metas. Sin embargo para asignar el valor a
cada meta, las referencias jse obtienen de las características de los productos de la
1
1
1
competencia. Esto implica por lo general la necesidad de adquirir ejemplos de los
i
productos de la competencia para efectuarles pruebas bajo condiciones similares a las
que se sometería el producto en desarrollo. Si por ejemplo uno de los requerimientos del
cliente consiste en "que se le proporcione una garantía de al menos dos años", y al
efectuar la traducción se encuentra que la resistencia a la corrosión es una característica
que debe considerarse para satisfacer este requerimiento del cliente, deberá pasarse por
1
una serie de pruebas de resistencia a la corrosión en condiciones normalizadas, a los
1
deberán igualarse o superarse con el nuevo producto.
productos líderes de la competencia, con objeto de obtener los valores de referencia que
En muchas ocasiones el equipo de diseño determina que el producto podría llevar
incorporadas algunas características que, aunque no fueron expresadas como
requerimiento por el cliente podrían aumentar el valor agregado al producto. A este
respecto, Noriaki Kano
ha establecido un modelo que divide las características del
producto en tres distintas ca egorías; cada una de ellas tiene efectos diferentes sobre el
consumidor. Las tres categor ías son:
y
40
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Características insatisfactorias: corresponden a lo que debe ser, lo básico, lo
esperado. Son todas aquellas características que el cliente da por descontado
que debe contener el producto, y que si están ausentes, le causan
insatisfacción. Son características que el cliente no solicita porque asume que
deben estar implícitas en el producto y que rutinariamente están presentes en
productos similares. Si un producto con muchas características insatisfactorias
llega al mercado, provocará descontento en los clientes. Si se corrigen todas
]
las características insatisfactorias, el cliente dejará de estar descontento, pero
no estará altamente satisfecho. En el mejor de los casos, se tendrá un estado
de "no insatisfacción" de los clientes. En términos de ingeniería del valor, estas
características básicas corresponden a las funciones del producto. Por ejemplo
una taza para café tiene como funciones básicas: contener al café, poderse
sostener con la mano y restringir la transferencia de calor.
1
1
Características satisfactorias: se conocen también como características
unidimensionales o en línea recta. Son aquellas características que el cliente
desea que contenga el producto, y por lo general son solicitadas por aquel.
Estas características también se conocen como "calidad deseada". Algunos
ejemplos son: mayor capacidad, mayor velocidad, menor precio, etc. estas
atributos que tienden a ser fáciles de medir y por lo tanto
características son
1
son
las
que
se
consideran en los estudios comparativos de mejora
(benchmarking). En otras palabras, las características satisfactorias están
presentes, en mayor o menor medida, en todos los productos competitivos.
Características encantadoras: son aquellas conocidas como atractivas o
excitantes. Son aquellos atributos o características que causan una sorpresa
agradable al cliente cuando la descubre en el producto. Si no están presentes
no causan insatisfacción. Del mismo modo que para las características
j
insatisfactorias, las características encantadoras no son solicitadas por el
cliente, de maners que no será a través de la consulta al cliente como se
pueden
descubrir
Este tipo de atributos deberían ser propuestos y
desarrollados por e equipo de diseño.
na
41
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La figura 6.13 ilustra gráficamente el modelo de Kano. El eje horizontal representa
el grado en que las
características cumplen con sus objetivos. El eje vertical
representa el grado
jde satisfacción del cliente. La curva de la parte inferior
corresponde a las características básicas o insatisfactorias. Su cumplimiento al
100% no produce insatisfacción, pero tampoco satisfacción del cliente. La línea
recta del centro corresponde a las características satisfactorias; la satisfacción del
cliente aumenta en la
1
producto.
La curva
medida en que estas características están presentes en el
de la parte superior corresponde a las características
encantadoras, cuya presencia siempre incrementarán la satisfacción en el cliente.
]
Grado de satisfacción
Encantadoras
(Calidad excitante)
satisfactorias
]
(calidad esperada)
1
Comportamiento real
•
100%
insatisfactorias
(calidad básica)
1
1
sa
figura 6.13 - modelo de Kano
El modelo de Kano que relaciona las características del producto con el grado de
satisfacción del cliente, confrma la importancia de la aplicación de la metodología QFD.
Entre otros aspectos se pued e señalar lo siguiente:
s»
42
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No todas las características del producto tienen la misma importancia para el
cliente.
La estrategia de calidad basada en corregir las características insatisfactorias
no produce cuentes satisfechos.
Una estrategia de calidad que se proponga la satisfacción del cliente debe
basarse en una
eolítica deliberada de búsqueda e identificación de sus
necesidades y deseos.
1
La información generada en los pasos cinco yseis del QFD, debe ahora integrarse
1
al gráfico de despliegue de funciones de calidad. Esta información corresponde ala parte
1
técnica del gráfico, y se ubica en la parte central y se despliega en dirección
descendente. En la parte superior se registran los términos mensurables en que fueron
1
traducidos los requerimientos del cliente (paso 5). En la parte inferior se anotan las metas
de diseño, expresadas mediante los valores y unidades de medición de cada una de las
características técnicas que se pretende obtener mediante el proceso de diseño. En esta
zona del gráfico se puede registrar, a manera de referencia, los valores obtenidos del
estudio comparativo a productos de la competencia. En la zona central del gráfico se
anota la relación que existe entre los requerimientos del cliente y los términos
mensurables. Puede no haber relación, en tal caso el espacio se deja en blanco. También
1
puede haber una fuerte relación o una pequeña relación. Normalmente se utiliza un
1
número o un símbolo para
1
-,35
Ullman
expresar el grado de relación entre los requerimientos,
recomienda utilizar as siguientes cifras:
9 = fuerte relación
3 = mediana relación
1 = poca relación
en blanco = ninguna relación
43
\
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5o paso
Traducción de los requerimientos del cliente
Términos de ingeniería
Listado de requerimientos
¡-•onaeracionjae
estudio comparativo de productos
Requerimientos
Relación entre los requerimientos del cliente
y los términos de ingeniería
2o paso
3er paso
de la competencia
4o paso
]
6o paso
metas de diseño y referencias de la
]
comoetencia
Figura 6.14 - segunda parte de la construcción del gráfico de despliegue de funciones de calidad
]
En la figura 6.15 se muestra un ejemplo del gráfico de despliegue de calidad
desarrollado por Ullman para el caso del guarda lodos removible para la rueda trasera de
bicicletas de montaña.
1
1
•1
44
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Figura 6.15 - ejemplo de un graneo de despliegue de funciones de calidad
La aplicación de la metodología del QFD y la organización de la información
generada, presentada en los gráficos de despliegue de funciones de calidad, debe
permitir la comprensión completa del problema de diseño. En adelante se tendrán las
bases para planificar las siguientes etapas del proceso de desarrollo del producto. Se
tendrán los elementos de juicio, en función de los requerimientos identificados, para
r
i
45
r
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decidir qué tipo de herramientas
de diseño emplear en las siguientes etapas; diseño de
experimentos, diseño para la manufactura y el ensamble, diseño para la fiabilidad, etc.
La siguiente etapa del
proceso de diseño consistirá en la obtención de un concepto
de diseño que satisfaga los requerimientos técnicos definidos durante la aplicación del
QFD. Esta nueva etapa se describe en el capitulo 7de este trabajo.
1
BIBLIOGRAFÍA:
.1
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1
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K , i. \ , i- o
1
46
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NOTAS
I
I
I
I
i
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CURSO DE DISEÑO MECÁNICO
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ANO 2000
VOLUMEN 3
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Volumen 3
CAPÍTULO 7
DISEÑO CONCEPTUAL
1
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y OTROS
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Volumen 3
7.- DISEÑO CONCE
»TUAL
"la creatividad está encadenada por restricciones autoimpuestas"
Russell L. Ackoff
1
En el capítulo 6 se explica el despliegue de funciones de calidad como una
poderosa metodología que permite la comprensión del problema de diseño. Ahora se
trata de aprovechar esa conprensión para generar conceptos de productos que cumplan
1
con los requerimientos de calidad que se identificaron mediante el QFD. Al diseño
conceptual corresponde el cesarrollo de las ¡deas fundamentales del producto.
Un concepto es una ¡dea que puede representarse mediante un esquema, un
croquis, un diagrama, un bosquejo, o un modelo tridimensional aproximado. En otras
palabras, es una abstracción, que se puede representar a diferentes niveles, de algo que
podría convertirse en el futuro en un producto. El concepto describe de manera
aproximada el tipo de tecnología, los principios de funcionamiento y la forma general del
producto. Algunos conceptos se van generando en forma natural a medida que se
desarrolla la metodología del QFD, particularmente por el conocimiento que se tiene de
productos que cumplen con requerimientos semejantes a los que se van identificando. No
es extraño que durante ese
Droceso muchos diseñadores se inclinen por una idea que les
agrada más y comiencen a desarrollarla detalladamente. Sin embargo esta es una
metodología no recomendable que se expresa mejor con el siguiente adagio: "si se
genera una idea es probable que sea una mala idea; si se generan veinte, probablemente
alguna de ellas sea una buena idea".
La fase de diseño conceptual es probablemente la que requiere mayor creatividad
dentro del proceso de diseño. La originalidad de un producto depende de las decisiones
que se tomen en esta fase. Pero el diseño conceptual es importante no sólo por la
originalidad de la solución adoptada; también tiene un impacto significativo en el costo de
producción'. Al respecto, nc sólo es importante considerar el efecto que el proceso de
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Volumen 3
diseño tiene, como un todo, sobre el costo de fabricación del producto, es también
importante notar la forma en
que cada etapa del diseño influye en el costo de fabricación.
Ullman sostiene que del orden del 75% del efecto que tiene el proceso de diseño
en el costo de fabricación corresponde a las dos primeras fases: la relativa a la
determinación de los requerimientos de calidad del producto yal diseño conceptual. El
restante 25% tiene que ver
con la fase de diseño detallado del producto. La figura 7.1
muestra en el eje vertical el
porcentaje del impacto que tiene el proceso de diseño en el
costo de manufactura, mientras que el eje horizontal representa el tiempo necesario para
llevar a cabo el proceso de idiseño. Por lo general la fase de diseño detallado requiere
mayor tiempo para su desarrollo (60 a 80%), comparativamente con las dos primeras
fases, sin embargo el impacto de las dos primeras es verdaderamente alto.
% del efecto sobre el costo de fabricación
100%
50
_
•Tiempo
Determinación de requerimientos '
diseño conceptual
diseño detallado
Figura 7.1 - influencia del diseño conceptual en el costo de manufactura del producto
X
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Volumen 3
El grado en que un
gran medida del concepto
Droducto satisface los requerimientos del cliente depende en
a partir del cual está desarrollado. Un buen concepto puede
tener un desarrollo deficiente a nivel del diseño de detalle, y dar como resultado
producto de mala calidad; pero un mal concepto rara vez se puede convertir en un
un
producto exitoso. La fase de diseño conceptual es relativamente económica, ya que en
términos generales no representa más del 5% del presupuesto de la fase de diseño 36 del
producto, y el tiempo no excede del 15% del tiempo total de desarrollo. Desde las
]
1
perspectivas del costo ydel tiempo empleado en el diseño conceptual, no se justifica que
esta fase se desarrolle de manera incompleta oque simplemente se trabaje apartir de un
solo concepto, y que se pase por alto la exploración del mayor número posible de
opciones.
Algunas situaciones
1
que frenan el buen desarrollo de la etapa del diseño
conceptual se listan a continuación
La consideración de sólo una o dos opciones propuestas por los miembros
1
más participativos del equipo.
La observación descuidada de los conceptos utilizados por la competencia
en productos que han demostrado ser exitosos.
Falta de colaboración y de confianza de los miembros del equipo para
1
implicarse en el desarrollo de conceptos.
•
Ineficacia para¡"aterrizar" soluciones prometedoras.
Ineficacia para [integrar yarmonizar las diferentes categorías de soluciones.
6.1 La creatividad
1
j
Por otra parte, la originalidad de los conceptos proviene de la creatividad y ésta
requiere libertad de pensamiento. La creatividad demanda una actitud que se aparte de la
comodidad de la imitación para buscar y proponer nuevas soluciones. La generación de
ideas oconceptos se basa en habilidades naturales yen la experiencia adquirida.
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Volumen 3
La palabra creatividad deriva del latín creare: crear, hacer algo nuevo, algo que
antes no existía. El número de definiciones que se han dado de la creatividad es muy
elevado. En un simposio sobre este tema 37 los científicos asistentes asociaron al
concepto de creatividad cerca de 400 significaciones diferentes. Los más frecuentes
fueron originalidad, capacidad inventiva, flexibilidad, descubrimiento, cosa extraordinaria,
inteligencia.
]
Un análisis de los diversos hechos creadores evidencia que un descubrimiento
químico, ouna composición poética tienen entre sí más elementos comunes de cuanto se
estaría inclinado a admitir. Estos elementos consisten "en la capacidad de descubrir
relaciones entre experiencias antes no relacionadas, que se manifiestan en nuevos
esquemas mentales, como experiencias, ¡deas yprocesos nuevos"38. Esta capacidad se
encuentra en la base de todo proceso creador y se considera que está al alcance de
1
todos ypuede ser activada en cualquier circunstancia vital. Enseguida se listan algunas
de las características más importantes del pensamiento creador tomadas del libro de
Matussek.
Anticipación: Una de las principales características del pensamiento creador tiene
que ver con la "capacidad de anticiparse a lo que vendrá", saber calibrar la importancia y
peso de una decisión y un descubrimiento, "olfatear", presentir y reconocer mucho antes
que los demás lo que es importante. En este sentido el estudio de la prospectiva toma
1
cada vez mayor importancia en ámbitos académicos relacionados con el diseño.39-40
Fluidez de ideas: en las personas creadoras las ¡deas fluyen, al revés de las no
creadoras, que por lo general piensan rígidamente. El no creador se aferra a lo que acaba
de pensar y se siente satisfecho de no tener que seguir pensando. En los pensadores
creativos, las ideas tienen un flujo continuo. En este camino se ayuda no sólo de la fluidez
de asociaciones, cuya utilicad para un determinado pensamiento percibe con gran
rapidez. También la fluidez de palabras facilita el juego del pensamiento.
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Volumen 3
Flexibilidad: los seres
creadores pueden hacer que sus ideas pasen de un campo-a
otro con rapidez yfrecuencia. Son elementos de la creatividad no sólo las ocurrencias ias
"inspiraciones súbitas", sino el modo de valorarlas. Guildford habla de flexibilidad
adaptiva, solucionados de problemas, y entiende por ella aquella combinación de
impresiones que lleva a la recta solución de un problema. La distingue de la flexibilidad
espontánea que es mucho njás frecuente, yde la cual se trata de sacar provecho apartir
de técnicas como la sinéctica, el método 635, oel brain storming41
Originalidad: los hombres creadores tienen ideas más originales yocurrencias
más sorprendentes que los no creadores. Para ser original hay que mantenerse
distanciado de las corrientes de la moda yrenunciar al aplauso de la mayoría. El hombre
original tiene una especie de'olfato para lo todavía no pensable, despreocupación frente a
las prescripciones ylos tabúes. En cierto modo comienza a reflexionar en el punto en
que los demás dejan de hacerlo.
Capacidad de nuevas definiciones: los hombres creadores reflexionan con mayor
rapidez y facilidad, pasando por encima de "las vinculaciones funcionales". Utilizan los
objetos de una manera nueva y son capaces de poner nuevos nombres a las
experiencias o situaciones antiguas. Sólo cuando se ha comprendido bien una idea, es
decir, cuando se le dan los adjetivos adecuados, puede hablarse, según Kant, de
auténtico conocimiento.
Sensibilidad para detectar los problemas: los creadores pueden "problematizar" las
cosas y los nexos casuales con mayor facilidad que los no creadores. Las personas
indiferentes no piensan creativamente, les falta sensibilidad para los matices y las
diferenciaciones de la realidad. Su fantasía es perezosa.
Matussek42 agrega:
r
i
r
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Volumen 3
.j
"la interconexión entre el talento, lo aprendido ylo planificado es decisiva para el grado de
creatividad. Se habla en es os casos de niveles de creatividad, que se intenta reducir a
categoría por diversos medios.
;|
-j
Un esquema conocido es el de Irving A. Taylor. Según él, el peldaño ínfimo de la
creatividad es el "expresivo". Se apoya.en un hacer espontáneo ylibre, sin cualidades
especiales. Las ¡deas que ocurren en una sesión psicoterapeuta tienen aeste propósito,
el mismo valor demostrativo que los dibujos de niños pequeños. El siguiente nivel es el
"productivo". Aquí ya no se trata sólo de expresar, de reproducir, sino de configurar, de
:-|
modelar, las sensaciones ylas fantasías através de cualidades tanto adquiridas como
innatas. Puede tratarse de una poesía, un cuadro ouna construcción técnica. La libertad
•'1
yla espontaneidad quedan coartadas por el material ylos conocimientos, pero poseen,
en cambio mayor contenido comunicativo. Los otros entienden mejor lo que se quiere
~j
j
decir. Se produce un encuentro en el resultado común. La mayoría de las personas
detienen en este nivel la evolución de su creatividad. El siguiente nivel es, según Taylor,
el inventor odescubridor Se opera con nuevas combinaciones. El medio ambiente, sea
grande o pequeño reacciona con sorpresa. Ni había esperado este resultado ni lo había
considerado posible. En este nivel se insertan todas las invenciones. Nos hallamos en
este mismo principio, pero en un peldaño superior, cuando la invención introduce nuevas
evoluciones. Taylor lo llama innovador. Presupone un conocimiento más profundo de las
conexiones e interrelaciones así como unas cualidades determinadas... el nivel supremo
]
de la creatividad es el emergente. Comprende una creatividad que logra descubrimientos
y resultados absolutamente sorprendentes y desacostumbrados, y que muy pocos
alcanzan. Al principio estos investigadores son comprendidos y seguidos por muy
_
escasas personas, pero luego alcanzan fama y se vuelven fundadores de escuelas y
marcan nuevas direcciones del pensamiento. Esto es aplicable no sólo a los científicos,
de los que serían ejemplos Fjreud, Plank. yEinstein ... no sólo en lo grande, sino también
en lo pequeño pueden comprobarse las más diversas combinaciones de talento, saber,
_
formación, experiencia y creatividad...no habría tanta necesidad de hablar de la creciente
alienación de los hombres, si cada uno de ellos realizara en su vida cotidiana sus
impulsos creadores. Todos y cada uno tienen la oportunidad de configurar autónoma y
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creadoramente su espacio
jvital, por poco llamativo que sea... que su obra sea para los
demás grande opequeña, que abra horizontes sólo para uno opara muchos, es cosa de
poca importancia en el problema de saber realizar algo a partir de las propias
posibilidades. Si cada individuo realiza su potenciai creativo, aumentará el nivel de
creatividad de la generalidad."
1
EMERGENTE
Logra resultados y
mayor nivel de creatividad
descubrimientos
sorprendentes
INNOVADOR
Presupone un conocimiento más
profundo de las conexiones e
interrelaciones
INVENTOR O DESCUBRIDOR
Opera con nuevas combinaciones
1
CONSTRUCTOR
Configura y modela a través de cualidades innatas y
adquiridas
EXPRESIVO
Espontáneo, libre, sin cualidades especiales
1
Figura 7.2 - niveles de creatividad según Taylor
De manera más concreta para el caso del diseño mecánico, y partiendo del hecho
de que algunas personas muestran mayor creatividad que otras, Ullman43 plantea dos
preguntas: ¿cuáles son las características del diseñador creativo? ¿la creatividad se
puede mejorar?
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Volumen 3
Primero explica lo quk debe entenderse por "creatividad". Una solución creativa de
un problema debe cumplir con dos criterios: debe resolver el problema en cuestión ydebe
ser original. La solución del problema implica entenderlo, generar soluciones, evaluarlas
decidir para seleccionar laj mejor, ydeterminar ios pasos siguientes. Por lo tanto la
creatividad es algo más qué proponer buenas ideas. El segundo criterio, la originalidad,
depende del conocimiento jdel diseñador yde la sociedad como un todo. Lo que es
original para una persona póede ser "un asunto ya viejo" para otra. Si alguien que jamás
ha tenido una experiencia cdn la rueda, diseña una, ésta es original para esa persona.
Sin embargo quien califica laj originalidad es la propia sociedad, yes ella la que etiqueta si
una solución o una persona son creativas.
I
En principio todos los humanos tienen la misma estructura cognitiva para la
solución de problemas. Sin embargo ¿porqué algunos ingenieros pueden generar ¡deas
ingeniosas, mientras que otros, quienes pueden ser brillantes para realizar análisis
complejos, no pueden aportar nuevos conceptos, independientemente de qué tanto
esfuerzo hagan para lograrlo? Aunque se está investigando mucho sobre la creatividad,
ésta todavía no ha quedado suficientemente comprendida. La mejor manera de entender
los resultados de las investigaciones sobre la creatividad hasta la fecha, es en base a los
atributos que se relacionan con ella:
~n
• La creatividad yla inteligencia: parece existir poca correlación entre la inteligencia yla
creatividad.
• La creatividad y la capacidad de visualización: los ingenieros creativos tienen buena
capacidad para visualizar-, generar y manipular imágenes visuales en sus cerebros.
Tenemos tres formas para representar la información en nuestras mentes: ¡nformación
semántica (palabras); información gráfica (imágenes visuales); ¡nformación analítica
(ecuaciones o relaciones). Las palabras y las ecuaciones comportan información
seriada. Se entienden por lo general a partir del orden de las palabras y de las
constantes y las variables. Por otro lado, las imágenes visuales comportan
información paralela. Se pueden descomponer de muchas maneras, poniendo
atención sólo en los aspectos que interesan. Si por ejemplo en la figura 7.3, que
10
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Volumen 3
representa el dibujo de
fuselaje y la cola de una avioneta, se puede, mediante la
observación del dibujo, obtener fácilmente ¡nformación sobre la estructura, la
configuración, el tren de aterrizaje, o ¡os detalles de alguna unión particular. Para
describir todo esto medijante palabras se requerirían probablemente, al menos varios
enunciados. Por esta razón los diseñadores tienen tendencia a expresarse mediante
croquis obosquejos, ycpn menos frecuencia mediante textos.
i
i
La experiencia demuestra que aunque hay poca diferencia entre la generalidad de los
individuos en su capacidad para visualizar imágenes simples, la capacidad para
visualizar las imágenes complejas de los dispositivos mecánicos se puede mejorar
con la práctica, mediante la lectura yejecución del dibujo técnico.
]
Figura 7.3 - dibujo de la estructura de una avioneta
• La creatividad y el conocimiento: el modelo del procesamiento de información
implica que los diseñadores comienzan con lo que ya conocen y lo modifican hasta
que se cumple con los requerimientos del problema que se está manejando. En
cada paso que se da en este sendero, el proceso implica pequeños movimientos
que se alejan de lo ya conocido, pero aún estos pequeños movimientos están
anclados en experiencias pasadas. En virtud de que las personas creativas
estructuran ideas nuevas a partir de diseños previos, deben ser capaces de
guardar, en su memoria de largo plazo, una reserva de imágenes de dispositivos
mecánicos. Por lo tanto para lograr aumentar su creatividad, el diseñador debe,
11
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Volumen 3
mediante un trabajo
¡esforzado, adquirir conocimientos de los productos mecánicos
existentes. Adicionalmente, el ser creativo implica la capacidad para evaluar la
viabilidad de las ideas. Sin conocimiento del dominio, no se puede evaluar un
diseño.
La creatividad yla capacidad para manipular soluciones parciales: ya que las
nuevas ideas se originan apartir de la combinación del conocimiento existente, la
capacidad para descomponer y manipular este conocimiento es un atributo
importante de un diseñador creativo. Este atributo, más que cualquiera otro de los
1
mencionados anteriormente, parece reforzarse con el ejercicio.
1
La creatividad yla asunción de riesgos: otro atributo de los ingenieros creativos és
1
posibilidad de cometer un error ode destinar demasiado tiempo aun diseño que
su disposición para iasumir un riesgo intelectual. La angustia que provoca la
probablemente no funcione, es característico de los individuos no creativos. Edison
realizó cientos de pruebas con lámparas luminosas antes de encontrar el filamento
de carbón, yante Ápregunta de a qué atribuía su éxito, se hizo famosa su
respuesta "la genialikad consta de un uno por ciento de inspiración yun noventa y
nueve por ciento de transpiración"44.
La creatividad yel conformismo: la gente creativa tiende aser inconforme. Hay dos
tipos de inconformes, los constructivos, y los obstructivos. Los inconformes
1
constructivos fijan su posición porque piensan que están en lo correcto. Los
inconformes obstructivos fijan su posición sólo por oponerse. Los primeros pueden
aportar una buena ¡dea; los segundos pueden atrasar el avance del diseño.
La creatividad y la técnica: los ingenieros creativos tienen más de una
aproximación a la solución del problema. Si el proceso que siguen inicialmente no
1
\
aporta soluciones, cambian a otras técnicas
\
Para resumir, el diseñador creativo es por lo general una persona de inteligencia
promedio, visionario, tenaz, ¡nconformista constructivo con conocimiento en su dominio, y
con la capacidad para diseccionar problemas en su cerebro. No obstante esto, aún
12
'PN ES'ME SEP'
DISEN0 MECÁNICO
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Volumen 3
aquellos ingenieros que rio tienen una sólida habilidad creativa natural, la pueden
desarrollar con ayuda de buenas técnicas de solución de problemas.
Existen muchas tareas durante.el proceso de diseño que requieren talentos muy
diferentes que los descritos para las personas creativas. El diseño requiere mucha
atención alos detalles yconvenciones, y. demanda herramientas de análisis muy sólidas.
1
Por lo tanto hay muchos diseñadores muy buenos que no son particularmente individuos
creativos; por fortuna, un proyecto de diseño requiere gente con una amplia variedad de
habilidades y talentos.
7.2 Metodología del diseño conceptual
1
:1
]
La metodología en esta fase del proceso de diseño se basa en una estrategia muy
simple: "la estructura o la
forma siguen a la función". Esto quiere decir que antes de
-^-comenzar con la definición de las formas, es necesario tener identificadas todas las
ft^ciones^que^ebe realizar el producto para q^rlsr^d^T^
En otras palabras,^r^eroJde^e~defWrse'e/ qué, ysolamente después eTcómcTÉTr^é
representa a la función, y el cómo~a~]a~fo~rma~o a la estructura. De esta manera, la
metodología de la fase conceptual debe partir de la clarificación de los requerimientos del
cliente, para convertirlos ern un modelo funcional. Apartir de este modelo, que al mismo
tiempo representa el conjunto de funciones que es necesario que realice el producto,
también se puede interpretar como la fragmentación (descomposición funcional) del
problema en su conjunto
i
i
(función global). Una vez definido el modelo funcional, el
siguiente paso consiste en generar conceptos de diseño; es decir, generar las ¡deas con
las cuales se pretende dar solución a cada una de las funciones definidas en el modelo
funcional. El objetivo duran
e la etapa de generación de ideas es lograr el mayor numero
de conceptos con la finalidad de explorar todos los ángulos posibles del problema. El
siguiente paso consiste en. evaluar los conceptos generados con la finalidad de obtener
aquel que mejor cumple con los requerimientos que se identificaron en las etapas previas
del proceso. Al final de esta fase se deberá tener claro un concepto de diseño que servirá
13
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de base para la fase del diseño de detalle. De manera esquemática, la metodología de la
fase conceptual se representa en la figura 7.4
Clarificación de los requerimientos del
cliente
KiKiKSaKK^SSSKÜSEiJi^i^
Definición del modelo funcional
Generación de conceptos
^^^^^^s^SJgsss^fesssssa^j^^^^sggmB^sis^
Evaluación de conceptos
^^fe8^Wg§W88S^SS^85SJ8ga
Concepto de diseño
Figura 7.4 - metodología de lafase de diseño conceptual
14
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7.3 Clarificación de los requerimientos del cliente
La clarificación de los requerimientos del cliente tiene por objetivo establecer el
enlace entre la primera etapa de! proceso de diseño (aplicación del QFD) yla etapa
conceptual. Esto implica la revisión de los resultados de la aplicación del despliegue de
funciones de calidad, yla comprensión completa de las metas de diseño establecidas en
el gráfico del Despliegue de Funciones, de Calidad. La justificación para hacer esta
revisión de especificaciones >y metas de diseño nace de la dinámica que se presenta en la
integración del equipo de diseño durante el desarrollo del producto; es probable que en
esta etapa de diseño conceptual haya integrantes que no participaron anteriormente y
que requieren adquirir conocimiento exacto de los resultados obtenidos hasta este
momento. Si durante el prdceso de revisión se determina que es necesario replantear
algún aspecto de los resultados del QFD, se hace con objeto de no avanzar sin tener
perfectamente clara la comprensión del problema. En este paso el equipo de diseño debe
ser capaz de describir el objetivo del proyecto de manera que incluya la función global de
servicio delproducto e identificar los límites del sistema.
7.3.1.- Función global de servicio del producto
•1
Para el caso del diseño mecánico, una función representa la utilidad oel papel que;
desempeña un elemento o
un conjunto completo (de manera general, un sistema). La
función implica una actividad que realiza oes capaz de realizar el elemento oel conjunto. Por lo tanto la función lleva
implícita una acción; es decir, alguna transformación que se
puede describir en términos
de flujos lógicos de materia, de energía, de información o una
combinación de ellas.
Estado inicial
estado final
^^^^^^jS5!SS^>^i^>>>>3S^^^
Materia (a)
Materia (b)
Energía (a)
Energía (b)
Información (a)
Información (b)
Figura 7.5 - modelo de una función mecánica
15
\
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Las funciones asociadas aflujos de energía se pueden clasificar tanto por el tipo
de energía como por su ajcción en el sistema. En los sistemas mecánicos los tipos
comunes de energía son: mecánica, eléctrica, térmica yfluídica. Cuando estos tipos de
energía fluyen a través de un sistema (figura 7.6), pueden someterse a una
transformación, almacenamiento, conducción, suministro, odisipación.
sistema
Energía en estado inicial.
Mecánica
eléctrica
Térmica
fluídica
Transformar
Almacenar
Conducir
Suministrar
Disipar
.
Energía en estado final:
Mecánica
Eléctrica
Térmica
fluídica
igura 7.6 - función como flujo de energía
Las funciones asociadas con flujos de materia se pueden clasificar en tres tipos:
1.- flujos conservativos, o procesos con conservación de material. En estos
procesos (figura 7.7) el material se manipula para cambiarlo de posición, para elevarlo,
1
sostenerlo, soportarlo, moverlo, trasladarlo, girarlo, guiarlo, etc
sistema
•1
Flujos conservativos de material:
Elevar
•*"1
Sostener
Materia (a)
Mover
Guiar
Trasladar
Posicionar
girar
Figura 7.7- función como flujo conservativo de material
16
Materia (a)
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2.- flujos divergentes- Son procesos en los que el material se divide en dos omás
partes. Algunos términos que describen los procesos divergentes son: desensamblar,
cortar, separar, romper, filtrar, maquinar, etc.
1
1
Figura 7.8 - función como flujo divergente de material
3.- flujos convergentes: son los procesos de ensamblado o de unión de
1
materiales. Algunos términojs que se utilizan para estos procesos son: pegar, unir, soldar,
ensamblar, atornillar, remachar, engrapar, etc.
Material a
giiiMsg^^iaattaiiiija^
Flujos convergentes de material:
Pegar
Material b
:1
Unir
Material c
Ensamblar
Atornillar
Remachar
Material d
soldar
Figura 7.9- función como flujo convergente de material
Las funciones asociadas con flujos de información pueden ser llevadas a cabo a
través de señales mecánicas, eléctricas, o de software. Estas diferentes señales pueden
formar parte de un sistema automático de control o mantener una interfaz con el ser
humano, quien sería el que active en principio la señal.
17
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^m
Flujo de información:
Información de entrada
Señal mecánica
Señal eléctrica
Señal de software
Información de salida
Figura 7.10- función como flujo de información
Por lo general cada producto cumple una ovarias funciones de servicio; de entre
ellas a las más importantes se les denomina funciones globales de servicio, o
simplemente funciones globales. Esto es, funciones que corresponden a la finalidad'de
uso del producto como un todo. Es decir, a la razón por la que el producto debe ser
diseñado yconstruido. Así por ejemplo, la función global de un aparato de radio consiste
en: "cantar y transformar ondas electromagnéticas provenientes de una emisora, en
ondas sonoras".
Una función global de servicio es una acción que debe realizar un
producto para responder a las necesidades del utilizador
Ya que las funciones son esencialmente acciones, su descripción se hace por
medio de verbos en infinitivo acompañados de un complemento yla función global debe
estar descrita en el objetivo del proyecto. La descripción de la función global debe ser
breve pero al mismo tiempo suficientemente clara y específica. Así por ejemplo se
pueden plantear las siguientes funciones globales (en cursivas ysubrayadas) contenidas
en objetivos cada vez más precisos:
"diseñar un vehículo para transportar seres humanos".
"diseñar un vehículopara transportar grupos de hasta 4 seres humanos".
"diseñar un vehículo
Para transportar grupos dé hasta 4 seres humanos sobre la
superficie de la luna".
18
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Es recomendable que para adquirir práctica en la descripción de la función global
se recurra a productos que ya existen y de los cuales se tiene conocimiento de sus
características funcionales. Por ejemplo, si se quisiera describir la función global de
servicio de un torno paralelo, se podría anotar lo siguiente: "diseñar una máquina capaz
de generar, mediante desprendimiento de viruta piezas de metal con formas interina Y
exteriores de revolución"
¡
7.3.2.- límites del sistema
El producto adiseñar, ya sea que se trate de una pieza ode un conjunto complejo
de componentes, debe ser visto como un sistema por medio del cual debe poderse llevar
a cabo la función global prevista. Como ningún sistema se diseña independientemente de
su entorno, deben establecerse los límites entre aquello que se va a diseñar yel entorno
que le rodea y restringe; en particular son importantes aquellos elementos del entorno
que tienen incidencia sobre lia función global.
El entorno de un sistema es el conjunto de los elementos físicos y humanos
(materiales, energía, utilizador, reparador, atmósfera, etc.) que están en relación con el
producto durante su ciclo de vida.
Elemento relacionado con el producto
lemento que notiene relación con el producto
Figura 7.11 - Entorno y límites del sistema
19
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Las funciones de servicio re
entorno.
acionan al producto en estudio con uno o más elementos del
Para satisfacer una necesidad se pueden tener una o más funciones de servicio.
Relación entre el producto y un elemento del entorno:
relación entre el producto y dos elementos del entorno
1
figura 7.12 - funciones de servicio
A manera de ejemplo parcial se pueden mostrar las funciones de servicio de una
cafetera eléctrica; de entre los elementos del entorno se destacan los siguientes:
1
Energía eléctrica
Agua fría
Café molido
Usuario
Café caliente
Figura 7 13- funciones de servicio de una cafetera eléctrica
20
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Las funciones de servicio para la cafetera eléctrica mostradas en la figura 713 se listan a
continuación, sin que el orden de la numeración implique un orden cronológico en que las
funciones tienen lugar:
A1: dosificar el agua fría
A2: dosificar el café molido
]
A3: calentar el agua fría
A4: elaborar el café caliente
A5: conectar la cafetera a la energía eléctrica yencender la cafetera
A6: pasar el agua caliente através del café molido (percolar)
De las funciones de servicio listadas arriba, la A4, denominada "elaborar el café
caliente", es la que da sentido a la existencia del producto llamado cafetera. Esta función
es la que se puede considerar como la función global de servicio. Ninguna de las
]
1j
1
restantes cinco funciones
de servicio expresan por sí mismas la justificación para
emprender el trabajo de diseño tendiente a satisfacer la necesidad. Todas estas
funciones de servicio se corsideran complementarias de la función global.
De lo anterior se desprende que hay diferentes funciones de servicio: una
clasificación que ofrece A. Chevalier ^ es la siguiente:
La función de servicio se clasifica por su naturaleza ypor su importancia:
1
1
|^^^^^^.5g;S{?5Sg>g5^5gS
I
^Sssg
Por su naturaleza
Función de servicio
^m^s&SBmvft^^sa
Por su importancia
n
.1
21
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Asu vez la nat'uraleza de la función de servicio se clasifica en dependencia
de su uso yde la estima que1 provoque:
S^SS8!BB858S88^jgjB!Ssma?
Función de estima
Por ejemplo, para un par de lentes una-función de uso sería:
1
"corregir la visión del usuario".
Mientras que una función de estima sería:
"gustar al
1
1
usuario
Por su parte, la clasificación de las funciones de servicio por su grado de
importancia se separan en función.global, yen funciones complementarias.
1
^m^mmmm^msmm^smm!^
Función global
1
1
Funciones complementarias
Cuando se establecern los límites del sistema es de la mayor importancia, tomar en
cuenta tanto los elementos del entorno que tienen relación con el producto, como el tipo
de relación entre el producto y tales elementos.
Una forma sistemática de proceder es la siguiente:
•
definir los límites del sistema.
• hacer el inventarió de los elementos del entorno que tienen relación con el
sistema.
j
• determinar las funciones de servicio, es decir, el tipo de relación que se
I
requiere entre los elementos del entorno y el sistema para satisfacer la
necesidad.
j, • clasificar las funciones de servicio por su naturaleza e importancia.
22
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1
15
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Volumen 3
• identificar las funciones globales yfas
yl'as complementarias, así como las funciones
de uso y de estima.
7.3.3- Funciones técnicas
funciones de servido
Datos de entrada
datos de salida
Figura 7.14- el sistema como caja negra
através da
COnS'ver
S'e su°° ""^
^ "^
-sparen.e"
através
de la cual se pueda
interior: Para
que ias"s^"*"
funciones™"«*
de servicio
puedn
curnr, es necesario que en e, interior de, sistema ocurran otras función aes
fundones se les llama fundones técnicas.
que
" ""*"^'
""*"""**
que res'uTa'r'ir^3
resulta del trabap conceptual
del proyectista
ydel'°S^^*""
constructor en el marco»"*"*>
de b,
solución de las funciones de servicio.
'
Datos de entrada
c
Figura 7.15-
>
Funciones técnicas
Caja transparente
as funciones técnicas ocurren en el interior del sistema
si:
23
W^fW^'»»-«ÍU.
datos de salida
,PNESIMESEPI
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Volumen 3
¿fc
^ ^S°
Aplicando el principio fundamental dé la metodología del 'Análisis del valor" que
)eflnicióndel(modelo funcional^
consiste en "considerar a un producto como un conjunto de funciones yno como un
1
conjunto de piezas", el siguiente paso consiste en definir el modeio funcional del
producto. Esto es, determinar qué funciones son necesarias para satisfacer la necesidad
1
-del cliente, jerarquizar las diferentes funciones, determinar la relación^"debe haber"
entre ellas, ydescribir esto gráficamente. Para construir el modelo funcional se puede
proceder de manera intuitiva ode manera sistemática. En ambos casos es aconsejable
1
que se desarrolle en equipo como en el resto de actividades del proceso de diseño. Para
proceder de manera sistemática se puede aplicar el método conocido como "Análisis
funcional descendente"
7.4.1.-Análisis funcional descendente
1
El análisis funcional descendente es un método para describir gráficamente las
1
funciones de un sistema. Este método se basa en una sucesión coherente de diagramas.
El análisis se hace de mane, adescendente; es decir, procediendo desde lo más general
1
hasta lo más particular. La fjnción más general es la función global ya partir de ella se
tendrán, en un segundo nivel, las funciones complementarias. Finalmente, en los niveles
que sea necesario, se desgbsarán las funciones técnicas.
7.4.1.1.- principios de representación
La representación gráica se efectúa a partir de "cajas", líneas de flecha con alguna
orientación, y un cierto número de reglas de elaboración.
Cajas.- cada caja representa una parte de la descomposición del problema, y
cada lado de la caja tiene un significado particular.
Flechas.- las flechas establecen relaciones entre las cajas y representan las
¡nterfaces, los retomos, o las restricciones. Cada flecha debe estar
acompañada de Jjna indicación en lenguaje claro, ouna referencia para
raí
entender su naturaleza en una tabla que agrupe estas indicaciones.
24
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Volumen 3
Las principales reglas de elaboración son:
1. Las flechas que entran muestran lo que requiere ia caja para cumplir las
exigencias especificadas en la salida.
2. Los datos de entrada se transforman en datos de salida por la función
expresada en la ca a
3. Los controles rigen la manera en que ocurren las transformaciones
4. Cada flecha que entra oque sale de una caja de un nivel dado, debe volver a
aparecer sobre el c ¡agrama del nivel inferior.
5. Para facilitar la comprensión, no exceder de seis cajas por diagrama.
Controles: ó
denes, presencia de energía, presencia de materia de transformación.
Entradas
Acción sobre las
salidas
entradas
Elemento que realiza la actividad
Fi'gura 7.16.- ejemplo de una caja con sus flechas
Para el ejemplo de la cafetera eléctrica mostrado en la figura 7.13, el diagrama de
mayor nivel que responde a la función global "elaborar café caliente" se muestra a
continuación:
25
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Volumen 3
Orden: "dosificar el agua'
Presencia de energía
orden: "dosificar el café molido"
orden: "calentar el agua"
Energía eléctrica
>• información de estado
Agua fría
(encendido-apagado)
Café molido .
^. café caliente
Cafetera eléctrica
Figura 7.17.- diagrama funcional del mayor nivel para la cafetera eléctrica
1
El diagrama funcional de la figura 7.17 muestra los elementos
producir café caliente; estos
necesarios para
elementos están contenidos en los flujos de materia, energ
la
e ¡nformación:
1
La materia necesaria en la entrada es el agua fría yel café molido; en la salida, la
materia es el café caliente la preparado. Esto corresponde alo que en el párrafo 7.3.1
está definido como flujo convergente de material.
1
En cuanto al flujo de energía se refiere, en la entrada del sistema se tiene energía
eléctrica que deberá transformarse en energía térmica para calentar el agua fría.
Para que la función global se lleve a cabo se requiere ¡nformación al sistema
(controles); estos controles tienen relación con el suministro de energía, con la
dosificación de agua y café molido, así como con la función de "calentar el agua".
Asimismo, el usuario deberá obtener la información desde el sistema de que se encuentra
operando o fuera de operación.
En un primer nivel, la descomposición funcional se realiza a partir de subsistemas
del sistema cafetera eléctrica; estos subsistemas se construyen a partir de las funciones
complementarias a la función global.. Tales funciones complementarias se definieron en el
párrafo 7.3.2 y se identificaron como: "dosificar el agua fría"; "dosificar el café molido";
"calentar el agua fría"; "percolar"; y"conectar la cafetera a la energía eléctrica y encender
ea
ra
26
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Volumen 3
la cafetera". Los diagramas de estos subsistemas ya deben aparecer relacionados
en la
siguiente representación:
1
Orden
agua dosificada
Agua fría
Dosificar el agua
Presencia de energía orden
A
Dosificado^
i
información
¡
encendido-apagado
energía eléctrica
Calentar el agua
1
agua a temperatura
orden
café molido
i
elemento calefactor <
5L_
^
Percolar
Dosificar café
1
dosifícadorJ|
café dosificado
percolador
café elaborado'
figura 7.18.- parte del primer nivel de la descomposición funcional
1
Si el primer nivel de descomposición funcional no cumple con los objetivos
1
deseados, se continúa la descomposición en un segundo nivel. En esta nueva
descomposición funcional se toman los subsistemas representados por cada una de las
cajas del nivel anterior yse cescomponen en las funciones que sean necesarias para que
se satisfaga la función descrita. Por ejemplo, si se considera la función "calentar el agua",
el segundo nivel podría representarse como sigue:
Descomposición de la función "calentar el agua"
Agua dosificada
Presencia de energía
orden
Controlar temperatura
Información de estado
Energía eléctrica
Transformar energía
eléctrica en energía
energía térmica
Transferir energía
térmica al agua
térmica
i
Transformador de energía
Transmisor de calor
Figura 7. 19.- segundo nivel de descomposición funcional
27
agua caliente
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Volumen 3
Nuevamente, si el segundo
1
nivel de descomposición funcional no satisface todavía los
objetivos.del equipo de diseño, se procede a trabajar en un tercer nivel y así
sucesivamente, hasta alcanzar el grado de descomposición funcional satisfactorio Como
es previsible, además de obtener el modelo funcional del producto, este proceso ha
permitido descomponer el problema total en una serie de componentes que se pueden
manejar con mayor facilidad. De esta manera el terreno está preparado para dar el
siguiente paso planteado en la metodología para el diseño conceptual; esto es la
generación de conceptos a¡partir de las funciones que se identificaron en los diferentes
niveles de la descomposición funcional. Hasta aquí se ha evitado involucrar formas o
posibles componentes del pnoducto. En lugar de ello se ha centrado la atención en definir
exclusivamente las funciones necesarias para lograr cumplir con los requerimientos del
cliente.
( 7.5 Generación de conceptos ) fj r^
La generación de conceptos es el tercer^pasoje la metodología del_djsepQ_,
conceptual. La_estrategja a seguir en este punto consiste en generar la mayor cantidad
^ibjeJe£onceptos_Como se ha indicado anteriormente, debe evitarse la te7¡t¡ción de
comenzar a evaluarlos conforme se van generando. Ya sea que se trabaje en forma
individual o en grupo, es irr portante que el proceso creativo se "dispare" libremente y
para ello deben evitarse las condiciones que inhiben a los individuos a proponer sus
ideas. En este punto, la tendencia de los ingenieros, producto de su naturaleza y su
propia formación profesional, a analizar y evaluar de inmediato cada propuesta que
escuchan, deberá contenerse para beneficio del proceso de generación de conceptos.
Hay diferentes maneras de atacar este paso de la metodología. Se puede proceder
en forma intuitiva, bosquejando algunas soluciones y organizándolas para evaluarlas
posteriormente. También se puede proceder aplicando alguna técnica diseñada
específicamente para promojer la aeatividad. De entre ellas se tienen el "brainstorming"
yla sinéctica. Ambas se describen de manera sucinta en los dos párrafos que siguen.
28
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DISEÑO MECÁNICO
M. en C. JORGE RAMOS WATANAVE
Volumen 3
7(T5/ma tormenta de ideas (brainstorming)
Ur^g^Jgsaé.cnJ.cas^ás,cor^cida^ para propiciar la creatividad es la conocida
corr^iorme^üe ideas o lluvia de íc^TleT^^^
~denominaeién-er-iqinakeR4£dl
director de una compañía de
lé§: ^ainstoln:i2HlEsta técnica se atribuye aAlex Osborn,
publicidad, quien en 1938 al analizar las causas por las que
las ¡deas emitidas por sus
colaboradores se bloqueaban con frecuencia desde su
nacimiento encontró que:
1
•>,M^^
Nada es más frustrante para los asistentes a una reunión en la que se
espera que aporten sus ideas, que escuchar el clásico: "si....pero"...
1
1
Apartir de esto, Osborn estableció su método muy simple en dos tiempos:
1er tiempo:
"Deliberar con el único objetivo de obtener una serie de ideas encaminadas a
resolver un problema".
2do tiempo:
"Determinar el valor de las ¡deas yrealizarles mejoras".
El primer tiempo del método es el que se refiere a las sesiones de brainstorminq- y
para ello Osborn estableció cuatro reglas:
|M^~^^
g' y
1a regla:
Se excluye el juicio crítico; la crítica de las ideas se debe reservar para otro
momento.
2a regla:
La imaginación libre es bienvenida;, no importa cuan absurda parezca una idea
deberá ser bien acogida.
3a regla:
se requiere cantidad; entre más ideas se generen, hay más posibilidad de
encontrar buenas ideas
4a regla:
combinar y mejorar las ideas; además de las ideas propias, los participantes son
convocados a mejorar las deas de otros y a efectuar combinaciones entre las ideas
generadas.
O)
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DISEÑO MECÁNICO
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Volumen 3
Es conveniente que el grupo de individuos (cinco aocho personas) seleccionados
para una sesión de brainstonming tenga formaciones diversas. De preferencia debe incluir
apersonas con conocimientos en el área del problema, sin embargo, no es indispensable
que todos, sean expertos en el tema. Los grupos homogéneos adoptan la posición
1
cómoda de no correr el riesgo de equivocarse, tienden aser complacientes yson por lo
general poco creativos.
Aunque el grupo se forrrje sin jerarquías específicas, algún miembro debe asumir las
1
funciones de organización y liderazgo. Sus funciones consisten en asegurar que se
respete el formato yque la reunión no degenere en una discusión de mesa redonda. Uno
1
de los aspectos críticos de la sesión se refiere a la forma en que el líder plantee el
1
problema. Si el planteamiento es demasiado cerrado, las propuestas serán más bien
1
de braistorming dura entre
limitadas. Si el planteamiento es ambiguo, las propuestas serán vagas. Una sesión típica
20 y 30 minutos y sigue una secuencia como la que se
describe a continuación:
1
El líder del grupo explica as reglas a seguir.
1
Plantea el problema a resolver.
En tarjetas dispuestas cerca de cada participante, durante algunos minutos y en
silencio, los miembros del grupo escriben sobre ellas sus primeras ideas (una tarjeta
1
por idea).
Cada participante lee el ¡contenido de sus tarjetas esperando entre cada lectura un
lapso para que en el resto de participantes se estimule la generación de nuevas ideas.
Después de que todos los participantes han leído sus propuestas, se les invita a
obtener combinaciones de las primeras ¡deas.
El líder del grupo reúne todas las tarjetas ylas organiza para su evaluación posterior.
30
-1
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DISEÑO MECÁNICO
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Volumen 3
7.5.2.'- la sinéctica.
La sinéctica (palabra de origen griego que significa "unir), es una técnica de
aeatividad que propone_ejacercamlento ycombinación de elementos en apariencia
heterogéQfips^Se ha observado que durante el razonamiento lógico tradicional se
relacionan elementos de
orden cercano; la práctica de la sinéctica predispone
progresivamente a buscar
relaciones entre elementos de orden lejano, a transformar
nuestra visión del mundo por una visión "naif. Gordon propone "convertir lo insólito en
1
1
familiar y lo familiar en insólito", a desarrollar la habilidad para detectar paralelismo o
conexiones entre tópicos a Darentemente
disimilares. El trabajo creativo se hace bajo
condiciones de relajamiento y de placer: la idea será la "respuesta hedonista de Gordon".
El sentido del humor juega nuevamente un papel relevante en este proceso creativo a
través de lo que Kloester llama la capacidad de disociación de /deas.
1
1
Como en el caso del brainstorming, la sinéctica es una técnica para trabajo
r^n_^upo,_en Jaique no se_jcepjaja_crítica a las propuestas, v en la que ins
particiPáQtexbjjjcjr^
lar una solución creativa aun conjunto de_
j3robJerj).as,_.A diferencia del brainstorming, con la sinéctica se busca llegar
colectivamente a una solución particular, en lugar de obtener un gran número de
posibles soluciones. Una sesión de sinéctica es más prolongada y más
1
demandante que una sesión de brainstorming.
La sinéctica recurre a cuatro tipos de analogía
Los^ participantes ¡maginanqué podría suceder si uno mismo fuera el
_s¡stejDa_Qjina de sus partes que se están diseñando Es el mismo proceso que se
atribuye a Arquímedes al descubrir cómo determinar el volumen de la corona
cincelada ofrecida a,Nerón I, tirano de Siracusa, y que dio origen al principio que
lleva su nombre.
31
IPN ESIME SEPI
DISEÑO MECÁNICO
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Volumen 3
^analogía directa.
£steJip^je_analogía se encuenJr^ctjajdojejD^^
^^.Pfobiema^simLLac. Por ejemplo, las observaciones de Brunel sobre ciertos
moluscos marinos de afamilia de los teredinidae que forman ellos mismos un tubo
al perforar la madera, le produjeron la idea de un cascarón para las construcciones
submarinas; el examen de la piel de los delfines contribuyó a mejorar el diseño de
los torpedos submarinos; los investigadores de la NASA estudiaron el vuelo de las
ardillas voladoras de l^s islas de la Sonda en vista del desarrollo de planeadores
para regresar a los cosmonautas a la atmósfera.
3^ analogía simbólic¿
•1
La analogía simbólica representajafase poética de la búsqueda, en la cual
las imágenes olos símbotosutilizados sirven para asegurar la satisfacción estética
dejos^articipjntes. Un ejemplo; lo "amigable" de unT^orr^doTaT
(4.- analogía fantástica,
CqmpJejnejitaJa^
recurriendo a lo maravilloso o a la
cienciaJicción._De e^sta manera la ¡oludón^la~c^
combinaciones espaciales resultó de una analogía con insectos amaestrados.
7-5"3-{^rnpliacióji^e^
Una de las formas comunes de bloqueo mental para el pensamiento creativo
consiste en estrechar los límites dentro de los cuales se debe ubicar una solución.
7\tguTTa^férnTc;a;siJ£aé~atiy
aumentar los^pjdosjgTj^^
1.- transformación
Con esta técnica sejjusca transformar la búsqueda de una solución de un área a•
_otra. Esto implica con frecuencia, aplicar verbos que de alguna manera, transformarán el
problema. Algunos ejemplos de tales verbos son: magnificar, minimizar, repetir,
reemplazar, endurecer, ablandar, combinar, separar.
32
'PN ES'ME SEP'
DISEÑ0 MECÁN|C0
M. en C. JORGE RAMOS WATANAVE
Volumen 3
2.- estímulos aleatorios
La creatividad se puede disparar mediante estímulos aleatorios de cualquier
origen; esto se puede producir deliberadamente si por ejemplo se abre un diccionario o
algún otro libro yse escoge una palabra al azar, usándola para estimular pensamientos
en relación con el problema que se tiene. Otra alternativa consiste en el uso de una
imagen visual tomada también al azar de alguna revista o al cambiar de canal en la
televisión.
1
1
3.- recurrir al porqué?
Otra manera de extender el espacio de búsqueda consiste en, como hacen los
niños con curiosidad, plantejar una serie de preguntas, una tras otra, del porqué de las
cosas. ¿Porqué se requiere ese dispositivo?, ¿porqué no se puede eliminar?, etc. Puede
1
1
haber varias respuestas a cada pregunta yesto dará lugar a ensanchar rápidamente una
red de preguntas y respuestas, y de este proceso puede surgir inesperadamente una
solución.
7.5.4.- El proceso creativo
Las técnicas descritas en los párrafos anteriores se han desarrollado para activar
el pensamiento creativo. Sin embargo también ocurre que las ¡deas originales, parecen
1
surgir también de manera espontánea, sin el uso de alguna de esas técnicas. La
psicología ha estudiado un gran número de casos de pensamiento creativo entre
científicos, artistas ydiseñadDres. Una experiencia que como la mayoría de la gente ha
vivido, se reporta en personas altamente creativas; ese momento en que surge
súbitamente la solución de un problema en el que se ha venido trabajando; "el momento
en que se enciende el foco".
Esta experiencia creatijva surge en un momento inesperado ydespués de un lapso
en que se estuvo pensando en el problema. Es una situación similar al recuerdo súbito de
un nombre o una palabra que anteriormente, aunque habíamos hecho el esfuerzo, no
habíamos logrado recordar.
33
'™ ESIME SEPI
DISEÑO MECÁNICO
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Volumen 3
Normalmente la iluminación súbita de una idea no ocurre sin un considerable
trabajo de respaldo sobre el problema. Esta iluminación ochispa es sólo el germen de la
idea, yrequiere por lo general, mucho trabajo posterior para convertirla en una solución
adecuada y completa del problema.
Los psicólogos sugieren que existe un patrón en este proceso, que es uña
secuencia: reconocimiento preparación-incubación-iluminación
1
1
1
1
Reconocimiento.- cuando el individuo se percata de la existencia del problema.
i
Preparación.- es la aplicación deliberada de esfuerzo para entender el problema.
Incubación.- es el período de alejamiento en que la mente "digiere" el problema,
propiciando que sea el subconsciente el que trabaje.
1
Iluminación.- es la percepción (frecuentemente súbita) de que ha surgido una ¡dea.
1
Aesta secuencia sigue lo que se denomina verificación, esto es, todo el trabajo
posterior que implica desarrollar y comprobar la validez de la ¡dea.
¿
'7.5.5.racionales,
.los métodos
•
-j
Los métodos racionales son aquellos que se identifican como más próximos al
diseño ^mecánica_Sin embargo, tambiériJüeoe.n_e.l-pr:opós¡.to-de-&e.r.m.i.tü:._de manera?,
sistemática, la generadón de qqqsspíqs.. Estos métodos coinciden en muchos aspectos
con las técnicas de creatividad descritas anteriormente y más que oponerse entre ellas,
se complementan. Algunas personas consideran que los métodos racionales son algo así
como "camisas de fuerza" que limitan la creatividad del diseñador. Otros consideran que
más que camisas de fuerza, deben verse como "chalecos salvavidas" que permiten al
diseñador mantenerse a flote.
34
IPN ESIME SEPI
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Volumen 3
JT5.5.1.- listas de control
Posiblemente el método racional más simple es el conocido como "listas de
control" (checkHsts).JEstecojTsj^^
de aque||0 que se debe
verificaT^compamL4^
se corre el riesgo de olvidar.-Algo
jmportante de las listas de «prol_es_que_,ejc,orej>.a/Lloj^^
proceso al producir un regisjro_deJo_que, debe revisarse. Este rrrétodí tambiérTpermite
que el trabajo se realice en forma grupal yque las actividades se puedan dividir (dos de
los aspectos más importantes en el enfoque moderno del diseño). Un ejemplo de listas de
control tomado de "checklists
and DR"46 de Morikawa se muestra a continuación:
EJEMPLO TÍPICO DE LISTAS DE CONTROL
Condiciones de operación
1. ¿se ha escrito el perfil de todas las condiciones potenciales de operación?
2. ¿se ha escrito el perfil de las regiones donde se usará el producto (ambiente global)?
3. ¿se ha especificado el lugar particular donde se usará el producto (ambiente local)?
¿se han especificado las condiciones de instalación?
•
No restringidas (puede operar bajo cualquier condición externa)
• Protegidas (puede operar en el exterior si se protege de la lluvia yde los rayos solares directos)
•
Interiores
•
Espacio exterior
5.
¿El producto puede ser movido o se requiere investigar métodos para su manipulación?
6.
¿El producto será desplazado sobre la tierra, en subterráneos, sobre el agua, bajo el agua, en el aire,
en el espacio?
¿Se ha evaluado el impacto de los siguientes parámetros ambientales?
Temperatura (alta, baja normal)
|
Cambios de temperatura (graduales, rápidos)
Ciclo de temperatura (día y noche)
r
Humedad (humedad norma y temperatura/ ciclo de humedad)
Presión atmosférica (baja, alta)
Cambios de la presión atmosférica (gradual, rápido)
Cambios del medio ambiente (aire o agua), incluyendo el movimiento relativo con el producto, tales
como la fuerza del viento
r
r
35
r
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Volumen 3
Lluvia, nieve, gotas de agua, rocío de agua, chorro de agua, granizo, oleaje, flujos de agua
contenido de humedad.
1
Radiación (solary otras), radiación ionizada
Agua marina, rocío salino! bióxido de azufre, bióxido de nitrógeno, ozono, hidrocarburos orgánicos,
amonia.
Tierra, polvo, suciedad
1
Vibraciones cíclicas (ondas sinusoides, saltos)
Vibraciones aleatorias
Impactos
1
Caída libre
Rodado, lanzado, derrapes
1
1
1
Vibraciones sónicas
Aceleración (concéntrica o lineal)
J
Interferencias eléctricas omagnéticas (campo eléctrico, campo magnético)
Microorganismos, animales, plantas,
Cualquier combinación anterior
Efectos sobre el producto
1
1. Alta temperatura
Envejecimiento térmico (oxidación, agrietamiento, reacciones químicas)
1
Ablandamiento, fusión
1
Baja viscosidad, elongación
Sublimación, vaporización
Baja temperatura
Fragilidad, congelamiento
Aumento de viscosidad
Pérdida de resistencia mecánica
Contracción física
Ita humedad
absorción o adherencia de agua
hinchazón
pérdida de resistencia mecánica
reacciones químicas, corrosión
electrólisis, pérdida de aislamiento
36
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Volumen 3
4.
baja humedad
pérdida de humedad (fragi ¡dad)
pérdida de resistencia mecánica
contracción física
incremento de la fricción en piezas en movimiento
5.
alta presión
compresión, distorsión
6.
baja presión
incremento del ozono y del efecto corona
reducción en efectos de enfriamiento
7.
luz solar
deterioro superficial
fragilidad
incremento del ozono
incremento del calor diferencial (como entre los lados expuesto yoculto de los satélites)
decoloración
esfuerzo mecánico diferencial
arena, polvo, escombros
pérdidas por fricción
adherencia
aislante térmico
partículas cargadas
obstrucción
9. atmósfera química
corrosión
electrólisis
deterioro superficial
aumento de la conductividad
aumento de resistencia entre materiales y puntos de contacto
1
10. viento
fatiga
obstrucción
pérdidas por fricción
vibración inducida
37
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Volumen 3
11. lluvia
absorción de agua
1
choque térmico
erosión
corrosión
12. granizo
pérdida por fricción
choque térmico
1
distorsión mecánica
13. nieve/ hielo
carga mecánica
absorción de humedad
choque térmico
14
cambio brusco de temperatura
choque térmico
1
impacto del incremento de diferencial de calor
15
ozono
oxidación rápida
]
fragilidad (en particularen hules)
reducción de electricidad estática
16. aceleración constante, vibración, impacto, saltos
esfuerzo mecánico
1
1
1
fatiga
resonancia
pruebas ambientales
1. ¿los contenedores parja las pruebas son suficientemente grandes para soportar alas probetas?
2. ¿Se han efectuado mediciones de temperatura y distribución de humedad a los contenedores
vacíos para asegurarse de que se encuentran dentro de los rangos especificados?
3. ¿se han calibrado los nanómetros y los termómetros conforme a las normas? ¿el margen de
error es aceptable?
4. ¿Se ha verificado la pi reza del agua del deshumidificador? ¿se han cambiado los filtros como
lo marcan las normas?
5. ¿el agua usada en los contenedores de pruebas de humedad cumple con las normas
aplicables?
BH>
6. ¿los cambios de temperatura de los contenedores se pueden controlar como se requiera?
38
IPN ESIME SEPI
DISEÑO MECÁNICO
M. en C. JORGE RAMOS WATANAVE
Volumen 3
7. ¿los contenedores tienen garantía de Habilidad?
8. ¿los contenedores tienen una estructura a prueba de fallas?
9. ¿el PH del agua usada en los contenedores de prueba cumple con las normas aplicables?
10. ¿los entrepaños de los contenedores han sido contaminados de materia volátil de probetas
anteriores?
11. ¿se han tomado las medidas de seguridad necesarias aun en el caso de explosión del
contenedor?
¡
12. ¿los contenedores reciben mantenimiento por contrato?
1
1
.1
13. ¿se han establecido las medidas de seguridad necesarias para los casos de fugas de gases
tóxicos de una atmósfera corrosiva del contenedor?
14. ¿los soportes que sostienen las probetas poseen suficiente resistencia estructural, resistencia a
la temperatura y resistencia a la humedad? ¿son adecuados desde el punto de vista de
conductividad del calor?
15. ¿las probetas se han fijado de manera que no se interfieran entre ellas el flujo de aire?
16. ¿si se requiere aplican una carga eléctrica en el contenedor, los cables poseen una resistencia
amplia a la temperatura, humedad, y corrosión?
1
17. ¿si se requiere aplicar una descarga eléctrica en el contenedor, se ha instalado un aislante
acústico par prevenir la inducción de ruido externo?
f
1
18. ¿si se ha instalado dispositivos activos, están colocados de manera que no se produzca
resonancia desde otro dispositivo?
19. ¿si se han apilado dos contenedores para ahorrar espacio, se han considerado medidas
antivibratorias?
20. ¿el dispositivo de pruebas de vibración se ha calibrado para las mediciones de forma de onda,
frecuencia, y amplitud?
21. ¿los dispositivos para soportar las probetas en las pruebas de vibración están construidos para
transmitir de manera confiable las vibraciones desde su fuente?
22. ¿el dispositivo de pruebas de vibración puede soportar las probetas más grandes ypesadas?
23. ¿la frecuencia general del dispositivo responde dentro del rango especificado?
24. ¿el dispositivo de pruebas de vibración se ha instalado de manera que las vibraciones yruidos
externos queden aislados?
25. ¿se ha instalado una protección acústica para prevenir la inducción de ruido extemo en el caso
en que se aplique una carga eléctrica durante la prueba de vibración?
26. ¿en pruebas de resonancia de onda senoidal se han'tomado precauciones para asegurar que
en los puntos de resonancia los sensores son monitoreados dentro de los rangos
especificados?
39
IPN ESIME SEPI
DISEÑO MECÁNICO
M. en C. JORGE RAMOS WATANAVE
Volumen 3
Pruebas al personal
1. ¿el personal de pruebas ha sido instruido ampliamente?
1
2. ¿el personal de pruebas se ha percatado que algunas pruebas ambientales son de larga
duración?
3. Las pruebas ambientales requieren procedimientos estrictos que deben permitir mejoras en los
]
productos, ¿el personal ha sido adecuadamente entrenado para trabajar bajo estas condiciones
demandantes?
4. ¿el personal de pruebas verifica continuamente las peores condiciones de operación ylos usos
incorrectos a que se puede someter el producto?
1
5. ¿el personal de pruebas está entrenado para dar mantenimiento al equipo de pruebas ypara
actuar en caso de alguna avería?
I
6. ¿el personal de pruebas sabe cómo hacer un registro eficiente de pruebas?
7. ¿el personal de pruebas está enterado de las normas de pruebas?
7.5.5.2.- matrices mqrfológica§_
^
-
¡
J[s_^nJie^ho_qu£^^
diseños de nueva creación se constituyen a
rJartirjJejjna variación gjT]OQ]fjcadón_d£_pr^uctos o máq^inas_y_a_exjs^^
1
jjarte también es frecuente duejgs_con^^
de productos completamente novedosos.
j£variaciójMte con
en el proceso
^d^ise^y_e3-UQaJorm_a_de activar el pensamiento cjeaiivou En particular la creatividad"
se puede ver como un nuevo ordenamiento o una nueva combinación de elementos ya
existentes. Esto es tan potencialmente fructífero que aún con pocos elementos se puede
lograr un gran número de diferentes opciones. Por ejemplo, un simple análisis de las
posibles formas que se pueden obtener acomodando figuras cuadradas con sus lados
adyacentes, daría el resultado siguiente 41:
40
IPN ESIME SEPI
DISEÑO MECÁNICO
M. en C. JORGE
Volumen 3
Cantidad de cuadrados
cantidad de formas distintas
2
1
3
2
4
5
5
12
6
35
7
108
8
369
16
13079255
Como se puede observar, el número de posibles combinaciones se vuelve
rápidamente una cantidad muy grande. Este fenómeno es aprovechado por el método de
matrices morfológicas, por lo cual éste es uno de los más populares entre los diseñadores
para la generación de conceptos.
La morfología es_el estudio de la forma yde sus transformaciones. De manera que
las matrices morfológicas permiten la búsqueda de nuevas formas de conceptos de.
_diseño_J_a matriz morfológica se construye a partir de dos entradas: en la columna del
lado izquierdo se anotan las func¡onexguJe„s.e_r_e^ujererLrealizar en el producto (el qué);
sobre las diferentes filas seregistran las propuestas de soluciáa.(BLcóri¡o)_c^nJas que se
_coQsjd£La^u^sj5_pjj.^
part¡r de aj|r se
efectúan combinaciones para obtener nuevos conceptos.
i
I
I
a
Es conveniente que as funciones tengan el mismo nivel de generalidad.
ejemplo, se puede construir
Por
una matriz morfológica para las funciones de servicio y las
correspondientes a cada uno de los subsistemas del sistema general. El lenguaje
utilizado para describir las diferentes propuestas puede ser semántico, gráfico, o una
combinación de ambos. La figura 7.20 muestra un ejemplo en el que la matriz se ha
construido utilizando solamente lenguaje semántico para el caso de un montacargas. En
este ejemplo se trata de encontrar soluciones diferentes a las de los montacargas
41
IPN ESIME SEPI
DISEÑO MECÁNICO
M. en C. JORGE RAMOS WATANAVE
Volumen 3
convencionales. Para ello se han agrupado una serie de ocho funciones que están
listadas en la columna de la izquierda. En las diferentes columnas se han anotado entre
tres ycinco propuestas para cada función. La cantidad de posibles combinaciones que se
pueden lograr con las propuestas de esta matriz alcanza la cifra de: 5x4X5x5X3X3x4x5= 90,000.
Por supuesto que muchas de estas combinaciones no son viables ni prácticas, sin
embargo la posibilidad de obtener una solución diferente que la de los montacargas
convencionales se amplía enormemente.
Función
a
b
c
d
e
ruedas
cadena de oruga
colchón de aire
correderas
patas articuladas
Impulsar el vehículo
ruedas motrices
empuje de aire
cable
inducción lineal
Suministrar energía
eléctrica
'
petróleo
diesel
gas
vapor
¡
bandas
cadenas
hidráulico
cables
Soportar el vehículo
Transmitir movimiento
engranes
íl
Dirigir movimiento
ruedas giratorias
empuje de aire
rieles
Parar vehículo
frenos
empuje en reversa
trinquete
Elevar carga
gato hidráulico
piñón cremallera
tornillo-tuerca
cadena
Operar vehículo
sentado al frente
sentado atrás
parado
caminando
1
1
control remoto
!
Figura 7.20.- ejemplo de mí atriz morfológica p<ara montacargas
En la figura 7.21 se muestra un ejemplo de una matriz morfológica tomada de Nigel
Cross "Engineering Design Methods", para una cosechadora de papa. Los recuadros
sombreados son una posible combinación de subsoluciones. Aquí se utilizan en la
medida de lo posible, representaciones gráficas de las diferentes soluciones con las que
se podría resolver cada función. Obsérvese que para la función "separar piedras" se
están considerando dos soiuciones.
Esto sugiere que probablemente cada una de ellas
42
IPN ESIME SEPI
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M. en C. JORGE RAMOS WATANAVE
Volumen 3
no es suficiente por sí misma; o bien , que la descomposición funcional requiere hacerse
de manera más exhaustiva.
1
1
1
1
1
1
Combipaíton pl principies
1
.1
1
figura 7.21.- ejemplo de matriz morfológica para cosechadoras de papas (fuente: Nigei cross)
En la figura 7.22 el ejemplo de matriz morfológica corresponde a un "posicionador
para soldadura". Estos dispositivos sirven para sostener, ubicar y mover piezas que
deben unirse mediante soldadura. La matriz está elaborada con palabras y algunos
esquemas que refuerzan la idea. Una posible solución corresponde a la combinación de
subsoluciones unidas con
la línea quebrada. Durante el desarrollo del proyecto se
encontró que algunas subsoluciones podrían tener configuraciones alternas. Por ejemplo
para la función
"permitir movimiento
basculante" (enable tilting movement), se
desarrollaron los conceptos de la figura 7.23.
43
IPN ESIME SEPI
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Volumen 3
Figura 7.22.- ejemplo de matriz morfológica de un posicionador para soldadura
Ccwxrot
Nota-.
Iwnclion*
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©1
15
•I-*
T*chntC*<
«boul •quW va*w*
(w«*k poi'ntij
function 3. II
(Function 3.».. 3.21
Ovarall rwk orcto*
figura 7.23.- conceptos para la función "permitir movimiento basculante" (fuente: Nigel Cross)
El siguiente ejemplo muestra un análisis morfológico de un vehículo de tres ruedas
I
para el mantenimiento de jardines. En este caso las diferentes opciones se han generado
a partir de diferentes configuraciones de cuatro elementos: motor; dos ruedas motrices;
44
IPNESIMESEPI
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Volumen 3
una rueda libre yel operadojr. En la parte final, la variante consiste en considerar
1
ruedas; dos motrices y dos libres.
1
1
I
íl,
1
1
1
ñ
i
m
h i
ii
K
a
:s
í
f4
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I *
45
cuatro
IPN ESIME SEPI
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Volumen 3
lexrfh.
1
1
a
1
1
1
1
1
1
Bbt-kiokuds.
<#:<#*>
figura 7.24.- análisis
morfológico de un vehículo para mantenimiento de jardines
(fuente: Nigel Cross)
En la figura 7.25 se
muestra el ejemplo del desarrollo de conceptos para tres
funciones que debe realizar un martillo para clavar clavos. El ejemplo está tomado de
Ulrich y Eppinger. En él se muestra una matriz morfológica en donde las funciones están
anotadas en la primera fila, y los conceptos para cada función están anotados en las
columnas. En la parte inferior,, se muestran los croquis de tres posibles soluciones para la
combinación de subsoluciones: "motor rotatorio con transmisión" para convertir la energía
eléctrica en energía de translación; "resorte" para acumular energía; "un sólo impacto"
para transmitir la energía de translación al clavo.
46
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Volumen 3
Convert
Electrical Energy to
Translatlonal Energy
Apply
Accumulate
Translational
Energy
Energy to Nail
<//y<y.
S
figura 7.25.- desarrollo de tres conceptos a partir de una combinación de subsoluciones
(fuente: Ulrich y Eppinger)
Otras fuentes para obtener ideas durante la etapa de generación de conceptos son
los catálogos de productos industriales, las patentes, revistas especializadas, etc. algunos
libros como "Practical studies in Systematic Design"48 de Hubka, Andreasen y Eder
contienen ejemplos interesantes ydetallados del desarrollo de conceptos a través del uso
de matrices morfológicas, qsquematización, y definición preliminar de las formas y las
dimensiones principales.
47
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DISEÑO MECÁNICO
M. en C JORGE RAMOS WATANAVE
•^Volumen 3
7.6 evaluación de coiiceptos
La evaluación de conceptos es la parte final de la fase de diseño conceptual ~Su
J>bjeJiyo_cmsjj5^^
generaron Pje^iamenta Lajjneta consiste en invertir la menor clrñida~d de recursos para
^ddjr_Gual-es.el_cpjTcepto idóne^queepja^tapade diseño de detalle se^delaTrdíaTá
por_completo hasta_c.Qrjyertirlo en un producto^ definTdo7~EI ma^o7~p7oblema de~~la~
evaluación sedebe al escaso grado de definición de los conceptos; ya que a este nivel se
1
encuentran expresados en forma poco detallada.
Tipo de comparación
técnica
base de la comparación
Conjunto de conceptos
1
1
experiencia
1
absoluta
Disponibilidad tecnológica
estado del arte
y requerimientos del cliente
relativa
Matriz de decisión
Concepto seleccionado
figura 7.26.- técnicas para la evaluación de conceptos
48
'PN ES'ME SEP'
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Volumen 3
¿Cómo proceder para identificar el mejor concepto de diseño si a este nivel se
tienen escasos elementos de comparación?. Ullman propone una metodología que
consiste de cuatro diferentes técnicas. Estas técnicas aparecen anotadas en la figura
7.26 y se describen con detalle en los párrafos siguientes, sin embargo es necesario
comenzar definiendo el término "evaluación":
t
Conforme a los fines que se persiguen en esta fase del proceso, la evaluación
implica dos acciones íntimamente relacionadas: comparación y toma de decisiones. Para
poder decidir cual es el mejor concepto es necesario someter a cada concepto generado,
auna comparación contra jalguna referencia. Para llevar acabo la comparación és
necesario que los conceptos estén expresados en el mismo nivel de abstracción.
Proceso de evaluación
comparación
Toma de decisiones
Figura 7.27.- proceso de evaluación
Por ejemplo, si para ula restricción espacial se tiene un concepto definido por una
altura de 200mm, y por otra parte otro concepto definido de manera incompleta como
"corto", la comparación es imposible ya que estos conceptos están definidos en diferentes
lenguajes (números y letras)', y en diferentes niveles de abstracción (uno muy concreto
contra el otro que es completamente abstracto,'
A mayor conocimiento del concepto, se tendrán mejores bases para tomar
decisiones. Sin embargo, aún en áreas bien conocidas puede ocurrir que durante el
refinamiento de un concepto surjan algunos factores imprevistos.
49
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Volumen 3
Hay dos tipos de comparaciones dependiendo de qué se tome como referencia. Sf
la referencia consiste de un conjunto de requerimientos, la comparación es absoluta] si
los conceptos se comparan entre sí, la comparación es relativa
La comparación se efectúa
entre los propios conceptos
, Figura 7.28.- tipos de comparación
Como se señala en jla figura 7.26, las tres primeras técnicas de evaluación se
1
1
basan en procesos absolutos de comparación; la cuarta se basa en el tipo de
comparación relativa.
7.6.1.- evaluación basada en la factibilidad del concepto
La primera impresión que produce un concepto en los integrantes del equipo de
diseño se puede ubicar en una de las tres siguientes reacciones: (1) no es factible, no
funciona; (2) tal vez podría funcionar si se hacen algunos ajustes; (3) es muy factible.
Por lo general estos primeros juicios se basan en la experiencia del diseñador en
I•
los conocimientos que ha acumulado
durante su vida profesional, en pocas palabras, en
1
su "colmillo". Algunas implicaciones que tienen estas primeras reacciones se describen
en los siguientes párrafos:
1.- El concepto no ,es factible.- antes de desechar un concepto es conveniente
identificar las causas que motivan su rechazo dando respuesta a la pregunta: ¿porqué no
es factible?. Las causas pueden ser diversas; por ejemplo, se puede tener la claridad de
50
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Volumen 3
que tecnológicamente no es factible. Otra causa puede ser que a primera vista no se
cumplen los requerimientos
del cliente. También se puede deber a que el concepto es
muy diferente a la manera
en que se resuelve "normalmente" el problema. O bien, se
trata de algo que noes original y no vale la pena de tomarse en cuenta.
En cuanto a los conceptos "diferentes" a lo normal, es frecuente que la mayoría de
los consumidores prefieran, para algunos tipos de productos, mejoras, más que
1
soluciones completamente novedosas. El "temor al cambio" se manifiesta en muchos
aspectos de la vida del ser humano, entre ellos cuando tiene que decidir la compra de un
1
producto del que no posee suficientes antecedentes para asegurarse de que funcionará
bien. Por lo general el ser humano desarrolla hábitos, costumbres y tradiciones, y se
1
inclina más por lo que ha probado que funciona y no por lo que le es desconocido. El
hombre "común" sigue todos los días la misma ruta al trabajo, fuma la misma marca de
]
cigarrillos, usa un cierto esti
]
o de ropa, frecuenta a un mismo grupo de amistades, realiza
sus actividades día con día en horarios establecidos, y por supuesto, compra siguiendo
los patrones que ha desarrollado durante su vida. Esta tendencia a lo tradicional también
la tienen los diseñadores, y no es algo del todo reprochable cuando los conceptos
1
tradicionales han probado que funcionan bien. Sin embargo, es evidente que también
1
confundir por mal concepto uno que potencialmente puede ofrecer cambios positivos
constituye un obstáculo para la innovación, por lo cual se debe tener cuidado de no
j
importantes. Las normas y conceptos que se establecen en las empresas deben
1
acatarse, pero también deben cuestionarse de vez en cuando. El camino más corto a la
obsolescencia se encuentra haciendo las cosas por costumbre.
1
Por otra parte, hay Droductos cuyos consumidores buscan la originalidad, y su
éxito se basa precisamente en el hecho desque son diferentes a lo que ya existe.
i
,-
2.- factibilidad condicional.- en ocasiones se' considera que el concepto podría
funcionar a condición de que algo suceda. Por ejemplo, que se pueda tener acceso a la
I
tecnología implicada, que se logre obtener cierta ¡nformación necesaria, o que pueda
desarrollarse algún componente del producto.
51
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Volumen 3
3.- concepto digno de consideración.- son aquellos conceptos que de entrada
nos-parecen que reúnen las características necesarias para pasar esta primera técnica de<
evaluación. Aquí juegan un papel esencial los conocimientos yexperiencia del diseñador
sin ellos no es posible estructurar un juicio coherente con las características del problema
a resolver.
7.6.2.- evaluación basada en la disponibilidad de la tecnología
La segunda técnica de evaluación tiene el objetivo de determinar si la tecnología
implicada en el concepto está (1) desarrollada ymadura; (2) disponible; (3) al alcance
•1
1
]
1
para su utilización.
Si la tecnología implicada formará parte del producto, esta tecnología debe estar
suficientemente desarrollada ymadura, con objeto de no caer en la situación de que sea
la investigación sobre la tecnología la que se convierta en el objetivo del proyecto. Por lo
general los proyectos de diseño tienen límites temporales para su desarrollo, y estos
límites tienden a ser cada vez más cortos. Por otra parte, la competencia obliga a estar
atentos a detectar las oportunidades para incorporar nuevas tecnologías en los productos
1
a partir de conceptos prometedores. Esto puede motivar la inversión en esfuerzos de
1
se trata de otro proyecto y no del desarrollo del producto.
1
investigación sobre tecnologías no desarrolladas oinmaduras, a partir de la base de que
Puede ocurrir que la tecnología esté desarrollada y madura pero que no esté
disponible porque los derechos sobre su uso los posee una empresa de la competencia
que no está dispuesta a compartirlos para su explotación. Puede tratarse de una
tecnología de uso reservado a instituciones de seguridad nacional, o que su aplicación
esté restringida por razones de conservación del medio ambiente.
También puede ocurrir que la tecnología esté desarrollada, madura y disponible,
pero que por razones económicas o políticas no está al alcance (al menos por las vías
legales) de quienes están desarrollando el producto.
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Volumen 3
¿Cómo evaluar si la tecnología implicada está madura? Para ello es necesario dar
respuesta a las siguientes seis preguntas:
1.- ¿la tecnología implicada se puede manufacturar mediante procesos conocidos?
Si los procesos de manufactura no se han refinado lo suficientemente para
considerarlos confiab
es, el concepto debe abandonarse o se debe desarrollar un
proyecto paralelo para los procesos de manufactura, con los riesgos que implica su
fracaso para el proyecto entero.
2.- ¿están identificados los parámetros críticos que controlan la función?
j
Por lo general en cada concepto de diseño hay un grupo de parámetros que son
críticos para su funcionamiento. Por ejemplo, las estadísticas muestran que entre
el 10 y el 15% de las cotas de las piezas mecánicas sonJas verdaderamente
críticas para su funcionamiento.
Es importante conocer qué parámetros
(dimensiones, propiedades de materiales, oalgún otro factor) son críticos para el
funcionamiento. Para un simple resorte en voladizo, sus parámetros críticos son;
su longitud, su momento de inercia alrededor de su eje neutro, la distancia desde
el eje neutro a la fibra más alejada, su módulo de elasticidad, y el esfuerzo máximo
j
admisible. Estos parámetros permiten el cálculo de la rigidez del resorte y de la
falla potencial para una carga dada. Los tres primeros parámetros dependen de la
¡
geometría; los otros dos dependen del material que se utilice.
3.- ¿se conoce la sensibilidad de los parámetros y sulatitud segura de operación?
Conforme avanza el •proyecto,
como consecuencia
1
los parámetros de un concepto pueden ir variando
de las condiciones de la operación o de la fabricación. Es
esencial entonces conocer los límites en que pueden variar los parámetros sin
¡
afectar la operación del producto.
4.- ¿se han identificado los modos de falla?
Cada tipo de sistema tiene modos de falla característicos. El análisis continuo de
los modos en que puede fallar el sistema forma parte de una técnica importante
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Volumen 3
para el proceso de diseño. Se trata con ello de identificar las causas y las
consecuencias de las fallas que puede tener el producto. Algunas fallas podrían
tener consecuencias menores, pero otras podrían ser catastróficas.
5.- ¿existen los elementos físicos para obtener resultados positivos de las cuatro
preguntas anteriores ?
Las evidencias más contundentes de la madurez de una tecnología se obtienen a
través de las pruebas efectuadas a un producto o a un modelo en laboratorio o en
campo. Si estas evidencias no se tienen, es necesario prever su realización dentro
del tiempo previsto para el proyecto.
'
6.-¿la tecnología es controlable durante el ciclo de vida delproducto?
Esto es aplicable a etapas avanzadas del desarrollo del producto: manufactura,
almacenamiento, servicio, retiro, ¿qué tipo de residuos se generan durante la
fabricación?; ¿estos ¡residuos se pueden desechar de manera segura?; ¿el
producto se podrá reciclar o degradar de manera segura? Estas son algunas
preguntas que se deben plantear en esta fase, y sus respuestas conciernen al
ingeniero de diseño.
7.6.3.- evaluación basada en los requerimientos del cliente: filtro pasa / no-pasa
Después de haber evaluado la factibilidad tecnológica del concepto, es necesario
confrontarlo ahora con los requerimientos del cliente. Al igual que la dos técnicas
anteriores, ésta también es una comparación absoluta; la referencia para hacer la
evaluación son los requerimientos del cliente, y cada concepto debe confrontarse con
todos los requerimientos del cliente para saber'si cumple o no con ellos. Si el concepto
cumple con todos los requerimientos, pasa al siguiente nivel de evaluación; si no cumple
con alguno, el concepto no pasa. Si el concepto/cumple con la mayoría de los
requerimientos, podría ser candidato a realizarle alguna modificación para hacer que
cumpla con todos.
54
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Volumen 3
7.6.4.- evaluación basada eli matrices de decisión
Esta técnica es también conocida como método Pugh.Su principio es muy simple yha
demostrado su efectividad
al comparar conceptos que no están suficientemente
refinados. La forma básica
del método se muestra en la figura 7.29; en esencia, el
método consiste en calificar cada concepto con relación a otro en su capacidad para
cumplir con los requerimientos del cliente. La comparación de los resultados proporciona
las bases para identificar las mejores opciones ypermite contar con una referencia para
tomar decisiones. Para obtener los mejores resultados se recomienda que cada miembro
del equipo de diseño haga la evaluación por separado, y posteriormente todas las
evaluaciones individuales se comparen yse hagan iteraciones hasta que el equipo quede
satisfecho del resultado.
I
Ideas por comparar (paso 2)
Criterios de
comparación
(paso 1)
Generar calificaciones (paso 3)
Totales (paso 4)
Fjgura 7.29 Forma de la matriz de decisión
Paso 1: establezca los criterios de comparación
I
. _
-
Entre los posibles elementos de comparación se tienen los requerimientos del
l
•*-'"'
cliente y su correspondiente traducción a términos de ingeniería, tal como se obtuvieron
con la aplicación del QFD. Fjor otra parte se tiene un grupo de conceptos con un grado de
desarrollo todavía incipiente, con el cual no es posible todavía obtener resultados que
permitan hacer la evaluación tomando como base al grupo de requerimientos de
ingeniería. Por lo tanto, para este tipo de evaluación se tomarán como base los
requerimientos del cliente.
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DISEÑO MECÁNICO,
M. en C JORGE RAMOS WATANAVE
Volumen 3
Durante la aplicación
del QFD, se hizo una ponderación de requerimientos para
agruparlos en aquellos que tienen carácter de obligatorios y otros que se consideran
como deseables. En esta ¿valuación se puede establecer como base de comparación
sólo a los requerimientos deseables, ya que en el párrafo 7.6.3 se hizo un filtrado de los
conceptos que cumplen por
completo con los requerimientos obligatorios del cliente; sin
embargo, puede aplicarse
la evaluación con todos los requerimientos del cliente
(obligatorios y deseables) si se considera que esto puede ayudar a establecer las
diferencias entre los concep :os por evaluar.
Paso 2: seleccione las ideas a comparar
Es importante que todas las ideas por comparar estén expresadas en el mismo
nivel de abstracción y en el mismo lenguaje.
Paso 3: defina un concepto como objetivo y califique
Por lo general cada miembro del equipo de diseño tiene un concepto sobre el que
tiene predilección; este concepto se tomará como la referencia para aplicar las
calificaciones al resto de conceptos. El concepto preferido será designado como concepto
objetivo, y la calificación se hará de la siguiente manera: para cada requerimiento, el
concepto evaluado puede ser superior, igual o inferior al concepto objetivo. Si es superior
al objetivo, se le aplica una calificación +; si es inferior, se le aplica una calificación -; si
ambos conceptos cumplen de la misma manera con el requerimiento, se califica
simplemente con un 0.
Paso 4: calcule la calificación total
I
-''•'' '•••-''
Después de hacer la comparacjón,"se obtienen cuatro calificaciones; el total de
calificaciones más (+); el total de calificaciones menos (-); el total general; y el total
ponderado. El total generales la diferencia entre la suma de calificaciones más yla suma
de calificaciones menos. El total ponderado es el resultado de sumar cada calificación
multiplicada por el peso específico del requerimiento.
é
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Volumen 3
Después de que caca miembro del equipo realizó la evaluación por separado,
todos los integrantes comparan sus resultados individuales con objeto de clarificar los
criterios de evaluación, obien, para hacer combinaciones entre los conceptos evaluados
aprovechando sus fortalezas, dando origen a nuevos conceptos. En la figura 7.30 se
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Volumen 3
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ÍL
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58
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Volumen 3
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