DISEÑO DE INGENIERÍA:
UNA INTRODUCCIÓN BASADA EN PROYECTO
CLIVE L. DYM, PATRICK LITTLE, and ELIZABETH J. ORWIN
Harvey Mudd College
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EDITOR
EDITORIAL ASSISTANT
MARKETING MANAGER
MARKETING ASSISTANT
COVER DESIGNER
PHOTO EDITOR
ASSOCIATE PRODUCTION MANAGER
PRODUCTION EDITOR
J
Don Fowley
Dan Sayre
Jessica Knecht
Chris Ruel
Marissa Carroll
Miriam Dym
Felicia Ruocco
Joyce Poh
olene Ling
Este libro fue escrito por Thom son Digital. Ensenada y texto impreso y encuadernado
por Edwards Brothers Malloy. Este libro está impreso en papel libre de ácido.
Fundada en 1807, John Wiley & Sons, Inc.
Inc . ha sido una valiosa fuente de conocimiento
co nocimiento y
comprensión para obtener más información. Más de 200 años, ayudando a personas de
todo el mundo a satisfacer sus necesidades y cumplir sus aspiraciones. Nuestra
compañia es Construido sobre una base de principios que incluyen la responsabilidad
con las comunidades a las que servimos y donde vivimos. y trabajo. En 2008, lanzamos
una Iniciativa de Ciudadanía Corporativa, un esfuerzo global para abordar el Los
desafíos ambientales, sociales, económicos y éticos que enfrentamos en nuestro
negocio. Entre los temas estamos Las direcciones son el impacto del carbono, las
especificaciones de papel y las adquisiciones, la conducta ética dentro de nuestro
negocio y entre nuestros proveedores, y apoyo comunitario y caritativo. Para obtener
más información, por favor visite nuestro sitio web:
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Datos deUnidos,
catalogación
en publicación
la Bibliotecade
delventas
Congreso
CONTENIDO
CONTENTS
FOREWORD x
PREFACE xi
ACKNOWLEDGMENTS xvi
PART I INTRODUCTION 1
CHAPTER 1 ENGINEERING DESIGN
What does it mean to design something? Is engineering design
different from other kinds of design? 3
1.1 Where and when do engineers design? 3
1.2 A basic vocabulary for engineering design 7
1.2.1 Defining engineering design 7
1.2.2 Assumptions underlying our definition of engineering design 8
1.2.3 Measuring the success of an engineered design 9
1.2.4 Form and function 9
1.2.5 Design and systems 10
1.2.6 Communication and design 10
1.3 Learning and doing engineering design 12
1.3.1 Engineering design problems are challenging 12
1.3.2 Learning design by doing 13
1.4 Managing engineering design projects 14
1.5 Notes 15
CHAPTER 2
A DESIGN
AND
STUDY
How do IDEFINING
do engineering
design? PROCESS
Can you show
meAanCASE
example?
16
2.1 The design process as a process of questioning 16
2.2 Describing and prescribing a design process 19
2.3 Informing a design process 24
2.3.1 Informing a design process by thinking strategical
strategically
ly 24
2.3.2 Informing a design process with formal design methods 24
2.3.3 Acquiring design knowledge to inform a design process
pro cess 25
2.3.4 Informing a design process with analysis and testing 26
2.3.5 Getting feedback to inform a design process 27
2.4 Case study: Design of a stabilizer for microlaryngeal surgery 27
2.5 Illustrative design examples 34
2.6 Notes 35
PART II THE DESIGN PROCESS AND DESIGN TOOLS 37
CHAPTER 3 PROBLEM DEFINITION: DETAILING CUSTOMER REQUIREMENTS
What does the client require of this design? 39
40
3.1 Clarifying
the initial
problem statement
3.2
Framing customer
requirements
41
3.2.1 Lists of design attributes and of design objectives 41
3.3 Revised problem statements: Public statements of the design project 43
3.4 Designing an arm support for a CP-afflicted student 44
3.5 Notes 46
CHAPTER 4 PROBLEM DEFINITION: CLARIFYING THE OBJECTIVES
What is this design intended to achieve? 47
4.1 Clarifying a client’s objectives 47
4.1.1 Representing lists of objectives in objectives
o bjectives trees 49
4.1.2 Remarks on objectives
ob jectives trees 50
4.1.3 The objectives tree for the juice container design 51
4.2 Measurement issues in ordering and evaluating objectives 53
4.3 Rank ordering objectives with pairwise comparison charts 54
4.3.1 An individual’s rank orderings 54
4.3.2 Aggregating rank orderings for a group 55
4.3.3 Using pairwise comparisons properly 56
4.4 Developing metrics to measure the achievement of objectives 57
4.4.1 Establishing good metrics for objectives 58
4.4.2 Establishing metrics for the juice container 61
4.5 Objectives and metrics for the Danbury arm support 62
4.6 Notes 66
CHAPTER 5 PROBLEM DEFINITION: IDENTIFYING CONSTRAINTS
What are the limits for this design problem? 67
5.1 Identifying and setting the client’s limits 67
5.2 Displaying and using constraints 68
5.3 Constraints for the Danbury arm support 69
5.4 Notes 70
CHAPTER 6 PROBLEM DEFINITION: ESTABLISHING FUNCTIONS
’
71
How
do I expressfunctions
a design 71
s functions in engineering terms?
6.1 Establishing
6.1.1 Functions: Input is transformed into output 72
6.1.2 Expressing functions 72
6.2 Functional analysis: Tools for establishing functions 73
6.2.1 Black boxes and glass boxes 73
6.2.2 Dissection or reverse engineering 75
6.2.3 Enumeration 76
6.2.4 Function–means trees 79
6.2.5 Remarks on functions and objectives 80
6.3 Design specifications: Specifying functions, features, and behavior 81
6.3.1 Attaching numbers to design specifications 81
6.3.2 Setting performance levels 84
6.3.3 Interface performance specifications 85
6.3.4 House of quality: Accounting for the customers ’ requirements 86
6.4 Functions for the Danbury arm support
suppo rt 88
6.5 Notes 91
CHAPTER 7 CONCEPTUAL DESIGN: GENERATING DESIGN ALTERNATIVES
How do I generate or create feasible designs? 92
7.1 Generating the “design space,” a space of engineering designs 92
7.1.1 Defining a design space by generating a morphological chart 93
7.1.2 Thinking metaphorically and strategical
strategically
ly 95
7.1.3 The 6–3–5 method 97
7.1.4 The C-sketch method 98
7.1.5 The gallery method 98
7.1.6 Guiding thoughts on design generation 99
7.2 Navigating, expanding, and contracting design spaces 99
7.2.1 Navigating design spaces 99
7.2.2 Expanding a design space when it is too small 100
7.2.3 Contracting a design space when it is too large 101
7.3 Generating designs for the Danbury arm support 101
7.4 Notes 105
CHAPTER 8 CONCEPTUAL DESIGN: EVALUATING DESIGN ALTERNATIVES AND CHOOSING A DESIGN
Which design should I choose? Which design is “best”? 106
8.1 Applying metrics to objectives:
o bjectives: Selecti
Selecting
ng the p
preferred
referred design 106
8.1.1 Numerical evaluation matrices 107
8.1.2 Priority checkmark method 109
8.1.3 The best-of-class chart 110
8.1.4 An important reminder about design evaluation 111
8.2 Evaluating designs for the Danbury arm support 111
8.3 Notes 113
PART III DESIGN COMMUNICATION 115
CHAPTER 9 COMMUNICATING DESIGNS GRAPHICALLY
Here’s my design; can you make it? 117
9.1 Engineering sketches and drawings speak to many audiences 117
9.2 Sketching 119
9.3 Fabrication specifications: The several forms of engineering drawings 122
9.3.1 Design drawings 122
9.3.2 Detail drawings 125
9.3.3 Some Danbury arm support drawings 126
9.4 Fabrication specifications: The devil is in the details 127
9.5 Final notes on drawings 129
9.6 Notes 130
CHAPTER 10 PROTOTYPING AND PROOFING THE DESIGN
Here’s my design; how well does it work? 131
10.1 Prototypes, models, and proofs of concept 132
10.1.1 Prototypes and models are not the same thing 132
10.1.2 Testing prototypes and models, and proving concepts 133
10.1.3 When do we build a prototype? 134
10.2 Building models and prototypes 135
10.2.1 Who is going to make it? 136
10.2.2 Can we buy parts or components? 136
10.2.3 How, and from what, will the model/prototype be made? 137
10.2.4 How much will it cost? 141
10.3 Notes 141
CHAPTER 11 COMMUNICATING DESIGNS ORALLY AND IN WRITING
How do we let our client know about our solutions? 142
11.1 General guidelines for technical communicat
communication
ion 143
11.2 Oral presentations: Telling a crowd what’s been done 145
11.2.1 Knowing the audience: Who’s listening? 145
11.2.2 The presentation outline 146
11.2.3 Presentations are visual events 147
11.2.4 Practice makes perfect, maybe . . . 148
11.2.5 Design reviews 149
11.3 The project report: Writing for the client, not for history 150
11.3.1 The purpose of and audience for the final report 151
11.3.2 The rough outline: Structuring the final report 151
11.3.3 The topic sentence outline: Every entry represents a paragraph 152
11.3.4 The first draft: Turning several voices into one 153
11.3.5 The final, final report: Ready for prime time 154
11.4 Final report elements for the Danbury arm support
suppor t 155
11.4.1 Rough outlines of two project
pro ject reports 155
11.4.2 ATSO for the Danbury arm support 157
11.4.3 The final outcome: The Danbury arm support 158
11.5 Notes 158
PART IV DESIGN MODELING, ENGINEERING ECONOMICS, AND DESIGN USE 159
CHAPTER 12 MATHEMATICAL MODELING IN DESIGN
Math and physics are very much part of the design process! 161
12.1 Some mathematical habits of thought for design modeling 162
12.1.1 Basic principles of
o f mathematical modeling 162
12.1.2 Abstractions, scaling, and lumped elements 162
12.2 Some mathematical tools for design modeling 163
12.2.1 Physical dimensions in design (i): Dimensions and units 164
12.2.2 Physical dimensions in design (ii): Significant figures 166
12.2.3 Physical dimensions in design (iii): Dimensional analysis 167
12.2.4 Physical idealizati
idealizations,
ons, mathema
mathematical
tical approximations, and linearity 169
12.2.5 Conservation and balance laws 171
12.2.6 Series and parallel connections 173
12.2.7 Mechanical–electrica
electricall analogies 176
12.3 Modeling a battery-powered payload cart 177
12.3.1 Modeling the mechanics of moving a payload cart up a ramp 177
12.3.2 Selecting a battery and battery operating characteristics 181
12.3.3 Selecting a motor and motor operating characteristics 184
12.4 Design modeling of a ladder rung 186
12.4.1 Modeling a ladder rung as an elementary beam 188
12.4.2 Design criteria 190
12.5 Preliminary design of a ladder rung 193
12.5.1 Preliminary design considerations for a ladder rung 193
12.5.2 Preliminary design of a ladder rung for stiffness 194
12.5.3 Preliminary design of a ladder rung for strength 195
12.6 Closing remarks on mathematics,
mathematics, physics, and design 196
12.7 Notes 196
CHAPTER 13 ENGINEERING ECONOMICS IN DESIGN
How much is this going to cost? 197
13.1 Cost estimation: How much does this particular design cost? 197
13.1.1 Labor, materials, and overhead costs 198
13.1.2 Economies of scale: Do we make it or buy
bu y it? 200
13.1.3 The cost of design and the cost of the designed device 200
13.2 The time value of money 201
13.3 Closing considerations on engineering and economics 204
13.4 Notes 204
CHAPTER 14 DESIGN FOR PRODUCTION, USE, AND SUSTAINABILITY
What other factors influence the design process? 205
14.1 Design for production: Can this design be made? 206
14.1.1 Design for manufacturing (DFM) 206
14.1.2 Design for assembly (DFA) 207
14.1.3 The bill of materials and production 209
14.2 Design for use: How long will this design work? 209
14.2.1 Reliability 210
14.2.2 Maintainabili
Maintainability
ty 214
14.3 Design for sustainability
sustainability:: What about the environment? 215
14.3.1 Environmental issues and design 215
14.3.2 Global climate change 217
14.3.3 Environmental life-cycle assessments 218
14.4 Notes 218
PART V DESIGN TEAMS, TEAM MANAGEMENT, AND ETHICS IN DESIGN 221
CHAPTER 15 DESIGN TEAM DYNAMICS
We can do this together, as a team! 223
15.1 Forming design teams 223
15.1.1 Stages of group formation 224
15.1.2 Team dynamics and design process activities 226
15.2 Constructive conflict: Enjoying a good fight 227
15.3 Leading design teams 229
15.3.1 Leadership and membership in teams 229
15.3.2 Personal behavior and roles in team settings 230
15.4 Notes 231
CHAPTER 16 MANAGING A DESIGN PROJECT
What do you want? When do you want it? How much are we going to spend? 232
16.1 Getting started: Establishing the managerial needs of a project 232
16.2 Tools for managing a project ’s scope 234
16.2.1 Team charters 234
16.2.2 Work breakdown structures 237
16.3 The team calendar: A tool for managing a project ’s schedule 241
16.4 The budget: A tool for managing a project’s spending 243
16.5 Monitoring and controlling projects: Measuring a project’s progress 245
16.6 Managing the end of a project 248
16.7 Notes 249
viii CONTENTS
CHAPTER 17 ETHICS IN DESIGN
Design is not just a technical matter 250
17.1 Ethics: Understanding obligations 250
17.2 Codes of ethics: What are our professional
pro fessional obligations? 252
17.3 Obligations may start with the client . . . 255
17.4 . . . But what about the public and the profession? 256
17.5 On engineering practice and the welfare of the public 261
17.6 Ethics: Always a part of engineering practice 263
17.7
Notes 263
APPENDICES 264
APPENDIX A PRACTICAL ASPECTS OF PROTOTYPING
P ROTOTYPING 264
A.1 Working safely in a shop 264
A.2 Selecting materials 265
A.3 Building techniques 267
A.4 Selecting a fastener 269
Fastening wood 270
Fastening polymers 273
Fastening metals 274
What size temporary fastener should I choose? 278
A.5 Notes 278
APPENDIX B PRACTICAL ASPECTS OF ENGINEERING DRAWING 279
279
B.1
Dimensioning
Orthographic
views 279
Metric versus inch dimensioning 282
Line types 283
Orienting, spacing, and placing dimensions 284
Types of dimensions 284
Some best practices of dimensioning 285
B.2 Geometric tolerancing 286
The 14 geometric tolerances 287
Feature control frames 287
Material condition modifiers 290
Datums 292
Position tolerance 295
Fasteners 296
B.3 How do I know
kn ow my part meets the specifications in my drawing? 298
B.4 Notes 299
APPENDIX C EXERCISES 300
REFERENCES
AND BIBLIOGRAPHY 309
INDEX 315
vi
PROLOGO
Diseñar es imaginar y especificar cosas que no existen, generalmente con el objetivo de
ponerlas en el mundo. Las "cosas" pueden ser tangibles: máquinas, edificios y puentes;
pueden ser procedimientos los planes para un plan de marketing o una organización o
un proceso de fabricación, o para resolver un problema científico problema de
investigación por experimento; Pueden ser obras de arte, pinturas o música o escultura.
Virtualmente cada actividad profesional tiene un gran componente de diseño, aunque
generalmente se combina con las tareas de trayendo las cosas diseñadas al mundo
real.El diseño ha sido considerado como un arte, más que una ciencia. Una ciencia
procede por leyes, que pueden a veces incluso se escribe en forma matemática te dice
cómo deben ser las cosas, qué restricciones deben tener satisfacer. Un arte procede de
la heurística, las reglas generales y la "intuición" para buscar cosas nuevas que se
encuentren seguras, objetivos, y al mismo tiempo cumplir con las limitaciones de la
realidad, las leyes de las ciencias subyacentes pertinentes no hay escudos de
gravedad; No hay máquinas de movimiento perpetuo.
Durante muchos años después de WorldWar II, la ciencia reemplazó constantemente el
diseño en la escuela de ingeniería currículos, porque sabíamos cómo enseñar ciencia
de una manera académicamente respetable, es decir, rigurosa y formal no creíamos
que supiéramos enseñar un arte. En consecuencia, el tablero de dibujo desapareció del
laboratorio de ingeniería: si, en efecto, quedara un laboratorio. ahora tenemos los
comienzos, más que los comienzos, un núcleo sólido, de una ciencia del diseño.
Uno de los grandes regalos de la computadora moderna ha sido iluminar para nosotros
la naturaleza del diseño, para aleja el misterio de la heurística y la intuición. La
computadora es una máquina que es capaz de hacer trabajo de diseño, pero para
aprender a utilizarlo para el diseño, una empresa aún en curso, tenemos que entender
qué es el proceso de diseño.
Sabemos mucho, de manera bastante sistemática, acerca de las reglas básicas que
permiten una selección muy selectiva busca a través de espacios enormes. Sabemos
que la "intuición" es el "reconocimiento" de nuestro viejo amigo, habilitado por
capacitación y experiencia a través de la cual adquirimos una gran colección de
patrones familiares que pueden ser reconocidos cuando aparecen en nuestras
situaciones problemáticas. Una vez reconocidos, estos patrones nos llevan al
conocimiento almacenado en nuestros recuerdos. Con esta comprensión del proceso
de diseño en la mano, hemos sido capaces de reintroducir el diseño en el currículo de
una manera que satisfaga nuestra necesidad de rigor, para la comprensión lo que
estamos haciendo y por qué.
Uno de los autores de este libro es uno de los líderes en la creación de esta ciencia del
diseño y muestra cómo se puede enseñar a estudiantes de ingeniería y cómo se puede
implementar en computadoras que pueden compartir con los diseñadores humanos las
tareas de llevar a cabo el proceso de diseño. El otro está liderando la carga integrar las
ciencias de la gestión tanto en la educación en ingeniería como en la exitosa
conducción de proyectos de diseño de ingeniería. Este libro representa así un
matrimonio de las ciencias del diseño y de administración. La ciencia del diseño
continúa
avanzando
profundizando
nuestra
comprensión y El estudio de
Ampliando
nuestras rápidamente,
oportunidades
de colaboración
hombre-máquina.
diseño se ha sumado al estudio de
Las otras ciencias como una de las emocionantes aventuras intelectuales de la
presente y las próximas décadas.
PREFACIO
Cuando comenzamos con la primera edición de este libro a fines de la década de 1990, no
podríamos haber predicho que algún día se le pedirá que prepare una cuarta edición de un
texto para un curso controversial en ese momento. En ese momento, un la introducción de la
piedra angular al diseño de ingeniería se consideró improbable, si no imposible o sin sentido.
Ahora estos cursos son un elemento básico de muchos programas de ingenierí
ingeniería,
a, y estamos
orgullosos de tener Ayudó a llevar esa adaptación curricular a la vida. También hemos sido
parte de una adaptación similar de los cursos finales de ingeniería, que a menudo se realizaban
más en respuesta a la acreditación Necesidades que un deseo de proyectos del mundo real.
Hoy en día cursos de piedra angular enfocados externamente, algunos modelados en la clínica
de ingeniería de Harvey Mudd College no solo brinda a los estudiantes una experiencia de
diseño auténtica, sino que también a menudo se les presenta a trabajar con compañeros
dispersos por todo el mundo. Los alumnos en el aula o el estudio de diseño también ha
cambiado: muchas más mujeres y estudiantes minoritarios con poca representación ahora
especialidad en ingeniería.
Estas transiciones han sido acompañadas por una evolución en la disciplina del diseño
y en la percepción del diseño de ingeniería por parte de las facultades de las escuelas de
ingeniería en particular, el diseño es ahora un disciplina intelectual reconocida, con vocabulario,
estructura y métodos que reflejan nuestra capacidad creciente para articular lo que estamos
haciendo cuando diseñamos algo. Y como con muchas otras disciplinas, el diseño los rangos
desde el estrecho y el matemático (por ejemplo, cinemática, optimización) hasta el amplio y
transdisciplinario
(porhabilidades
ejemplo, la
de en
un equipo
producto
suhabilidades
inicio hasta"blandas"
su uso,del
la
comunicación
y las
de vida
trabajo
quedesde
son las
diseño de ingeniería).
También hemos cambiado, ciertamente envejeciendo, quizás también haciéndonos
más sabios. Hemos tenido oportunidades para ver cómo funcionaban las ideas de diseño que
enseñábamos, cuáles necesitaban refinamiento y cuáles no funcionó en absoluto. Hemos
intentado adaptar esta cuarta edición tanto a las circunstancias cambiantes como a nuestra
mayor conocimiento del mundo, la profesión de la ingeniería y nuestra misión educativa. Por
supuesto, algunas cosas no han cambiado en absoluto. El diseño de ingeniería siempre ha
requerido atención a los deseos del cliente, los usuarios y el público en general. Sigue siendo
cierto que los ingenieros deben organizar sus Procesos de diseño para comunicar su
pensamiento
de diseño
sus socios
de diseño.
Y también
siguemutuamente.
siendo cierto Quizás
que losmás
equipos
de diseño efectivos
sonaaquellos
cuyos
miembros
se respetan
que
nada, un el compromiso con el diseño ético realizado por y en nombre de una comunidad
diversa debe permanecer a la vanguardia de qué es lo que hacemos como ingenieros.
Hoy en día hay muchos más libros sobre diseño, diseño de ingeniería, gestión de
proyectos, equipo dinámica, el aprendizaje basado en proyectos y los otros temas que cubrimos
en este volumen, que cuando escribimos nuestros primera edición. Queríamos entonces, como
todavía lo hacemos hoy, combinar estos temas en un solo trabajo introductorio que se centró
particularmente en el diseño conceptual. Ese deseo original surgió de nuestra enseñanza en
Harvey. Mudd College, donde nuestros estudiantes realizan proyectos de diseño en equipo en
un curso de diseño de primer año, E4: Introducción al Diseño de Ingeniería (llamado "E4"), y en
la Clínica de Ingeniería. La clínica es inusual curso final realizado por juniors (por un semestre)
y seniors (por ambos semestres) en el que los estudiantes Trabajar en proyectos de diseño y
desarrollo con patrocinio externo. Tanto en E4 como en Clínica, los estudiantes de Mudd
trabajar
en equipos
multidisciplinarios,
restricciones
presupuestarias
específicas. dentro de los plazos especificados, y dentro de
Estas condiciones están destinadas a replicar en un grado significativo los entornos
dentro de los cuales la mayoría Los ingenieros en ejercicio harán gran parte de su trabajo de
diseño profesional. En la búsqueda de libros que puedan servir.
nuestra audiencia, encontramos que había excelentes textos que cubrían un diseño detallado,
generalmente dirigido a cursos de diseño de capstone para personas de la tercera edad o
"introducciones a la ingeniería" que se centraron en describir las sucursales de ingeniería. No
pudimos encontrar un libro que presentara los procesos y herramientas del diseño conceptual
en una proyecto o entorno de equipo que encontramos adecuado para estudiantes de primer y
segundo año. Y mientras otros más
Los textos y series "orientados a las habilidades" han salido al mercado desde
entonces, nos complace que un mercado en crecimiento ha surgido para el libro que aborda
nuestras preocupaciones originales. Al diseñar las cuatro ediciones de este libro, enfrentamos
muchos de los mismos problemas que discutimos en Las páginas que siguen. Era importante
para nosotros ser muy claros acerca de nuestros objetivos generales, que a continuación, y
sobre los objetivos particulares que teníamos para cada capítulo. Preguntamos sobre la
pedagogía función servida por los diversos ejemplos, y si algún otro ejemplo o herramienta
podría proporcionar una mejor medios para lograr esa función pedagógica. La organización
resultante y la escritura representan nuestra implementación de nuestro mejor diseño. Por lo
tanto, este y todos los libros son artefactos diseñados: requieren el mismo preocupación por los
objetivos, opciones, restricciones, funciones, medios, presupuesto y cronograma, al igual que
otros proyectos de ingeniería o diseño.
Este libro está dirigido a tres audiencias: estudiantes, maestros y profesionales. El
libro esta destinado para ayudar a los estudiantes a aprender sobre el diseño, la actividad
central de la ingeniería, mediante el diseño curso de diseño, E4, como un entorno en el que los
estudiantes adquieren habilidades de diseño a medida que experimentan la actividad de diseño
trabajando en proyectos de diseño. El libro está destinado a ayudar a los estudiantes a
aprender herramientas de diseño formal y técnicas que resuelven problemas de diseño
conceptual. Entonces pueden aplicar estos métodos formales a otros diseñarán los proyectos
que enfrentarán más adelante en su educación en cursos finales de tipo Clínico y más tarde en
sus carreras profesionales Los estudiantes también aprenderán sobre comunicación, dinámica
de equipos y gestión de proyectos. Tenemos incluye ejemplos del trabajo realizado por nuestros
estudiantes en proyectos reales en E4, ambos para mostrar cómo están las herramientas
utilizado y para resaltar algunos errores frecuentes.
También escribimos este libro pensando en los maestros. Pensamos en cómo
entregar el material para los estudiantes, y sobre cómo se pueden enseñar cursos de diseño
introductorio. En esta cuarta edición, nosotros descompuesto y modularizado gran parte del
texto, para evitar la confusión que a menudo se produce cuando un nuevo el vocabulario se
está
aprendiendo;
separar ylosrequisitos
objetivosdel
de cliente
las restricciones,
objetivos de las
funciones,
funcionesesdedecir,
los medios,
a partir de los
especificaciones
de
diseño. La modularización también proporciona opciones para que los instructores estructuren
sus clases de diversas maneras, adelantando (o postergando) discusiones sobre comunicación,
dinámica de equipo, liderazgo o administración, porque los capítulos sobre estos (y otros) temas
son autocontenidos. También proporcionamos un estudio de caso de diseño completo y dos
continuos ejemplos de diseño que pueden ser utilizados por un instructor como ejemplos
continuos para ilustración y como en clase ceremonias. (No asignamos problemas con la tarea
en el E4 ya que nuestros estudiantes están trabajando en sus diferentes E4 proyectos como
"tareas" cuando no están en clase.) En un Manual del Instructor que lo acompaña, describimos
ejemplos de programas de estudio y organizaciones para enseñar el material en el libro, así
como ejemplos adicionales finalmente, esperamos que el libro sea útil para los profesionales, ya
sea como un repaso de las cosas aprendidas o como una introducción a algunos elementos
esenciales del diseño conceptual que no se introdujeron formalmente en currículos de
ingeniería
en años
anteriores.
No asumimos
que el estudio
caso o elpero
diseño
ilustrativoque
los
ejemplos que
se dan
aquí sustituyen
la experiencia
de undeingeniero,
sí creemos
muestran la relevancia de estas herramientas para los ajustes prácticos de ingeniería. Algunos
de nuestros amigos y colegas en el la profesión le gustaría señalar que las herramientas que
enseñamos serían innecesarias si solo todos tuviéramos más en común sentido.
A pesar de eso, el número
número y la escala
escala de los proyectos
proyectos fallidos sugieren que
que el sentido
común no puede, después de todo, ser tan comúnmente distribuido. En cualquier caso, este
libro ofrece a los dos ingenieros en ejercicio (y gerentes de ingeniería) una vista de las
herramientas de diseño que incluso los ingenieros más verdes tendrán en sus Caja de
herramientas en los próximos años. ALGUNAS OBSERVACIONES SOBRE EL USO DEL
VOCABULARIO no existe una comunidad de diseño de ingeniería que trascienda todas las
disciplinas de ingeniería o todos los tipos de práctica de ingeniería Por esa misma razón, las
palabras se usan de manera diferente en diferentes dominios, y así
Se han desarrollado diferentes jergas técnicas. Dado que queremos proporcionar una
comprensión coherente unificada eso sería una base útil para el trabajo de diseño futuro de
todos nuestros estudiantes, ya sea en su forma formal
PARTE I
INTRODUCCIÓN
CAPÍTULO 1
DISEÑO DE INGENIERÍA
¿Qué significa diseñar algo? Es el diseño de ingeniería diferente de otros tipos de diseño?
Las personas han estado diseñando cosas durante el tiempo que podemos
arqueológicamente descubrir. Nuestros primeros antepasados diseñaron cuchillos de sílex y
otras herramientas para ayudar a satisfacer sus necesidades.
Necesidades
más básicas.
Sus pinturas
murales
fueron
diseñadas
para contar
historias
y hacer
sus cuevas primitivas
más atractivas.
Dada
la larga
historia
de personas
que diseñan
cosas,
es
útil para establecer un contexto para el diseño de ingeniería y para comenzar a desarrollar un
vocabulario y una comprensión compartida de lo que entendemos por diseño de ingeniería.
1.1 ¿DONDE Y CUANDO DISEÑAN LOS INGENIEROS?
¿Qué significa para un ingeniero diseñar algo? ¿Cuándo los ingenieros diseñan cosas?
¿Dónde? ¿Por qué? ¿Para quien?
Un ingeniero que trabaja para una gran empresa que procesa y distribuye diversos
alimentos,
podría trabajar
pedirse apara
los productos
quede
diseñen
para
un nuevo
jugo.
Ella podría
una empresa
diseñouny recipiente
construcción,
construcción
, diseñan
diseñando
do producto
parte de de
un
puente de carretera incrustado en un proyecto de transporte más grande, o para una compañía
de automóviles que está desarrollando nuevos grupos de instrumentación para sus autos, o
para un sistema escolar que quiera diseñar instalaciones para atender mejor a los estudiantes
con discapacidades ortopédicas.
Existen características comunes que permiten identificar un proceso de diseño y la
Contexto en el que se produce. En cada uno de estos casos, se juegan tres "roles" como diseño
se desarrolla Primero, hay un cliente, una persona o grupo o empresa que desea un diseño
concebido.
También hay un usuario que empleará u operará lo que se esté diseñando. Finalmente, hay un
diseñador cuyo trabajo es resolver el problema del cliente de una manera que satisfaga las
necesidades del usuario.
El cliente podría ser interno (por ejemplo, una persona de la empresa de alimentos a cargo del
jugo
nuevosistema).
producto)Sio bien
externo
ejemplo,
la agencia
gubernamental
gubernament
al que diferente
contrata lacon
nueva
autopista
un (por
diseñador
puede
relacionarse
de manera
los
clientes internos y externos, es normalmente el cliente que motiva y presenta el punto de partida
para el diseño. Es por eso que une la primera tarea del diseñador es cuestionar al cliente para
aclarar lo que realmente quiere y tradúzcalo en una forma que le sea útil como ingeniera.
Diremos más sobre esto en Capítulo 3 y más allá.
Vale la pena señalar que el cliente, el usuario e incluso el diseñador pueden no estar
siempre tres o incluso dos personas diferentes: en una pequeña empresa, por ejemplo, el
diseñador puede ser el cliente, y también pueden confiar en su propia experiencia personal
como usuario al iniciar un diseño. De manera similar, para un proyecto interno, los roles pueden
volver a fusionarse. Sin embargo, para la mayoría proyectos de diseño, es útil distinguir entre
los tres roles y sus respectivos responsabilidades, como cualquier persona que haya usado
versiones beta de software puede testificar porque todos con demasiada frecuencia, los
diseñadores de software imaginan que su propia experiencia es suficiente para cada ¡usuario!
El usuario
es un eljugador
clave son,
en respectivamente,
el esfuerzo de consumidores
diseño. En los
mencionados
anteriormente,
los usuarios
quecontextos
compran
y beben una nueva bebida de jugo, conductores en una nueva autopista interestatal, y
estudiantes con discapacidades ortopédicas (y sus maestros). Usuarios tener una participación
en el proceso de diseño porque los diseños deben satisfacer sus necesidades. Por lo tanto, la
El diseñador, el cliente y el usuario forman un triángulo, como se muestra en la Figura 1.1. El
diseñador tiene que entender lo que tanto el cliente como los usuarios quieren y necesitan. A
menudo el cliente habla a la diseñador en nombre de los usuarios previstos, aunque cualquiera
que se haya sentado en un asiento estrecho en un vuelo comercial tendría que preguntar tanto
a las aerolíneas como a los fabricantes de aviones quiénes Piensan que sus usuarios son!
El público también tiene una participación en muchos diseños, por ejemplo, una nueva
autopista interestatal. Si bien la noción de público puede parecer implícita en el usuario, esto no
siempre es el caso. Identificar explícitamente a quién afecta un diseño es importante, ya que
puede aumentar cuestiones éticas en proyectos de diseño, como exploraremos en el Capítulo
17.
Está claro que tanto el diseñador como el cliente deben entender lo que quieren los usuarios y
lo que exige el público en un diseño. En el Capítulo 2, describiremos procesos de diseño que
modelar cómo los ingenieros interactúan y comunican su pensamiento de diseño a los clientes y
usuarios potenciales. En los capítulos 3 a 5, identificaremos algunas herramientas para
organizar y refinar eso pensando.
Los diseñadores de ingeniería trabajan en diferentes tipos de entornos: pequeños y grandes
empresas, empresas de nueva creación, gobierno, organizaciones sin fines de lucro e
ingeniería
Figura 1.1 El triángulo diseñador-cliente-usuario muestra tres partes involucradas en un
esfuerzo de diseño: un cliente que tiene Objetivos que deben ser realizados; los usuarios
del diseño, que tienen sus propios deseos; El diseñador, quien debe diseñar. algo que se
puede construir y que satisface a todos.
Empresas
servicios.
diseñadores
diferencias
en el tamaño
de sobre
un proyecto,
el
número de de
colegas
en el Los
equipo
de diseño,verán
y su acceso
a información
relevante
lo que los
usuarios querer. En proyectos grandes, muchos diseñadores trabajarán en detalles de un
proyecto que son tan confinado en que gran parte de lo que describimos en este libro puede no
parecer inmediatamente útil. Los diseñadores de un pilar de puente, un tanque de combustible
de avión, o componentes de una computadora
Es probable que la placa base no esté tan preocupada por el panorama más amplio de
lo que los clientes y los usuarios quieren de todo el proyecto porque el contexto de diseño a
nivel de sistema ya ha sido establecido. Estos son problemas de diseño detallados en los que
problemas de diseño más generales tienen ya se ha decidido. Sin embargo, todos los proyectos
comienzan con diseño conceptual. Pensando en el tamaño y la misión de un avión se realizarán
antes de que comience el diseño del tanque de combustible, y los parámetros de rendimiento
general de la placa base del ordenador se determinarán antes. Para seleccionar fichas
específicas. Los proyectos grandes y complejos a menudo conducen a interpretaciones muy
diferentes del proyecto del cliente declaraciones y necesidades del usuario. Uno solo tiene que
mirar los diferentes tipos de rascacielos que decoran nuestras principales ciudades para ver
cómo arquitectos e ingenieros estructurales
Prever diferentes formas de albergar personas en oficinas y apartamentos. Diferencias visibles
también surgen en el diseño de aviones (Figura 1.2) y en el diseño de sillas de ruedas (Figura
1.3). Cada uno de estos conjuntos de dispositivos podrían resultar de una declaración de diseño
simple y común: los aviones son
Figura 1.2 Varios aviones, cada uno de los cuales “transporta de forma segura personas
o mercancías por el aire”, y cada uno de los cuales fue diseñado para una misión
diferente.
Figura 1.3 Una colección de "dispositivos de movilidad personal para transportar personas que
no pueden usar sus piernas ", es decir, un conjunto de sillas de ruedas muy diferentes.
“Los dispositivos para transportar personas y mercancías por el aire” y las sillas de ruedas son
“personales dispositivos de movilidad para personas que no pueden usar sus piernas ”. Sin
embargo,
loslos
diferentes
productos
representan
diferentes
conceptos
de lo
que querían
clientes lyos
usuarios
(y loque
quehan
los surgido
diseñadores
percibieron
que querían)
de estos
dispositivos. Los diseñadores tienen que aclarar lo que los clientes quieren y luego traducir esas
necesidades en un producto diseñado.
El triángulo diseñador-cliente-usuario también nos obliga a reconocer que los intereses
de los tres jugadores podrían divergir y considerar las consecuencias de tal divergencia. Los la
presencia de múltiples intereses crea una interacción de múltiples obligaciones, y estas las
obligaciones pueden entrar en conflicto. Por ejemplo, el diseñador de un envase de jugo podría
considerar las latas de metal, pero las latas "aplastadas" son un peligro si los bordes afilados
emergen durante el aplastando Podría haber compensaciones entre las variables de diseño,
incluido el material de el cual se hará un contenedor y el espesor del contenedor. Las
elecciones hechas en el diseño final podría reflejar diferentes evaluaciones de los posibles
riesgos de seguridad, que a su vez, podría sentar las bases para posibles problemas de ética.
Problemas de ética, que discutiremos en el Capítulo 17, ocurre porque los diseñadores tienen
obligaciones
no soloendelos
clientes
y usuarios,
sinolastambién
a su profesión
y al público
general,
tal como se detalla
códigos
de ética de
sociedades
de ingeniería.
Así, lasen
cuestiones
de ética son siempre parte del diseño proceso.
Otro aspecto de la práctica del diseño de ingeniería que es cada vez más común en
proyectos y firmas de todos los tamaños es que los equipos sí diseñan. Muchos problemas de
ingeniería son inherentemente multidisciplinario (por ejemplo, el diseño de instrumentación
médica), por lo que hay una necesidad para comprender los requisitos de los clientes, usuarios
y tecnologías de maneras muy diferentes.
Esto requiere que los equipos se reúnan para comprender y abordar necesidades tan
diferentes. Los el uso generalizado de equipos afecta claramente cómo se gestionan los
proyectos de diseño, otro tema recurrente de este libro el diseño de ingeniería es un tema
multifacético.
este libro, ofrecemos
un marco
para facilitar
un pensamiento
productivo
sobre
las cuestionesEnconceptuales
y las decisiones
resultantes
realizadas
al principio
del diseño
de
muchos productos de ingeniería diferentes.
1.2 UN VOCABULARIO BÁSICO PARA EL DISEÑO DE INGENIERÍA
Hay muchas definiciones de diseño de ingeniería en la literatura, y hay una gran cantidad de
variación en la forma en que los ingenieros describen las acciones y atributos de diseño. Ahora
definiremos qué entendemos por diseño de ingeniería y también algunos de los términos
relacionados que se usan comúnmente por ingenieros y diseñadores.
1.2.1 Definición del diseño de ingeniería
La siguiente definición formal de diseño de ingeniería es la más útil para nuestros fines:
El diseño de ingeniería es un proceso sistemático e inteligente en el que los ingenieros
generar, evaluar y especificar soluciones para dispositivos, sistemas o procesos cuyos la
(s) forma (s) y la (s) función (es) alcanzan los objetivos de los clientes y las necesidades
de los usuarios al mismo tiempo que satisfacen un conjunto específico de restricciones.
En otras palabras, el diseño de ingeniería es un reflexivo proceso para generar planes o
esquemas para dispositivos, sistemas o procesos que logran objetivos dados mientras
se adhiere a restricciones especificadas.
Es importante reconocer que cuando estamos diseñando dispositivos, sistemas y
procesos, estamos diseñando artefactos: artificiales, objetos hechos por el hombre, las "cosas"
o dispositivos que se están diseñando. En su mayoría son objetos físicos como aviones, sillas
de ruedas, escaleras, celulares y carburadores. Pero los productos de papel (o sus productos
electrónicos las versiones) como dibujos, planos, software, artículos y libros también son
artefactos.
En este sentido. En este texto utilizaremos dispositivos, artefactos o sistemas de
manera intercambiable como objetos de nuestro diseño.
Con más recursos para nuestro "diccionario de diseño", observamos las siguientes definiciones:






objetivo de diseño n:
n: una característica o comportamiento que deseamos que el diseño
tenga o exhiba.
restricción de diseño n: un límite o restricción en las características o comportamientos
de la diseño. Un diseño propuesto es inaceptable si se violan estos límites.
funciones n: cosas que un dispositivo o sistema diseñado debe hacer ingenieria las
funciones casi siempre implican la transformación o transferencia de energía,
información o material. Vemos la transformación o transferencia de energía de manera
bastante amplia: incluye las fuerzas de soporte y transmisión, el flujo de corriente, el flujo
de carga, el transferencia de material, y así sucesivamente.
significa n: una forma o un método para realizar una función. Por ejemplo, la fricción es
una medio de cumplir una función de aplicar una fuerza de frenado.
forma n: la forma y estructura de algo que se distingue de su material. Nosotros
Nodiseño,
trataremos
mucho
forma en del
estediseño
libro, del
pero
la forma
es en
fundamental
industria el
una parte
muyla importante
producto
tenga
cuenta quepara
los
objetivos para un diseño son diferentes de las restricciones impuestas a un diseño. Los
objetivos pueden alcanzarse total o parcialmente, o no pueden alcanzarse al todos. Las
restricciones, por otro lado, deben cumplirse o el diseño no es aceptable. Es decir, son binarios
(sí o no): no hay estados intermedios. Si estuviéramos diseñando un El desengrasador de maíz
para agricultores nicaragüenses debe ser construido a bajo costo por indígenas (locales)
materiales, un objetivo podría ser hacerlo lo más barato posible, mientras que una restricción
Podría limitar el costo a menos de US $ 20.00. Haciendo el degrainer de indígenas los
materiales podrían ser un objetivo si es un atributo deseado, o una restricción si es un atributo
atributo requerido
Nuestra definición
diseño de
ingeniería
establece
surgen
de una
forma sistemática,
proceso de
inteligente.
Esto
no es para
negarque
quelosel diseños
diseño es
un proceso
creativo. Existen, sin embargo, técnicas y herramientas que podemos utilizar para apoyar
nuestra creatividad, para ayudarnos a pensar más claramente, y para tomar mejores decisiones
a lo largo del camino. Estas herramientas y técnicas, que forma gran parte de este libro, no son
fórmulas ni algoritmos. Más bien, son formas de preguntar, preguntas y de presentar y revisar
las respuestas a esas preguntas como el diseño el proceso se desarrolla.
1.2.2 SUPUESTOS SUBYACENTES A NUESTRA DEFINICIÓN DE DISEÑO DE INGENIERÍA
Hay algunas suposiciones implícitas detrás de nuestra definición de diseño de ingeniería y los
términos en los que se expresa. Es útil hacerlos explícitos.
Primero, el diseño es un proceso reflexivo que puede ser comprendido, y por lo tanto
ambos son enseñados y aprendí. Sin querer estropear la magia de la creatividad o la
importancia de innovación en diseño, la gente piensa mientras diseña. Por eso es importante
tener herramientas para apoye ese pensamiento, para apoyar la toma de decisiones de diseño
e incluso el proyecto de diseño administración.
Los métodos formales que utilizamos para generar alternativas de diseño se derivan
naturalmente de nuestra inclinación a pensar en el diseño. Esto puede parecer bastante obvio:
no tiene mucho sentido al considerar nuevas formas de ver los problemas de diseño o hablar de
ellos, a menos que se pueden explotar para hacer un diseño más eficaz. Así, nuestros métodos
formales son parte de la proceso (formal) que utilizamos para identificar y aclarar lo que quiere
un cliente (es decir, los objetivos), las necesidades (es decir, restricciones), y tiene la intención
de hacer el diseño (es decir, sus funciones). Vamos a describir tal proceso en el Capítulo 2, y le
mostraremos cómo comienza con la declaración de problemas del cliente y termina con un
diseño funcionalmente completo que hace todo lo que el cliente quiere que haga, tiene los
atributos deseados, y se mantiene dentro de las restricciones del cliente.
1.2.3 Midiendo el éxito de un diseño de ingeniería
¿Cómo sabemos si nuestro diseño tiene éxito? Hacemos mediciones. Qué es lo que ¿medida?
Al inicio del proceso de diseño, establecemos un conjunto de métricas para determinar o medir
La medida en que un diseño propuesto cumple con nuestros objetivos de diseño:
métrica n: un estándar de medida; En el contexto del diseño de ingeniería, una escala.
en el que se puede medir y evaluar el logro de los objetivos de un diseño.
Proporcionan escalas o reglas en las que podemos medir el grado en que se logran
los objetivos. Para ofrecer un ejemplo verdaderamente simple, supongamos un objetivo de
poder saltar lo más lejos posible. Una métrica para tal salto podría basarse en el uso de un
regla para medir la distancia saltada (en pies o metros). Hay temas interesantes que debe
abordarse cuando se habla de métricas: Todos los objetivos no se cuantifican fácilmente, sus
cuantificaciones no se comparan fácilmente, y no todas las mediciones se hacen fácilmente.
discutimos estos temas en el Capítulo 4. Usaremos métricas para referirnos a reglas o
estándares específicamente para objetivos. Más adelante en el proceso de diseño,
establecemos especificaciones para expresar en ingeniería términos comportamiento funcional

de un diseño. Establecer tales especificaciones es un aspecto esencial de las “mejores
prácticas” de diseño de ingeniería tal como se realiza actualmente en la industria:
especificación (es) n: una escala en la que el logro de las funciones de un diseño
puede ser mesurado. Las especificaciones son declaraciones de ingeniería de la medida
en que funciona se realizan por un diseño. Las especificaciones de diseño se establecen
de varias maneras diferentes, dependiendo de lo que el diseñador tiene la intención de
articular. Por lo tanto, las especificaciones pueden especificar valores para funciones o
características de diseño, procedimientos para calcular funciones o comportamiento.

o niveles
que de
deben
ser alcanzados
el diseño
es
importanteDiseño,
tener en
cuenta de
querendimiento
el vocabulario
la práctica
del diseñopor
varía
según las
diferentes las disciplinas de ingeniería y campos relacionados como la informática. De hecho,
los términos las especificaciones y los requisitos a menudo se toman como sinónimo de
descriptores de un diseño características y comportamientos, así como sus funciones. En aras
de la claridad, en capítulos 2 y 5, tome una postura específica acerca de estos dos términos, de
la siguiente manera: Normalmente usaremos requisitos como abreviatura para los requisitos del
cliente, que son la declaración del cliente objetivos, restricciones y funciones. Usaremos
especificaciones como abreviatura para ingeniería especificaciones o especificaciones de
diseño, que son la expresión del diseñador de lo que un el diseño está destinado a hacer en
términos de ingeniería. Definiremos requisitos y especificaciones con mayor detalle en el
Capítulo 2, y explorará la naturaleza de las especificaciones de diseño ampliamente en el
Capítulo 5.
1.2.4 Forma y función
Forma y función son dos entidades relacionadas pero independientes. Esto es importante
nosotros a menudo piense en el proceso de diseño como un comienzo cuando nos sentamos a
dibujar o esbozar algo lo que sugiere que la forma es un punto de partida típico. Sin embargo, la
función es un todo aspecto diferente de un diseño que puede no tener una relación obvia con su
forma en particular, aunque a menudo podemos inferir el propósito de un dispositivo a partir de
su forma o estructura, no podemos hacer lo contrario, es decir, no podemos deducir
automáticamente qué forma debe tener un dispositivo de la función solo. Para tomar un ejemplo
simple, no podemos ver la forma de un Smartphone y saber lo que se suponía que debía hacer.
Además, si nos pidieran diseñar un teléfono inteligente, ¿hay algún enlace o inferencia obvio
que podamos usar para elegir su forma o ¿forma? Es decir, saber que queremos lograr la
función de telefonía inalámbrica no lo hace llevarnos a (o incluso sugerir) cualquiera de las
formas de teléfonos inteligentes.
1.2.5 Diseño y sistemas
Si bien nuestro enfoque está en el diseño de "una cosa", hay dos temas más amplios que vale
la pena pensando en, ambos tienen que ver con los sistemas. Primero, ninguna cosa o
dispositivo está solo, totalmente independiente de su entorno: por lo general, funciona en algún
entorno ya menudo tiene que interactuar con otros dispositivos. Así, una definición ofrecida por
el difunto Herbert A. Simon, Premio Nobel de economía y padre fundador en varios campos,
incluida la teoría del diseño: “El diseño es una actividad que pretende producir un a descripción
de un artificio en términos de su organización y funcionamiento: su interfaz entre los entornos
internos y externos " la definición coloca los objetos diseñados en un contexto de sistemas que
reconoce que cualquier artefacto funciona como parte de un sistema que incluye el mundo que
lo rodea. En este sentido, todo diseño es diseño de sistemas porque los dispositivos, sistemas y
procesos deben operar dentro y interactuar con sus ambientes circundantes.
Esto lleva a la segunda reflexión sobre el diseño y los sistemas el mayor diseño los
desafíos a los que se enfrentarán los ingenieros en las próximas décadas serán menos sobre
los dispositivos de "independiente" artefactos, y más preocupados por el diseño de sistemas de
ingeniería complejos. Estas han sido definidas como “una clase de sistemas caracterizados por
un alto grado de técnica complejidad, complejidad social y procesos elaborados, dirigidos a
cumplir importantes funciones en la sociedad ". Ejemplos de tales sistemas complejos incluyen
la autopista interestatal de EE.UU sistema de autopistas, la red eléctrica del país e Internet.
Claramente hay muchos más problemas involucrados (y cosas que aprender) en el diseño de
sistemas técnicos tan grandes, pero la definición de problemas y los enfoques de resolución de
problemas que presentamos aquí serán util para atacarlos.
1.2.6 Comunicación y diseño
Finalmente, nuestra definición de diseño de ingeniería y los supuestos relacionados que hemos
identificado confíe en gran medida en el papel central de la comunicación en el proceso de
diseño. Algún conjunto de los idiomas o las representaciones están involucrados en cada parte
del proceso de diseño. Desde el comunicación original de un problema de diseño, a través de
las especificaciones finales de fabricación, el dispositivo o sistema que se está diseñando debe
describirse y "hablarse" en muchos, muchos formas. La comunicación es un tema clave. No es
que la resolución de problemas y la evaluación sean menos importante; son extremadamente
importantes Pero la resolución de problemas y la evaluación se realizan en niveles y en estilos,
ya sean idiomas hablados o escritos, números, ecuaciones, reglas, cuadros, o imágenes, que
son apropiados para la tarea inmediata a la mano. Trabajo exitoso en el diseño está
indisolublemente ligado a la capacidad de comunicarse.
Los diseñadores de ingeniería normalmente no producen sus artefactos, excepto en la
forma de prototipos y pruebas de concepto. Si bien estos prototipos son útiles para entender la
espacio de diseño y demostrando la viabilidad del diseño, el producto final de la mayoría de el
diseño contemporáneo es un conjunto de especificaciones de fabricación para que otros lo
utilicen para hacer el artefactos Estas especificaciones de fabricación proporcionan una
descripción detallada del diseño dispositivo para que pueda ser ensamblado o fabricado,
separando así el "diseño" de la "fabricación". Esta descripción debe ser completa y bastante
específica; debería haber no hay ambigüedad y nada se puede dejar de lado. De hecho, esta
especificación puede ser la única conexión entre un diseñador y el fabricante o fabricante del
diseño.
Tradicionalmente, las especificaciones de fabricación se presentaban en una
combinación de dibujos. (por ejemplo, planos detallados de ingeniería, diagramas de circuitos,
diagramas de flujo) y texto (por ejemplo, listas de piezas, especificaciones de materiales,
instrucciones de montaje). Podemos lograr la integridad y especificidad con esas
especificaciones tradicionales, pero es posible que no capturemos la intención del diseñador, y
esto puede llevar a la catástrofe. En 1981, una pasarela suspendida a través del atrio central en
el Hyatt Regency Hotel en Kansas City se derrumbó porque un contratista fabricó las
conexiones para los pasillos de manera diferente a la prevista por el diseñador original.
En ese diseño, los pasillos de los pisos segundo y cuarto se colgaron del mismo
conjunto de varillas roscadas que transportarían sus pesos y cargas a una armadura de techo
(consulte la Figura 1.4). El fabricante no pudo obtener varillas roscadas lo suficientemente
largas (es decir, 24 pies) para suspenderlas la pasarela del segundo piso desde la armadura del
techo, así que en lugar de eso, la colgó del cuarto piso pasarela con varillas más cortas.
(También habría sido difícil atornillar los pernos sobre tales longitudes y adjuntar vigas de
soporte de pasarela.) El rediseño del fabricante fue similar a Exigir que el menor de dos
personas que cuelgan independientemente de la misma cuerda cambie su posición de modo
que estuviera agarrando los pies de la persona de arriba. Esa persona superior lo haría
entonces estarás llevando los pesos de ambas personas con respecto a la cuerda. En el hotel,
los soportes de la pasarela del cuarto piso no fue diseñada para llevar la pasarela del segundo
piso además a sus propias cargas muertas y vivas, por lo que se produjo un colapso, 114
personas murieron, y millones de
Figura 1.4 La conexión de la suspensión de la pasarela en el hotel Hyatt Regency en
Kansas City, como Diseñado originalmente y como construido. El cambio realizado
durante la construcción dejó el segundo piso pasarela que cuelga de la pasarela del
cuarto piso, en lugar de la armadura del techo.
Se sostuvieron dólares de daños. Si el fabricante hubiera entendido la intención del diseñador
para colgar la pasarela del segundo piso directamente de la armadura del techo, este accidente
nunca podría ha pasado. Si hubiera habido una manera para que el diseñador comunique
explícitamente su con las intenciones del fabricante, se podría haber evitado una gran tragedia.
Hay otra lección que aprender de la separación de la "fabricación" de la "Diseño". Si el
diseñador hubiera trabajado con un fabricante o un proveedor de varillas roscadas mientras aún
estaba diseñando, habría aprendido que nadie hizo varilla roscada en el longitudes necesarias
para colgar la pasarela del segundo piso directamente de la armadura del techo. Entonces el
diseñador podría haber buscado otra solución en una etapa de diseño temprano. Fue el caso de
muchos años que hubo una "pared de ladrillo" entre los ingenieros de diseño en un lado y
ingenieros de fabricación y fabricantes en el otro. Sólo recientemente este muro ha sido
penetrado Las consideraciones de fabricación y montaje se abordan cada vez más durante El
proceso de diseño, en lugar de después. Un elemento en esta nueva práctica es el diseño para
fabricación, en la que la capacidad para fabricar o fabricar un artefacto es específicamente
incorporado a los requisitos de diseño, tal vez como un conjunto de restricciones de fabricación.
Claramente, el diseñador debe conocer las partes que son difíciles de hacer o las limitaciones
de procesos de fabricación a medida que se desarrolla su diseño. El cuento del Hyatt Regency
y las lecciones extraído de él nos muestra que la comunicación es realmente importante. A
menos que un diseño sea las especificaciones de fabricación son completas e inequívocas, y
salvo que se expresen claramente las intenciones de un diseñador, el dispositivo o sistema no
se construirá de acuerdo con los requisitos establecido por el diseñador. En definitiva, el diseño
es una actividad humana, un proceso social. Esto significa que la comunicación entre y entre
las partes interesadas sigue siendo un preeminente, consistente, y la preocupación en curso.
1.3 APRENDER Y HACER DISEÑO DE INGENIERÍA
Los problemas de diseño de ingeniería son desafiantes porque generalmente están mal
estructurados y
Abierto:
Los problemas de diseño se consideran mal estructurados porque sus
sus soluciones no
pueden normalmente se encuentran aplicando fórmulas matemáticas o algoritmos en
una rutina o de forma estructurada. Mientras que las matemáticas son útiles y esenciales
en ingeniería diseño, no es posible aplicar fórmulas a problemas que no están bien


delimitados
definido.
las primeras
del diseño,
las "fórmulas"
no están
disponibles oo incluso
inaplicable.
De En
hecho,
algunosetapas
ingenieros
experimentados
encuentran
difícil el diseño, simplemente porque no pueden recurrir a un conocimiento formulado y
estructurado, pero eso también es lo que hace que el diseño sea una experiencia
fascinante.
Los problemas de diseño son abiertos porque normalmente tienen varios
aceptablessoluciones La singularidad, tan importante en muchos problemas de
matemáticas y análisis,
Figura 1.5 Un conjunto de escaleras que "permiten a las personas alcanzar alturas que de
otra manera no podrían" alcance ”y sugiera que los objetivos de diseño incluyen más
que simplemente elevar la altura de las personas.
La evidencia de estas dos caracterizaciones se puede ver en la escalera familiar.
Varios las escaleras se muestran en la Figura 1.5, incluyendo una escalera de tijera, una
escalera de extensión y una cuerda escalera. Si queremos diseñar una escalera, ni siquiera
podemos seleccionar un tipo de escalera en particular hasta que determinar un conjunto
específico de usos para esa escalera. Incluso si decidimos que una forma particular es
apropiado, como una escalera de tijera, surgen otras preguntas: si la escalera está hecha de
madera, ¿Aluminio, plástico o un material compuesto? ¿Cuánto debería costar? Y cuánto
¿Debería apoyar la escalera? ¿Podemos identificar el mejor diseño de escalera o el diseño
óptimo? la respuesta es, "No", no podemos estipular un diseño de escalera que sea
considerado universalmente como lo mejor o que sería matemáticamente óptimo en cada
dimensión.
¿Cómo hablamos sobre algunos de los problemas de diseño, por ejemplo, el
propósito, el uso previsto, ¿Materiales, costos y posiblemente otras preocupaciones? En otras
palabras, ¿cómo articulamos la ¿Las elecciones y las restricciones para la forma y función de la
escalera? Hay diferentes maneras de representando estas diferentes características mediante
el uso de varios "idiomas" o representaciones. Pero incluso el simple problema de diseño de
escalera muestra cómo las dos características de siendo abierto (por ejemplo, ¿qué tipo de
escalera?) y mal definido (por ejemplo, ¿existe una fórmula para escaleras?) hacen del diseño
un tema dificil Cuánto más complicados e interesantes son. ¿Proyectos para diseñar un
automóvil nuevo, un rascacielos o una forma de aterrizar a una persona en Marte?
1.3.2 Aprendiendo diseño haciendo
Enseñar a alguien cómo hacer diseño no es tan simple. Como andar en bicicleta, pintar o
bailando, a menudo parece más fácil decirle a un estudiante: "Mira lo que estoy haciendo y
luego
trata
de hacerlo
a ti mismo.
un elemento
haciendo, que llamamos un
aspecto
de estudio,
al intentar
para "Hay
enseñar
cualquierade
deaprender
estas actividades.
Una de las razones por las que es difícil enseñarle a alguien cómo diseñar o lanzar un
pelota, dibujar o bailar, es que las personas a menudo son mejores para demostrar una
habilidad de lo que son en articular lo que saben sobre la aplicación de sus habilidades
individuales. Algunas de las habilidades lo que acabo de mencionar implica capacidades físicas,
pero la diferencia que más nos interesa no es simplemente que algunas personas son más
dotadas físicamente que otras. Lo que es realmente interesante es que un talentoso lanzador
de softbol no puede decirte cuánta presión ejerce cuando sosteniendo la pelota, ni exactamente
qué tan rápido debe ir su mano, o en qué dirección, cuando ella lo libera Sin embargo, de
alguna manera, casi por magia, el softbol va a donde se supone que debe ir y termina en manos
de un catcher. El verdadero punto es que el sistema nervioso del lanzador de alguna manera ha
adquirido el conocimiento que le permite evaluar distancias y elegir contracciones musculares
para producir una trayectoria deseada. Si bien podemos modelar esa trayectoria, dada la
posición inicial y la velocidad, no tenemos la capacidad de modelar el conocimiento en el
sistema nervioso que genera esos datos. El lanzador tiene una combinación de memoria
muscular, disciplina, entrenamiento y práctica que le permite repetir el tono una y otra vez.
De manera similar, los diseñadores, como bailarines y atletas, usan ejercicios y
ejercicios para perfeccione sus habilidades, confíe en los entrenadores para ayudarlos a
mejorar tanto la mecánica como la aspectos interpretativos de su trabajo, y prestar mucha
atención a otros profesionales calificados de su art. De hecho, uno de los cumplidos más altos
que se le hacen a un atleta es decir que él o ella es "un alumno del juego".
1.4 GESTIÓN DE PROYECTOS DE DISEÑO DE INGENIERÍA
El buen diseño no solo sucede. Más bien, resulta de una reflexión cuidadosa sobre lo que los
clientes y los usuarios quieren, y sobre cómo articular y realizar los requisitos de diseño. Es por
eso que este libro se centra en herramientas y técnicas para ayudar al diseñador en este
proceso. Uno un elemento particularmente importante de hacer un buen diseño es la gestión del
proyecto de diseño. Tal como pensar en el diseño de una manera rigurosa no implica una
pérdida de creatividad, usar herramientas para administrar el proceso de diseño no significa que
sacrifiquemos la competencia técnica o la inventiva. Por el contrario, hay muchas
organizaciones que fomentan la ingeniería imaginativa. El diseño como parte integral de su
estilo de gestión. En 3M, por ejemplo, cada uno de los más se espera que más de 90 divisiones
de productos generen el 30% de sus ingresos anuales de productos. eso ni siquiera existía
cinco años antes. Así que también introduciremos algunas herramientas de gestión. Que son
útiles en proyectos de diseño.
Comenzamos este capítulo definiendo términos y desarrollando un vocabulario común
para diseño; haremos lo mismo para la gestión, la gestión de proyectos y la gestión de diseñe
proyectos en el Capítulo 16. Por ahora, será suficiente con introducir el modelo de proyecto 3S
gestión”. Para tener éxito, un proyecto de diseño debe hacer un seguimiento del alcance, el
cronograma y los gastos:
alcance n: decidir lo que un proyecto debe lograr para tener éxito.

horario n: asegurarse de que los recursos necesarios para lograr el alcance del
proyecto sean disponible y utilizado cuando sea necesario para completar el proyecto en
la fecha de vencimiento acordada.
gasto n: garantizar que un proyecto de diseño utilice solo los recursos necesarios para
Completa el proyecto a tiempo.
La gestión de proyectos es el seguimiento de estos tres asuntos para lograr los
objetivos, y objetivos de un proyecto. Todos los proyectos de diseño de ingeniería se pueden
definir en términos de sus objetivos, recursos y la necesidad de terminar en un marco de tiempo
fijo. Una serie de herramientas han sido desarrollado para ayudar a los gerentes de proyecto a
realizar un seguimiento del alcance, la programación y el gasto de un proyecto. Estas incluyen
herramientas para comprender y enumerar el trabajo a realizar, programar las tareas debe
hacerse de forma lógica y eficiente, asignando tareas a individuos y supervisando tanto
Avancess y gastos del proyecto. Explorarem
Avance
Exploraremos
os algunas de estas herramientas como son
aplicable a proyectos de diseño en el capítulo 16.
La precisión en el alcance y los gastos mencionados en el contexto de la gestión de
proyectos puede parecer algo en desacuerdo con la naturaleza abierta del diseño. Este es
ciertamente el caso cuando intentamos predecir la forma final o el resultado de un proyecto de
diseño. A diferencia de un proyecto de construcción, donde los resultados esperados están
claramente articulados, un proyecto de diseño, especialmente un proyecto de diseño conceptual
puede tener una serie de posibles éxitos resultados, ¡o ninguno! Esto hace que la tarea y las
herramientas de gestión de proyectos sean solo parcialmente. Útil en la configuración de
diseño. Como resultado, presentaremos solo las herramientas de gestión de proyectos que han
encontrado ser útiles en la gestión de proyectos de diseño realizados por pequeños equipos.


1.5 NOTAS Sección
Sección 1.2: Nuestra definición de diseño de ingeniería se basa en gran medida en Dym y Levitt
(1991), Dym (1994), y Dym et al. (2005). La definición de diseño de Simon se basa en un
conjunto de conferencias que se publicaron como las ciencias de lo artificial (1981). La
definición de sistemas de ingeniería está tomada de Weck, Roos, y Magee (2011).
CAPÍTULO
2
DEFINICIÓN DE UN PROCESO DE DISEÑO Y UNA
CASO DE ESTUDIO
¿Cómo lo hago diseño de ingeniería? ¿Puede usted SHOWME un ejemplo?
Habiendo sido definido diseño de ingeniería y algo de vocabulario, que ahora definimos un
proceso de diseño, es decir, la forma en que se hace realmente un diseño. Esto puede parecer
un poco abstracto, porque vamos a romper un proceso complejo en partes más pequeñas, más
detallada tareas de diseño. Sin embargo, como lo definimos las tareas de diseño, vamos a
identificar las herramientas de diseño específicas y los métodos que utilizamos para
implementar un proceso de diseño. Tenga en cuenta que somos no la presentación de una
receta para hacer el diseño. En cambio, estamos delineando un marco dentro del cual podemos
articulado y pensar sobre lo que estamos haciendo como diseñamos algo. Además, es
importante tener en cuenta que nuestro enfoque general será en lo que vamos a identificar
como diseño conceptual, la primera etapa donde las diferentes ideas de diseño o conceptos son
desarrolladas y analizadas.
2.1 EL PROCESO DISEÑO COMO UN PROCESO DE CUESTIONAMIENTO
CUESTIONAMIENTO
Imagínese que usted está trabajando en una empresa que fabrica diversos proyectos de
consumo, y su jefe le llama a su oficina y le dice: “Diseñar una escalera segura” Uno se
pregunta a sí mismo: ¿Por qué alguien necesita todavía otra escalera? No hay un montón de
escaleras seguras ya en el mercado? Y lo que quiere decir con una “escalera segura”?
No es una gran sorpresa que un montón de preguntas de inmediato vienen a la mente. Por lo
general, los proyectos de diseño comienzan con una declaración que habla de las intenciones
de un cliente u objetivos, la forma o la forma del diseño, su finalidad o función, y tal vez algunas
cosas acerca de los requisitos legales. Esta afirmación conduce a la primera tarea del
diseñador: a aclarar lo que quiere el cliente con el fin de traducir esos deseos en sentido
objetivos (metas), (limitaciones límites), y funciones (lo que el diseño tiene que hacer). Esta
tarea aclaración procede como el diseñador pide al cliente que ser más preciso sobre lo que
realmente quiere.
Hacer
es una parte
procesoque
de se
diseño.
Aristóteles
hace mucho
tiempo preguntas
que conocimiento
resideintegral
en las del
preguntas
pueden
hacer y señaló
las respuestas
que
pueden ser proporcionados. Al observar el tipo de preguntas que podemos pedir, podemos
articular el proceso de diseño como una serie de tareas de diseño. Por ejemplo, en relación con
el diseño de una escalera, nos establecer objetivos de un cliente cuando hacemos preguntas
tales como:



¿Por qué quiere otra escalera?
¿Cómo se utilizará la escala?
Lo que el mercado nos dirigimos
dirigimos?
?
Identificar las limitaciones que rigen el diseño con preguntas tales como:


¿Qué significa “seguro”?
¿Cuál es la cantidad máxima que está dispuesto a gastar?
Establecer funciones que el diseño debe llevar a cabo y sugerir medio por el cual esas
funciones se pueden realizar con preguntas tales como:


La escalera puede apoyarse contra una superficie de apoyo?
Es necesario que el soporte de escalera a alguien con algo?
Establecer las especificaciones para el diseño con preguntas tales como:


¿Cuánto peso debería un apoyo seguro de las escaleras?
¿Qué tan alto si alguien en la escalera será capaz de alcanzar?
Generar alternativas de diseño con preguntas tales como:
¿Podría la escalera sea una escalera o una escalera de extensión?
La escalera podría ser de madera, aluminio, o fibra de vidrio?


Modelar y analizar el diseño con preguntas tales como:


¿Cuál es la tensión máxima en una etapa de apoyo a la “carga de diseño”?
¿Cómo de que está hecha la deflexión a la flexión de una etapa de cargado variar con el
material de la etapa?
Prueba y evaluar el diseño con preguntas tales como:


¿Puede alguien en la escalera de llegar a la altura especificada?
¿La escalera cumpla con las especificac
especificaciones
iones de seguridad de OSHA?
Refinar y optimizar el diseño con preguntas tales como:


¿Hay otras maneras de conectar los pasos?
¿Puede el diseño puede hacer con menos material?
Documento el proceso de diseño y comunicar el diseño se completa con preguntas tales como:
¿Cuál es la justific
justificación
ación de las decisiones de diseño que se hicieron?
¿Qué información necesita el cliente para fabricar el diseño?


Por lo tanto, las preguntas que hicimos sobre el diseño establecen pasos de un proceso que
nos mueven a partir de un planteamiento del problema mediante el aumento de niveles de
detalle hacia una solución de ingeniería. La idea es traducir los deseos de un cliente en un
conjunto de presupuesto ese estado en términos de ingeniería como el diseño ha de funcionar o
comportarse. Estos son los puntos de referencia contra el cual podemos medir el rendimiento
de un diseño.
Con las especificaciones en la mano, generamos diferentes conceptos de cómo el diseño puede
trabajar o buscar, es decir, creamos alternativas de diseño. Luego elegimos un concepto (por
ejemplo, una escalera de mano) y construir y analizar un modelo de ese concepto, probar y
evaluar que el diseño, refinar y optimizar algunos de sus detalles, y luego documento la
justificación para el di
diseño
seño final de la esca
escalera
lera de mano y sus especificac
especificaciones
iones de fabricación
fabricación..
En la Sección 2.2 presentaremos todos de las tareas del proceso de diseño de ingeniería con
mayor detalle.
Algunas de las preguntas de clarificación primeros conectan con claridad a las tareas
posteriores del proceso. Tomamos decisiones, analizar cómo interactúan las opciones de la
competencia, evaluar los compromisos en estas elecciones, y evaluar el efecto de estas
opciones en nuestro objetivo de nivel superior de diseño de una escalera segura. Por ejemplo,
de la escalera formar o la forma y el diseño están fuertemente relacionadas con su función:
Somos más propensos a usar una escalera de extensión para rescatar a un gato de un árbol y
una escalera para pintar las paredes de una habitación. Del mismo modo, el peso de la escalera
tiene un impacto en la forma en que se puede utilizar: los de madera escaleras de extensión de
aluminio han reemplazado en gran medida porque pesan menos. El material del que está hecha
una escalera afecta no sólo su peso, sino también su coste y su tacto: escaleras de extensión
de madera son tanto más rígida y más pesado que sus homólogos de aluminio, por lo que los
usuarios de las escaleras de aluminio sienten una cierta cantidad de “dan” o flex en sus escalas
más ligeras.
Algunas de las
las pregunta
preguntass en las tareas de di
diseño
seño posteriores
posteriores pueden ser respond
respondidas
idas mediante
la aplicación de modelos matemáticos, tales como los utilizados en la física. Por ejemplo, la ley
de Newton de equilibrio y estática elementales se pueden utilizar para analizar la estabilidad de
la escalera bajo cargas dadas en una superficie determinada. Podemos utilizar ecuaciones para
calcular las deflexiones de vigas y las tensiones en los pasos que se doblan bajo las cargas del
pie dados. Pero no hay ecuaciones que definen el significado de “seguro”, o de comercialización
de la escalera, o que ayudan a elegir su color. Dado que no existen ecuaciones para la
seguridad, capacidad de venta, el color o para muchos de los otros problemas en las preguntas
de la escalera, tenemos que encontrar otras maneras de pensar acerca de este problema de
diseño.
Es claro que vamos a hacer frente a una amplia gama de opciones como nuestro diseño
evoluciona.
Endecidir
nuestroeldiseño
que elegir
tipo de de
la escalera.
Entonces
tenemos que
modo escalera,
de cierretenemos
de los pasos
parauna
el marco
la escalera.
Estas
opciones serán influenciadas por dos cosas: (1) el comportamiento deseado (por ejemplo, a
pesar de la escalera en sí puede flexionar, no queremos individuo
pasos para tienen mucho dan con respecto al marco de la escala); y (2) consideraciones de
fabricación o de montaje (por ejemplo, sería mejor para clavar en los peldaños de una escalera
de madera, espigas de uso y pegamento, o tuercas y tornillos?). En cuenta que podemos
descomponer la escalera en sus componentes para seleccionar entre las opciones de diseño
particulares.
A medida que trabajamo
trabajamoss a través de estas cuestiones de diseño y tareas, siempre nos
comunicamos con los demás sobre la escalera y sus diversas características. Cuando nos
preguntamos nuestro cliente acerca de las propiedades deseadas de la escalera, o el director
del laboratorio sobre las pruebas de evaluación, o el ingeniero de fabricación sobre la viabilidad
de hacer ciertas partes, estamos interpretando los aspectos del diseño de escalera en términos
de idiomas y parámetros que estos expertos utilizan en su propio trabajo: Sacamos fotos en
lenguajes gráficos; escribimos y aplicar fórmulas en el lenguaje de las matemáticas; hacemos
preguntas verbales y proporcionamos descripciones verbales; y usamos números todo el tiempo
para fijar límites, describen resultados de la prueba, y así sucesivamente. Por lo tanto, el
proceso de diseño no puede proceder sin el reconocimiento de diferentes lenguajes de diseño y
sus correspondientes interpretaciones.
Nuestro sencillo problema de diseño ilustra la forma en que podría formalizar el proceso de
diseño para hacer explícitas las tareas de diseño que estamos haciendo. Nosotros también
externalizando los aspectos del proceso, ellos se mueven de nuestras cabezas en una variedad
de lenguajes reconocibles para poder comunicarse con los demás. Por lo tanto, aprender dos
lecciones importantes de nuestro proyecto de diseño de escalera:


El diseñador debe entender completamente lo que se necesita en el diseño final.
El diseñador debe ser capaz de traducir los deseos del cliente a los idiomas de diseño
de ingeniería (por ejemplo, palabras, dibujos, números, reglas, fórmulas y propiedades)
con el fin de modelar, analizar, probar, evaluar, mejorar, optimizar, y por último
documento el diseño.
2.2 DESCRIBIR Y PRESCRIPCIÓN UN PROCESO DE DISEÑO
Acabamos de ver que hacer pregunta
preguntass cada vez más detallada
detalladass expuest
expuestas
as varias tareas de
diseño. Ahora vamos a formalizar este tipo de tareas de diseño en un proceso de diseño.
Muchos modelos de procesos de diseño son descriptivo: ellos describir los elementos del
proceso de diseño. Otros modelos son preceptivo: ellos prescribir lo que se debe hacer durante
el proceso de diseño. Primero vamos a presentar brevemente algunos modelos descriptivos, y
luego introducir un conjunto extendido de nuestras tareas de diseño para convertir un modelo
descriptivo simple en un modelo prescriptivo más detallado.
El modelo descriptivo más simple del proceso de diseño define tres fases:
1. Generación: el diseñador genera o crea varios conceptos de diseño.
2. Evaluación: el diseñador pruebas el diseño elegido en contra de las métricas que
reflejan la Los objetivos del cliente y las especificaciones que estipulan cómo el diseño
debe funcionar.
3. Comunicación: el diseñador se comunica el diseño final para el cliente y para fabricantes
o los fabricantes.
PARTE II
El proceso de diseño
Y HERRAMIENTAS DE DISEÑO
CAPÍTULO 3
DEFINICIÓN DEL PROBLEMA: DETALLE
REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE
¿Qué requiere el cliente de este diseño?
EN LOS CAPÍTULOS 1 y 2,
2 , definimos el diseño de ingeniería y describimos un proceso para
haciendo diseño. Ahora pasamos a la definición de problemas, cuando tratamos de entender lo
que el cliente requiere en este diseño el problema de diseño en términos de objetivos a ser
alcanzado, las restricciones que deben cumplirse y las funciones que debe realizar el diseño
como nuestro punto de partida examinamos de cerca el problema de diseño según lo declarado
por el cliente, en Para hacernos conscientes del espacio de diseño en el que estaremos
trabajando.
Recuerde que en la Figura 2.1, revisando la declaración del problema, aclarando los
objetivos, identificando restricciones y estableciendo funciones, todas aparecían en el mismo
"bloque" que es el elemento negro resaltado en el icono de diseño justo arriba. Esto no es
accidente.
Los diseñadores
generalmente
el estado
la técnica,
consultan
con los
clientes y usuarios,
y especular
entre ellos revisan
sobre todos
estos de
importantes
objetos
intelectuales
simultáneamente. Esto permite a los diseñadores obtener información de forma eficiente de sus
fuentes, pero esta información debe ser organizada en un marco. En esto capítulo, observamos
cómo comenzamos con las tareas de definición de problemas, comenzando con el Declaración
inicial del cliente. A continuación, presentamos formas de organizar toda la información
encontrada en nuestras consultas de diseño, y finalmente desarrollar un problema revisado
declaración, que es uno de los resultados de nuestro cuadro de definición de problemas. Para
tener éxito en la etapa de definición del problema, tendremos que examinar los objetivos,
restricciones y funciones en detalle; Lo hacemos en los tres capítulos que siguen.
3.1 ACLARANDO LA DECLARACIÓN INICIAL DE PROBLEMAS
La
mayoría
de los proyectos
diseño comienzan
un cliente
estableceun
un gadget
problema
a
resolver,
típicamente
en un de
declaración
verbal delcuando
problema
que identifica
que
atraerá a ciertos mercados (por ejemplo, un contenedor para una nueva bebida), un widget que
realizará algunas funciones específicas (por ejemplo, un gallinero), o un problema que debe
solucionarse mediante un nuevo diseño (por ejemplo, un nuevo transporte red y hub). La
declaración inicial del problema puede ser breve. Imagina trabajar por una comida. Empresa
cuya gestión desafía a sus diseñadores: “Diseñar una botella para nuestro nuevo zumo de
frutas para niños ”. Una respuesta a este desafío es diseñar un nuevo e inteligente Etiquetar
para una botella existente y declarar el trabajo realizado. Pero, ¿es este un buen diseño? Es el
diseño correcto? No hay manera de responder a estas preguntas porque la declaración del
problema es tan breve que no da ninguna pista de otras consideraciones que puedan entrar en
pensar o evaluar el diseño, por ejemplo, el mercado previsto, la forma o la elección de los
materiales de la contenedor, y así sucesivamente. De hecho, podríamos necesitar más
información sobre la naturaleza del jugo. Producto para estar seguros de que teníamos un
diseño seguro.
Otra declaración del problema podría tomar una forma más larga: "Las Universidades
de Claremont necesitan para reconfigurar la intersección de Foothill Avenue y Dartmouth
Avenue para que los estudiantes puedan cruzar la calle ”. Esto comunica la idea de alguien
sobre cuál es el problema, pero también puede contienen errores, muestran sesgos, o implican
soluciones. Los errores pueden incluir información incorrecta, Datos defectuosos o incompletos,
o errores simples con respecto a la naturaleza del problema. En esto Por ejemplo, el error es
menor: Foothill Boulevard, no Foothill Avenue, pasa por alto la Claremont Colleges, pero esto
podría confundir a alguien que no esté familiarizado con Claremont. Los sesgos son
presunciones sobre la situación que también pueden resultar inexactas porque la El cliente o los
usuarios pueden no comprender completamente toda la situación. En nuestro ejemplo de
tráfico, para Por ejemplo, el problema puede no estar relacionado con el diseño de la
intersección en absoluto, sino con el tendencia de los estudiantes a jaywalk o a un sesgo hacia
el pensamiento en términos "concretos" que pueden afectar nuestro proceso de diseño.
Soluciones implícitas (es decir, la mejor suposición de un cliente sobre la respuesta)
Con frecuencia aparecen en las declaraciones de problemas. En el proyecto de zumos de
frutas, por ejemplo, el la gerencia pidió una botella, mientras que muchas otras soluciones,
como un cartón o una bolsa, son posible. En otros casos, la solución implícita puede ser más
sutil, como pedir un
Dispositivo cuando un proceso podría ser más apropiado. Si bien las soluciones implícitas
ofrecen algunas una idea de lo que piensa un cliente, restringen el espacio de diseño en el que
un diseñador busca una solución. Además, una solución implícita puede no resolver el problema
en cuestión. Por ejemplo, el problema del tráfico puede no resolverse reconfigurando la
intersección. Si los estudiantes de jaywalk, los costosos cambios en la intersección pueden
hacer poco o nada para mitigar esta. Si el problema es que los estudiantes están cruzando una
calle peligrosa, tal vez el destino A la que se dirigen se les debe reubicar. El punto es que
debemos examinar cuidadosamente Declaraciones iniciales del problema para identificar y
tratar los errores, sesgos e implícitos soluciones solo así podremos comenzar a entender y
resolver el problema real.
Podemos querer hacer una reescritura rápida de la declaración del problema inicial
que elimina errores, sesgos y soluciones implícitas. Entonces podemos usar eso como base
para discutir el proyecto con nuestro cliente, y como guía a lo largo de nuestro camino de
diseño. Algunos equipos hacen tal revisión de la declaración del problema muy temprano en el
proceso de diseño, y luego haga otra, más extensa cuando han llegado a una comprensión de
los objetivos, limitaciones y Funciones que definen el espacio de diseño. La última versión se
discute en la Sección 3.3.
3.2 ENCUADERNACIÓN DE REQUISITOS DE CLIENTES
Nos enfocamos en obtener una comprensión más clara de lo que el cliente requiere porque nos
ayuda vea las líneas a lo largo de las cuales puede surgir un diseño exitoso. Es decir, queremos
aclarar qué es lo el cliente requiere, toma en cuenta a los interesados del proyecto e identifica
los contextos dentro de los cuales nuestro el diseño funcionará Al hacerlo, estaremos definiendo
o enmarcando el problema de diseño claramente y de manera realista.
En el Capítulo 2, hablamos sobre el papel de las preguntas en el proceso de diseño.
Un diseño El equipo puede hacer preguntas a los clientes y partes interesadas que pueden
tener diferentes grados de Interés en el diseño, incluyendo posibles usuarios o expertos en el
campo. Los expertos pueden ser versados en tecnología relevante o bien informados sobre el
mercado para el cual el diseño es apuntado Los equipos de diseño también pueden mantener
sus propias discusiones internas en las que preguntan a cada uno. Otras preguntas para
obtener y enumerar ideas que luego pueden organizar en algunos problemas relevantes
estructura. Es importante que dichas sesiones de discusión en equipo permanezcan enfocadas,
particularmente a medida que cambian de la noción más general de los requisitos generales de
diseño hacia los detalles específicos de los objetivos, restricciones o funciones. El mejor
resultado de este trabajo. es una lista de atributos de los cuales se separan listas de objetivos
(es decir, características o comportamientos), se pueden extraer restricciones (es decir, límites)
y funciones (es decir, cosas que debe hacer el diseño).
3.2.1 Listas de atributos de diseño y objetivos de diseño
Imagine que estamos en un equipo de diseño que está consultando a una compañía que hace
tantas herramientas de alta calidad (con un rango de precios correspondiente). La dirección de
esa empresa. le ha dado al equipo una declaración de problemas más específica que los
ejemplos anteriores, A saber, “Diseñe una nueva escalera para electricistas u otros trabajos de
mantenimiento y construcción profesionales que trabajan en sitios de trabajo convencionales ".
Para comprender completamente los objetivos de este diseño, tenemos que hablar con la
administración, los usuarios potenciales, el marketing de la empresa Personas y expertos.
Sobre la base de nuestra idea previamente discutida del diseño como cuestionamiento, le
pedimos:



¿Qué característic
características
as o comportamientos le gustaría que tuviera la escalera?
¿Qué quieres que haga esta escalera?
¿Hay ya escaleras en el mercado que tienen característic
características
as similares
similares?
?
Y mientras hacemos estas tres preguntas, también podemos preguntar:


¿Qué quieres decir con eso?
¿Cómo vas a hacer eso?


¿Qué quieres decir con eso?
¿Cómo vas a hacer eso?
Después de nuestro interrogatorio (y quizás algunas discusiones más de equipo),
Podríamos desarrolle una lista de atributos para un diseño de escalera seguro como el de la
Tabla 3.1. Podemos categorizar los elementos en nuestra lista de atributos en objetivos,
restricciones, funciones y medio. Puede ser útil revisar esas definiciones antes de tratar de
categorizar los elementos en nuestra lista:

objetivo n: una característica o comportamiento que el diseño debe tener o exhibir. Los
objetivos normalmente se expresan como adjetivos que capturan lo que el diseño
debería ser, a diferencia de lo que debe hacer el diseño. Por ejemplo, diciendo que una
escalera debe sea portátil o liviano expresa un atributo que el cliente desea que la
escalera
Estasy de
características
comportamientos,
expresados
envea
los bien
lenguajes
naturales tener.
del cliente
los usuarios ypotenciales,
haga que
el objeto se
a los
ojos del cliente o usuario. Examinaremos los objetivos con mayor detalle en el Capítulo
4.
restricción n:
n: un límite o restricción en los comportamientos o atributos del diseño.
Las restricciones son límites claramente definidos cuya satisfacción puede encuadrarse en un
binario elección (por ejemplo, un material de escalera es un conductor o no lo es). Cualquier
diseño que viole estos límites es inaceptable. Por ejemplo, cuando decimos que una escalera
debe cumplir con OSHA Estándares, estamos estableciendo una restricción.

función n: algo específico que se espera que haga un dispositivo o sistema diseñado.
Las funciones se expresan típicamente como términos de "hacer" en un emparejamiento verbosustantivo. A menudo se refieren a funciones de ingeniería, como la segunda función en la
Tabla 3.1: “Debe no conducir electricidad”. Tenga en cuenta que esta función también es una
restricción. Diremos mucho más sobre las funciones en el Capítulo 6.

significa n:
n: una forma o método para hacer que una función suceda.
Los medios o implementaciones a menudo se expresan en términos muy específicos que, por
su la naturaleza, son soluciones específicas. Los medios a menudo surgen porque los clientes u
otros piensan ejemplos de cosas que han visto que creen que son relevantes. Porque son tan
fuertemente dependiente de la función, deben ser eliminados de nuestra lista de atributos para
él ha llegado el momento, pero los revisaremos una vez que hayamos examinado las funciones.
También notamos que algunas de las entradas podrían ser más precisas (y más
informativas), tal vez por más cuestionamiento. Por ejemplo, la declaración “Debería permitir
una Macho de estatura mediana para trabajar con seguridad hasta 11 pies alturas "bien podría
significar" debe permitir una 25 percentil masculino para alcanzar una altura de 11 pies ". De
manera similar," Debe soportar el peso de un el trabajador promedio "podría sugerir en su lugar"
Debe soportar un percentil 75 masculino cuando se encuentra en segundo paso desde arriba.
De hecho, tal como están ahora, e incluso con las posibles reformulaciones, estas Las
declaraciones son difíciles de categorizar, ya que parecen ser una mezcla de objetivos unciones
y especificaciones, y restricciones.
Ahora podemos separar la lista de requisito
requisitoss en la Tabla 3.1 en tres listas separadas,
una de objetivos, otra de restricciones, y una tercera de funciones. Podemos usar estas listas
para una exploración más completa de cada tipo de atributo. En los capítulos 4-6, usaremos
estas listas para ayudarnos aprenda cómo cada tipo de atributo nos ayuda a ser un diseñador
efectivo.

3.3 DECLARACIONES DE PROBLEMAS REVISADOS: DECLARACIONES PÚBLICAS DEL
PROYECTO DE DISEÑO
En un principio, señalamos que los proyectos de diseño normalmente se inician con un tiempo
relativamente breve declaración de lo que quiere. A medida que recopilamos información de
clientes, usuarios y otros, nuestro Las propias opiniones sobre el problema cambiarán. Además
del ejercicio de aclaración inicial, Recolectar información que podamos presentar como
objetivos, restricciones y funciones. Es importante reconocer el impacto de toda la nueva
información que hemos recopilado y desarrollado. Podemos formalizar nuestra nueva
comprensión (y posiblemente evolucionando) al redactar una declaración de problema revisada
que refleja nuestra comprensión más completa del problema de diseño. UNA La comparación
de las declaraciones de problemas iniciales y revisadas para un proyecto a menudo muestra
una Mejora considerable en la comprensión de lo que quiere el cliente. Veremos tales
resultados en la Sección 3.4.
de problemas
revisada
también
es 16
unacuando
herramienta
importante
para el
desarrolloLa
deldeclaración
equipo. Carta
que discutimos
en el
Capítulo
consideramos
la gestión
de proyectos de diseño. La carta del equipo es un acuerdo entre el equipo, su institución matriz
y el cliente con respecto a lo que el proyecto debe hacer, incluyendo lo que se entregará.
Mientras que una carta puede ser mantenido bastante general (por ejemplo, con entregables
como "un prototipo funcional"), una revisión exhaustiva La declaración de problemas le permite
al equipo expresar más concretamente lo que quiere el cliente y necesidades.
La declaración de problema revisada es una herramienta de comunicación importante
por derecho propio el cliente puede tener un conocimiento técnico limitado sobre el tema del
proyecto o el diseño proceso. Para tal cliente, la declaración de problema revisada es la "cara"
del proyecto: expresa en términos claros e inequívocos el problema de diseño que los
diseñadores intentan resolver. Esta declaración de problema revisada aparecerá a menudo en
presentaciones públicas e informes. también. Como tal, la declaración de problema revisada
merece una seria atención. Más que un tarea de limpieza simple, presenta las intenciones del
cliente y del equipo de diseño para el mundo.
Se debe adjuntar una palabra de precaución a las discusiones con el cliente o el
público alrededor de la declaración de problema revisada. En nuestro deseo de ser lo más
precisos posible, puede ser inadvertidamente insensible a cómo otras personas pueden percibir
nuestras presentaciones. Compare la oración: “Después de consultar al cliente y a los expertos
pertinentes, adoptamos y usó la siguiente declaración de problema revisada ", con" Después de
corregir errores y eliminar sesgo de nuestro cliente, revisamos la declaración del problema. "La
primera oración refleja una colaboración busque la mejor solución de diseño, mientras que la
segunda sugiere que el cliente fue descuidado o parcial, lo que es casi seguro que avergonzará
o molestará al cliente.
3.4 DISEÑAR UN SOPORTE DE BRAZO PARA UN ESTUDIANTE AFLICADO A CP
Ahora comenzamos
comenzamos a describir el diseño de un dispositivo para apoyar
apoyar y estabilizar el brazo de
un joven. estudiante afligida con parálisis cerebral (PC) mientras escribe o dibuja. Usaremos
este ejemplo. a lo largo del libro, por lo que es útil ver cómo se originó la declaración del
problema y cómo fue aclarado y revisado en última instancia. El patrocinador de este proyecto,
la Escuela Danbury, es un escuela de educación especial dentro del Distrito Escolar Unificado
de Claremont (California) que Atiende a niños con problemas ortopédicos y médicos severos.
Los estudiantes pueden ser tan jóvenes como tres años de edad; Danbury School ofrece clases
hasta el sexto grado. Danbury School tiene una larga historia de trabajo con los estudiantes en
el curso de diseño de introducción de Harvey Mudd (E4), que se remonta al semestre de
primavera de 1992. Entre los proyectos de diseño E4 que tienen hecho para la escuela Danbury
son un brazo robótico para alimentar a niños discapacitados, una computadora dispositivo de
entrada para niños discapacitados, y baños para estudiantes con discapacidades ortopédicas.
En este problema de diseño, se pidió a los equipos de E4 que diseñaran un dispositivo
para Jessica, un tercer grado estudiante que había sido diagnosticado con PC. (Vale la pena
señalar que uno de los dos equipos cuyos resultados citamos (equipo B) usaron solo el nombre
de Jessica en toda su documentación, el otro equipo (A) la llamó Jane Doe, o Jane para
abreviar, para preservar su anonimato. se había identificado un usuario particular para el
diseño, el director de la Escuela Danbury esperaba, como hicieron algunos de nuestros
diseñadores estudiantiles, que el esfuerzo produciría un diseño que podría ser desarrollado en
un producto que se ofrecerá a estudiantes con discapacidades similares en otros lugares. El
lleno La declaración inicial del problema dada a los equipos de diseño es:
La Escuela Primaria Danbury del Distrito Escolar Unificado de Claremont tiene una serie de
estudiantes con diagnóstico de PC, una alteración del desarrollo neurológico que causa
Trastornos de la función motora voluntaria. Para estos alumnos, actividades que requieren
multa.
Los movimientos musculares (por ejemplo, la escritura) son particularmente difíciles debido a un
control motor deficiente y coordinación como resultado del CP. Hay amplia evidencia que indica
que estos estudiantes escriba más eficazmente cuando un instructor estabilice físicamente la
mano o el codo para reducir el movimiento extraño. Un dispositivo que puede lograr el mismo
efecto físico por contrarrestar el movimiento involuntario sería deseable ya que esto aumentaría
la Independencia funcional de los estudiantes.
Una lectura de la declaración del problema inicial anterior deja claro que los equipos
de diseño tenía muchas preguntas que responder antes de que pudieran comenzar a
especificar la forma definitiva de un soporte para los brazos. Quizás la más apremiante de estas
preguntas sea, "¿qué hace exactamente el cliente? (Danbury School) y el usuario (Jessica)
quieren (y necesitan)? "Para responder a esta pregunta, la Los equipos de estudiantes
realizaron una investigación sobre la parálisis cerebral, los entornos personales y de clase. en el
que trabajó Jessica, y en diseños existentes para apoyabrazos y / o restricciones. Además, los
equipos tenían que determinar qué significaban tanto el cliente como Jessica con frases como
Como "más efectivamente" y "aumentar. . . Independencia”. Los alumnos obtuvieron sus
respuestas. a través de la investigación de bibliotecas, búsquedas en la web y entrevistas con
Jessica y Danbury School personal. Este trabajo de encuadre de problemas en última instancia
condujo a declaraciones de problemas revisados. Equipo a produjo la siguiente declaración de
problema revisada:
El problema presentado al equipo involucra a Jessica, una estudiante de tercer grado en la
Primaria Danbury Colegio. Jessica recientemente comenzó a pintar, pero debido a que padece
parálisis cerebral, ella tiene dificultade
dificultades
s para persegui
perseguirr su nuevo interés. Jessica pinta con la
mano izquierda, con el codo sujeto. por encima de la posición de reposo, utilizando una
combinación de movimiento del brazo y el torso. Mientras pinta, Jessica exhibe movimientos
exagerados, y la falta de control de movimientos más finos, en todos direcciones. Estos
problemas se amplifican cuando
cuando su brazo está completamente extendido.
extendido. Actualmente,
Actualmente, cuando
Jessica quiere pintar, requiere que un maestro o miembro del personal mantenga estable el
codo izquierdo. El personal de la escuela Danbury ha pedido al equipo que intente diseñar un
dispositivo que disminuya La magnitud de las exageraciones y ayuda a Jessica a controlar sus
movimientos más finos. Los El dispositivo debe permitir el mismo rango de movimiento
voluntario empleado en la pintura. Por lo tanto, el dispositivo tomaría el lugar del maestro o
miembro del personal y aumentaría la capacidad de Jessica. Independencia funcional al pintar
en un aula. El personal de Danbury debe podrá configurar el dispositivo en un entorno de aula
en ocho minutos o menos. Optimamente El dispositivo podría ser usado por otros estudiantes
con parálisis cerebral u otro funcionalmente similar. Condiciones en la escuela primaria
Danbury.
El equipo de diseño B produjo una declaración de problema revisada con menos detalle:
La Escuela Primaria Danbury de CUSD tiene un estudiante diagnosticado con PC, un desarrollo
neurológico Deterioro que provoca alteraciones de la función motora voluntaria. Para esto
estudiante, actividades que requieren movimientos musculares finos, como pintar, escribir y
comer, son particularmente difíciles debido a la alteración del control motor y la coordinación.
Hay suficiente evidencia que indica que este estudiante pinta más efectivamente cuando un
instructor se aferra a la parte inferior de la parte superior del brazo (justo encima del codo) y,
por lo tanto, minimiza las lesiones extrañas. Movimiento
Movimientos
s del hombro. La escuela desea un
dispositivo que pueda minimizar el Movimientos involuntarios del hombro y así le permiten pintar
de forma semi-independiente. Un tal El dispositivo sería idealmente aplicable en otros casos de
PC y debe ser implementado fácilmente por un adulto.
Estas declaraciones de problemas revisadas resaltan una serie de cuestiones
relacionadas con este ejercicio de diseño y más en general sobre la práctica del diseño de
ingeniería. Darse cuenta de el equipo A se enfocó en una actividad específica que desean
facilitar (pintar), mientras que el equipo B miró en un conjunto más general de actividades
(pintar, escribir y comer). Note también que el equipo A ha identificado una restricción (es decir,
un límite de 8 minutos en el tiempo de configuración) que se consideró lo suficientemente
importante como para llamar en la declaración de problema revisada. Como resultado, el cliente
podría Creo que estos dos proyectos ya no son idénticos. Esto muestra cómo podemos usar la
versión revisada declaración de problemas al principio del proceso de definición del problema
para asegurarnos de que estamos enfocados en una comprensión precisa del problema
correcto. También amplifica la naturaleza abierta. de diseño: dos equipos que trabajan para el
mismo cliente pueden llegar a dos entendimientos diferentes del mismo problema. Veremos
cómo se desarrolla el proceso de diseño para los equipos A y B en Los siguientes varios
capítulos.
3.5 NOTAS
Sección 3.4: Los resultados para el proyecto de diseño de soporte de brazo de Danbury se
toman de los informes finales de Attarian et al. (2007) y Best et al. (2007) presentado durante la
oferta de Harvey Mudd en la primavera de 2007. Curso de diseño de primer año de la
universidad, E4: Introducción al diseño de ingeniería. El curso se describe en Mayor detalle en
Dym (1994b).
CAPÍTULO 4
DEFINICIÓN DEL PROBLEMA:
CLARIFICANDO LOS OBJETIVOS
¿Qué pretende lograr este diseño?
EN EL CAPÍTULO 3 nos centramos en la declaración inicial del problema del cliente y hablamos
acerca de cómo trabajamos para revisar la declaración del problema al (1) identificar y
corrigiendo cualquier error, sesgo, o soluciones implícitas; y (2) incorporando el Objetivos
apropiados, restricciones y funciones. Pasamos ahora a aclarar el objetivo que queremos que
nuestro diseño alcance. Examinaremos las limitaciones que debe cumplirse en el Capítulo 5 y
las funciones que debe realizar el diseño en el Capítulo 6.
4.1 CLARIFICAR LOS OBJETIVOS DE UN CLIENTE
En la Tabla 3.1 presentamos una lista inicial de los atributos deseados de una escalera segura,
que incluye Objetivos, restricciones, funciones y medios. Hemos recortado esa lista de atributos
a
la tiene
lista más
cortaentradas.
de objetivos
que mostramos
Tabla
vemos queorganizarla
nuestra lista
aún
muchas
Podríamos
encontrarenla lalista
más4.1,
útil pero
si pudiéramos
de
alguna manera. Por ejemplo, los diversos usos que hemos identificado para la escalera pueden
ser agrupados o agrupados de alguna manera coherente.
Otra forma de agrupar las entradas de la lista podría ser preguntar por qué nos
interesan. Por ejemplo, ¿Por qué queremos que nuestra escalera se use al aire libre? Tal vez
eso es parte de lo que hace que una escalera útil, que se relaciona con otra entrada en nuestra
lista. Del mismo modo, podríamos preguntarnos por qué nos importa.
TABLA 4.1 Una lista de objetivos podados para una escalera segura
La escalera debe ser útil
Se usa para ensartar conductos y alambres en techos.
Se utiliza para mantener y reparar puntos de venta en lugares altos.
Se utiliza para reemplazar bombillas y accesorios.
Utilizado al aire libre en terreno nivelado
Usado suspendido de algo en algunos casos.
Utilizado en interiores en pisos u otras superficies lisas
Debe ser razonablemente rígido y cómodo para los usuarios.
Debe permitir que una persona de estatura media alcance y trabaje a niveles de hasta 11 pies.
Debe ser seguro
Debe ser relativamente barato
Debe ser portátil entre los sitios de trabajo
Debe ser ligero
Debe ser duradero
Si la escalera es útil. En este caso, la respuesta no está en la lista: queremos que sea útil Para
que la gente lo compre. Dicho de otra manera, la utilidad hace que una escalera sea
comercializable. Esta sugiere que necesitamos una entrada en mercadeo para nuestra lista de
objetivos podados: “La escalera debería ser comercializable”. Este resulta ser un objetivo muy
útil, ya que nos dice por qué queremos que la escalera sea barata, portátil, etc. (Por otro lado,
debemos tener cuidado identificando “superobjetivos” como la comercialización, ya que cas i
cualquier nuevo o interesante la característica del producto podría caber debajo de esa rúbrica.)
Si pasamos por un agrupamiento reflexivo de nuestros De esta manera, podemos desarrollar
una nueva lista que podamos representar en un esquema con sangría. con jerarquías de
encabezados principales y varios niveles de subtítulos (por ejemplo, Tabla 4.2).
TABLA 4.2 Una lista con sangría de los objetivos podados para una escalera segura
0. Una escalera segura para electricistas.
1. La escalera debe ser segura.
1.1 La escalera debe ser estable.
1.1.1. Estable en pisos y superficies lisas.
1.1.2 Estable en un terreno relativamente llano
1.2 La escalera debe ser razonablemente rígida
2. La escalera debe ser comercializable.
2.1 La escalera debe ser útil.
2.2.1 La escalera debe ser útil en interiores.
2.2.1.1 Útil para hacer trabajos eléctricos.
2.2.1.2 Útil para hacer trabajos de mantenimiento.
2.2.2 La escalera debe ser útil al aire libre.
2.2.3 La escalera debe ser de la altura correcta.
2.2 La escalera debe ser relativamente barata
2.3 La escalera debe ser portátil.
2.3.1 La escalera debe ser ligera en peso
2.3.2 La escalera debe ser pequeña cuando esté lista para el transporte
2.4 La escalera debe ser duradera.
El esquema revisado y sangrado en la Tabla 4.2 nos permite explorar cada uno de los
niveles superiores Los objetivos más allá, en términos de los subobjetivos que nos dicen cómo
realizarlos. En el de nivel superior, nuestros objetivos nos devuelven a la declaración de diseño
original que nos dieron, a saber, diseñar una escalera segura que se pueda comercializar a un
grupo en particular.
Ciertamente no hemos agotado todas las preguntas que podríamos hacer sobre la
escalera, pero este esquema responde a algunas de las preguntas mencionadas anteriormente.
Por ejemplo, “¿Qué ¿Se entiende por seguro? ”se responde mediante dos subobjetivos en el
grupo de temas de seguridad: La escalera diseñada debe ser estable y relativamente rígida.
Hemos respondido "¿Cómo están ¿Vas a hacer eso? "Mediante la identificación de varios
subobjetivos o formas en que la escalera podría ser útil dentro del grupo "La escalera debería
ser útil" y al especificar dos más “subobjetivos” sobre cómo la escalera sería útil e n interiores. Y
tenemos respondió a la pregunta "¿Por qué quiere eso?" indicando que la escalera debería
estar Barato y portátil para alcanzar su mercado previsto de electricistas y construcción. y
especialistas en mantenimiento.
4.1.1 Representación de listas de objetivos en árboles de objetivos
El esquema sangrado de los objetivos en la Tabla 4.2 es una forma de representar la
información contenido en esa lista Esa misma información también puede ser representada o
representada. gráficamente en una jerarquía de cuadros, cada uno de los cuales contiene un
objetivo para el objeto siendo diseñado, como se muestra en la Figura 4.1. Cada capa o fila de
cajas objetivo corresponde a un nivel de sangría (indicado por el número de dígitos a la derecha
del primer decimal) punto) en el contorno. Así, el contorno sangrado se convierte en un árbol de
objetivos: un gráfico. Figura 4.1
Figura 4.1 El árbol de objetivos para el diseño de una escalera segura. Tenga en cuenta
c uenta la
estructura jerárquica y El agrupamiento de ideas similares.
Representación de los objetivos para el dispositivo o sistema. El objetivo de alto nivel en unos
objetivos árbol (el nodo raíz en la parte superior del árbol) se descompone o se descompone en
subobjetivos en diferentes niveles de importancia o para incluir progresivamente más detalles.
Así, el árbol
árbol refleja una estructura
estructura jerárquica a medida que se expande
expande hacia abajo.
abajo. Un árbol de
objetivos
también.
le da al
árbol similares.
cierta fuerza y utilidad organizativa al agrupar en grupos
relacionados
Subobjetivos
o ideas
La visualización gráfica del árbol es muy útil para retratar problemas de diseño y para
destacando las cosas que necesitamos medir, ya que estos objetivos proporcionarán nuestra
base para eligiendo entre alternativas. El formato de árbol también corresponde a la mecánica
del proceso que siguen muchos diseñadores: una de las formas más útiles de “captar tu mente
alrededor de "una gran lista de objetivos es colocarlos todos en las notas Post-ItTM y luego
moverlos Alrededor hasta que el árbol tenga sentido. Tenga en cuenta, también, que el proceso
que acabo de describir, desde las listas hasta listas refinadas para contornos con sangría en
árboles: tiene mucho en común con el esbozo, una Habilidad fundamental de la escritura. Un
esquema tópico proporciona una lista sangrada de temas para ser cubiertos, junto con los
detalles de los subtemas correspondientes a cada tema. Desde cada uno El tema representa un
objetivo para el material a cubrir, la identificación de un árbol de objetivos. con un contorno
tópico (o con sangría) parece lógico.
4.1.2 Observaciones sobre árboles de objetivos
Además de su uso para representar objetivos de diseño, los árboles de objetivos son valiosos
en varias otras formas En primer lugar, y quizás más importante, tenga en cuenta que a medida
que trabajamos en un objetivo árbol (o más adelante en los niveles de sangría de un esquema),
no solo estamos obteniendo más detalle. También estamos respondiendo un cuestionario
genérico sobre muchos aspectos del diseño: “Cómo vas a hacer eso?
A la inversa, a medida que avanza
avanzamos
mos hacia arriba en el árbol, o avanz
avanzamos
amos hacia
menos hendiduras, somos respondiendo a una pregunta genérica sobre un objetivo específico:
"¿Por qué quieres eso?" Esto puede ser importante si, al seleccionar un diseño, encontramos
que una alternativa es mejor con Respeto a un objetivo, pero más débil respecto a otro.
Pero si estamos trabajando hacia abajo mientras construimos y organizamos un árbol,
¿dónde podemos ¿detener? ¿Cuándo terminamos nuestra lista o árbol de objetivos? Una
respuesta simple es: paramos cuando Nos quedamos sin objetivos y las implementaciones
comienzan a aparecer. Es decir, dentro de cualquier dado cluster, podríamos continuar
analizando o descomponiendo nuestros subobjetivos hasta que no podamos Expresa niveles
sucesivos como subobjetivos adicionales. El argumento para este enfoque es que señala el
árbol de objetivos hacia una declaración independiente de la solución del problema de diseño.
Sabemos qué características tiene que exhibir el diseño, sin tener que realizar ninguna juicio
sobre cómo podría llegar a ser así. En otras palabras, determinamos las características. o
comportamientos del objeto diseñado sin especificar la forma en que se realiza el objetivo en
forma concreta
También podemos limitar la profundidad de un árbol de objetivos observando verbos o
"haciendo" Palabras porque normalmente sugieren funciones. Las funciones generalmente no
aparecen en Objetivos de árboles o listas.
Otro tema relacionado con la construcción de árboles tiene que ver con decidir qué
hacer con las cosas que nosotros Se ha eliminado de la lista original de atributos. Las funciones
y medios (o implementaciones) simplemente se dejan de lado (se graban, pero no se descartan)
para ser recogidos más tarde en el proceso. Las restricciones, sin embargo, a veces se agregan
al árbol de objetivos, aunque de maneras que los distinguen muy claramente de los objetivos:
podríamos presentar restricciones en Cajas de formas diferentes a los objetivos. En forma de
esquema del árbol de objetivos, podría usar cursiva o una fuente diferente para denotar
restricciones (consulte la Figura 5.1 en la Sección 5.2). En cualquier caso, es muy importante
reconocer que las restricciones están relacionadas pero son diferentes de los objetivos:
significan cosas muy diferentes y se utilizan de diferentes maneras.
Obviamente, es importante tomar notas cuando estamos generando nuestras listas de
objetivos, porque estamos generando mucha información, para garantizar que todas las
sugerencias e ideas sean Capturados, incluso aquellos que parecen tontos o irrelevantes en
este momento. Entonces se vuelve importante organiza la información que estamos obteniendo
para poder utilizarla de manera efectiva: siempre es más fácil de eliminar y tirar cosas para
recapturar ideas e inspiraciones espontáneas. Además, obtener el la sustancia de los objetivos
primero: una vez que haya surgido un esbozo de un árbol de objetivos, Se puede formalizar y
hacer que se vea presentable y bonito con cualquier número de estándares. Paquetes de
software para la construcción de organigramas o pantallas gráficas similares.
Finalmente, construimos un árbol de objetivos tan pronto como comenzamos un
trabajo de diseño, o después de hacer ¿Alguna tarea y aprender más sobre la tarea de diseño
que estamos realizando? No hay respuesta dura y rápida a estas preguntas, en parte porque
construir una lista de objetivos o un árbol es no es un problema matemático con un conjunto de
condiciones iniciales que deben cumplirse. Además, la construcción de un árbol no es una
actividad que se realiza una sola vez. Es una iterativa proceso, pero uno que un equipo de
diseño debe comenzar con al menos un cierto grado de comprensión del dominio de diseño.
Por lo tanto, algunas de las preguntas de los clientes, usuarios y expertos deberían han
comenzado, y parte de la construcción de árboles puede continuar de forma ocasional, mientras
que más información es siendo reunidos
4.1.3 El árbol de objetivos para el diseño del contenedor de jugos
En el ejemplo de diseño de envase de jugo, nuestro equipo de diseño está trabajando para uno
de los dos fabricantes de productos alimenticios de la competencia.
Al interrogar a personas
personas como el personal de marketing
marketing y los clientes potenciales
potenciales para
aclarar lo que se quería de este diseño, podríamos haber escuchado varias motivaciones
conduciendo el deseo de una nueva "botella de jugo", que incluye:







botellas de plástico y recipientes todos se parecen;
el producto debe ser entregado a diversos climas y ambientes;
la seguridad es un gran problema para los padres cuyos hijos pueden beber
beber el jugo;
Los clientes, especialmente los padres, están preocupados por los problemas
ambientales;
El mercado es muy competitivo.
los padres (y los maestros) quieren que los niños puedan obtener sus propias bebidas; y
Los niños siempre derraman bebidas.
Esta lista de motivaciones surgió durante el proceso de cuestionamiento, y sus efectos
son mostrados en una lista de atributos anotados para el contenedor en la Tabla 4.3. Esta lista
anotada También muestra cómo algunos de los objetivos enumerados se expanden en
subobjetivos,
mientras
que un
otros
estánnivel
conectados
a los
en los
niveles
superiores. En
un caso
nuevo
superior.
Se objetivos
identificaexistentes
un objetivo,
altamente
comercializable. En la Figura 4.2 se muestra el árbol de objetivos correspondiente a (y
expandido de) la lista de atributos anotados de la Tabla 4.3. La detallada












Seguro DIRECTAMENTE IMPORTANTE
Percibido como apelaciones seguras a los padres
Barato para producir bajo costo de producción
Bajo costo de producción DIRECTAMENTE IMPORTANTE
Apariencia distintiva fuerte identidad de marca
Seguro para el medio ambiente benigno
Apelaciones ambientalmente benignas para los padres
Larga vida útil altamente comercializable
Fácil para que los niños usen llamamientos a los padres
Resistente a la temperatura durable
durable para el envío
Resistente a los golpes Durable para el envío
Fácil de distribui
distribuirr bajo costo de producción






Durable para el envío fácil de distribuir
Fácil de abrir Fácil de usar para los niños
Difícil de derramar Fácil de usar para los niños
Apelaciones a los padres altamente comercializa
comercializables
bles
Fuerte identidad de marca altamente comercializab
comercializable
le
Altamente vendible DIRECTAMENTE IMPORTANTE
Figura 4.2 Un árbol de objetivos para el diseño de un nuevo contenedor de jugo que
muestra la estructuración jerárquica de necesidades identificadas por la compañía de
jugos y por los consumidores potenciales
potenciales de la nueva
nueva bebida de jugos.
los subobjetivos que emergen en estos árboles claramente siguen bien la lista de
preocupaciones y motivaciones identificadas en el proceso de clarificación.
También observamos en la Figura 4.2 que algunos de los subobjetivos muy detallados
se escriben como pasivo, "son" descripciones (por ejemplo, Resistente a los golpes, Resistente
a la temperatura). Estos subobjetivos podría escribirse fácilmente en formas más activas, por
ejemplo, Resist Shock y Resiste la temperatura. Esto confirma nuestra declaración en la
Sección 4.1.2 de que llegamos a cómo lograr objetivos a medida que avanzamos hacia abajo
en un árbol de objetivos, y también anticipa cómo Expresar funciones (ver Sección 6.2.5).
4.2 CUESTIONES DE MEDICIÓN PARA ORDENAR Y EVALUAR
EV ALUAR LOS OBJETIVOS
Habiendo identificado los objetivos del cliente para un diseño, preguntamos: ¿Son algunos
objetivos más importantes que otros, es decir, ¿cuáles son las prioridades del cliente? Surge
una segunda pregunta, ¿cómo? ¿Sabremos si se han alcanzado los objetivos? Estas dos
preguntas implican la tercera Pregunta: ¿Hay medidas que podríamos hacer para comparar los
objetivos de diseño y su logro relativo? Esta última pregunta será central cuando estemos cerca
del final de la fase de diseño conceptual y elegir un diseño final único, por lo que aplazamos la
discusión de la tercera pregunta hasta el Capítulo 8. Contestaremos las dos primeras en las
Secciones 4.3 y 4.4, respectivamente, después de proporcionar primero el contexto necesario
acerca de la medición.
Los ingenieros están acostumbrados a medir todo tipo de cosas: longitudes de haz,
áreas de superficie, orificios diámetros, velocidades, temperaturas, presiones, etc. En cada uno
de estos casos, hay una regla. o escala involucrada que muestra un cero y tiene marcas que
muestran unidades, ya sean pulgadas, micrones, milímetros de mercurio, o grados Fahrenheit o
centígrados. El gobernante establece Una base común para la comparación. Sin gobernantes,
no podemos cuantificar de manera significativa la Afirmación de que "A es más alto que B"
menos que simplemente estar A y B uno contra el otro, hacia atrás. volver. Sin embargo,
mediante el uso de una vara de medir que está marcada con un cero y un contable número de
intervalos de longitud fija, podemos establecer números reales para representar sus alturas y
hacer comparaciones significativas de sus alturas.
El punto importante aquí es el de tener una regla o escala con (1) un cero definido, y
(2) una unidad para definir las marcas escritas en la regla. En términos matemáticos, estos Las
propiedades permiten mediciones fuertes que nos permiten tratar variables matemáticas
medidas (diga L para longitud, T para temperatura, etc.) como lo haríamos con cualquier
variable en el cálculo. Así, Las mediciones fuertes se pueden utilizar como cualquiera de
nuestras variables físicas "normales" en una matemática modelo. Por otro lado, generalmente
usamos escalas ordinales para colocar las cosas en orden de rango, que es, en primer,
segundo o n º lugar. Esto no es tan sencillo ni útil como parece. Suponer Estamos de pie junto a
la línea de meta de una carrera, pero sin un reloj: podemos decir el orden del llegada de los
corredores, pero no en sus respectivos tiempos. Así, podemos decir que A es más rápido que
B, que es más rápido que C, etc., pero nunca podemos decir cuánto. Del mismo modo, la gente
dice que prefieren el helado de vainilla al chocolate, pero no por cuánto. Este es precisamente
el problema con pedirle al cliente que establezca prioridades porque realmente estamos
pidiendo un subjetivo ranking de su importancia relativa. El cliente puede preferir la portabilidad
sobre el precio en diseñar una nueva computadora portátil, pero no hay una manera significativa
de decir que "la portabilidad es cinco veces más importante que el costo ”porque no hay una
escala o regla que defina tanto una Cero y una unidad con la que realizar dichas mediciones.
4.3 OBJETIVOS DE ORDEN DE CLASIFICACIÓN CON TABLAS DE COMPARACIÓN DE
PAIRWISE
Hemos insistido bastante en este capítulo en que identificamos y enumeramos correctamente
todos los objetivos, mientras se cuida mucho de separar las restricciones, funciones o medios.
¿Pero nosotros saber que todos los objetivos identificados tienen la misma importancia o valor
para el cliente o para el usuario? Como no hicimos ningún esfuerzo por ver si hay alguna
variación en la relación relativa de un objetivo valor, hemos asumido implícitamente que cada
objetivo de nivel superior tiene el mismo valor para todos preocupado. Sin embargo, es casi
seguro que algunos objetivos son más importantes que otros, por lo que Debería poder
reconocerlo y medirlo. ¿Cómo vamos a hacer eso?
4.3.1 Ordenamiento de rango de un individuo
Supongamos que queremos saber el valor relativo o la importancia de los objetivos, uno con
otro, y entonces ordénelos en consecuencia. A veces el cliente declarará preferencias claras, o
tal vez una el usuario potencial lo hace, de modo que nosotros, como diseñadores, no tenemos
que determinar un pedido explícito Nosotros mismos. Más a menudo, sin embargo, tenemos
que obtener valores del cliente. Afortunadamente hay es una técnica sencilla que puede ser
utilizada por un individuo para clasificar objetivos que son en el mismo nivel en nuestro árbol de
objetivos o están dentro de la misma agrupación o grupo. Es muy Es importante que hagamos
nuestras comparaciones
de objetivos
con esta
restricción
en
asegurarnos
de que estamos
comparando
manzanas
con jerárquica
manzanas pensando
y naranjasfirmemente
con naranjas
Por ejemplo, el ordenamiento de rango de utilidad, costo, portabilidad y la durabilidad
proporcionaría información útil de diseño. Por otro lado, hace poco. Tiene sentido comparar que
una escalera sea útil para el trabajo eléctrico contra su durabilidad.
Considere una escalera con los cuatro objetivos de alto nivel indicados de costo,
útiles, portátiles y durable. El cuadro de comparación de pares (PCC) es una herramienta para
ordenar el pariente
Importancia de los objetivos. Se basa en el supuesto de que podemos pedir dos Objetivos
tomados en pareja. Por ejemplo, preferimos costo a durabilidad, portabilidad a costo,
portabilidad a la conveniencia, y así sucesivamente. El PCC es una matriz simple que nos
permite (1) comparar cada objetivo con cada objetivo individualmente, y (2) agregue el total
Puntuaciones para cada objetivo.
La Tabla 4.4 muestra un PCC para nuestro diseño de escalera de cuatro objetivos.
Las entradas en cada caja. de la tabla se determinan como opciones binarias: cada entrada es
un 1 o un 0, donde 1 indica que el objetivo de la fila se prefiere sobre el objetivo de la columna.
A lo largo de la fila de Cada objetivo, como el costo, ingresamos un cero en las columnas para
la portabilidad y la conveniencia. Si se prefieren sobre el costo, e ingresamos 1 en la columna
de durabilidad porque el costo es preferido sobre durabilidad. No ingresamos nada en las
casillas diagonales correspondientes a
TABLA 4.4 Una tabla de comparación por pares (PCC) para un diseño de escalera
Objetivos
Costo
Portabilidad
Conveniencia
Durabilidad
Costes
…
1
1
0
Portabilidad Conveniencia Durabilidad
0
0
1
…
1
1
…
0
1
0
0
…
Puntuación
1
3
2
0
ponderando cualquier objetivo contra sí mismo, e ingresamos calificaciones de 0.5 para
objetivos valorados Igualmente. Las puntuaciones para cada objetivo se encuentran
simplemente sumando en cada fila. Aquí el Se clasifican cuatro objetivos (con sus
puntuaciones) en orden decreciente de valor o importancia: portabilidad (3), conveniencia (2),
costo (1) y durabilidad (0).
Tenga en cuenta, también, que la puntuación de 0 obtenida por la durabilidad no
significa que podamos o ¡Debería caerlo como objetivo! La durabilidad obtuvo el 0 porque se
clasificó como la menor. importante, es decir, se colocó último en la línea de los cuatro objetivos
clasificados. Si fuera de no importancia, para empezar, no habría sido listado como un objetivo.
Por
lo tanto,
podemos
Soltar
objetivos
que
puntúen ceros.
También
se no
debe
tener en
cuenta
que la
comparación
por pares, si se hace correctamente,
preserva la Importante propiedad de la transitividad. Es decir, en el diseño de escalera
preferimos la portabilidad a conveniencia y conveniencia al costo, y el PCC produjo un resultado
consistente cuando dijo que preferíamos la portabilidad al costo. Si tenemos inconsistencias en
nuestro PCC (por ejemplo, si costo preferido a la portabilidad), debemos aclarar exactamente
cuáles son las preferencias del cliente. El proceso simple de PCC que se acaba de describir,
que también se conoce como conteo de Borda, es válido forma de ordenar las cosas, pero sus
resultados deben tomarse como nada más que un simple orden de rango, o un orden de lugar
en línea. Las puntuaciones reunidas en la tabla 4.4 no constituyen lo que habíamos definido
como medición fuerte porque no hay escala en la que podemos medir los cuatro objetivos, y el
cero solo está implícito, no definido. No podemos, sin embargo, digamos que la portabilidad es
tres veces más importante que el costo o dos veces más importante que conveniencia.
4.3.2
Agregación
de ordenamientos
de rango para
un grupo
A
veces
necesitamos
necesitamos
desarrollar una clasificación
desarrollar
clasificació
n agregada
para un grupo de clientes,
para
clientes, usuarios
o diseñadores Hasta ahora hemos trabajado en el marco del único responsable de la toma de
decisiones que es Hacer una evaluación subjetiva para obtener una clasificación significativa y
útil. El grupo situación: en la que un grupo de clientes o usuarios (o un equipo de diseño)
recopila votos individuales para agregar a un conjunto de preferencias para todo el grupo (o
equipo), es aún más Complicado y un tema tanto de investigación como de discusión. El punto
de fricción deriva. del Teorema de Imposibilidad de Arrow de la teoría de la decisión, por el que
ganó Kenneth J. Arrow el Premio Nobel de Economía en 1972. Afirma, en esencia, que es
imposible realizar una La agregación “justa” y la preservación de la transitividad cuando hay
más de dos objetivos para rango. Hay una discusión correspondiente en la comunidad de
diseño en cuanto al papel que La teoría de la decisión juega en el proceso de diseño, pero
creemos que el PCC (o Borda cuenta) se puede utilizar para indicar las preferencias colectivas
de un grupo de clientes o de un equipo de diseño. Supongamos que a un equipo de 12
personas se les pide que clasifiquen tres objetivos: A, B y C. En Al hacerlo, los 12 individuos
producen 12 pedidos individuales que, utilizando el símbolo de clasificación para indicar que A
B significa que "A se prefiere a B", son
preferido A - B - C 4 preferido B - C – A
4 preferidos A - C - B 3 preferidos C - B - A
La voluntad colectiva de estos 12 individuos se resuelve a través del PCC agregado
en Tabla 4.5. Se otorga un punto al ganador de cada comparación por pares, y el número
Se suman los puntos otorgados a cada alternativa por cada uno de los 12 rankers. El agregado
ordenamiento de rango de los tres objetivos es
C_B_A
(4.2)
El consenso
del grupo,
suma,suesobjetivo
que C es
másimportante,
importante,a Bpesar
segundo
yA
menos.
Los 12 escogen
el basado
objetivoenC lacomo
más
de que
claramente no fue unánime. De hecho, solo 3 de los 12 diseñadores lo calificaron como el más
importante. Sin embargo, el PCC como aquí aplicada proporciona una herramienta tan buena
como la que existe para estos propósitos, siempre que sus resultados sean utilizado con la
misma precaución que se observa para los PCC individuales.
4.3.3 Uso de comparaciones por pares adecuadamente
El papel de los PCC en el diseño todavía es un tema de investigación de diseño, en parte,
porque a menudo ha sido declarado incorrectamente y / o mal aplicado. Así, queremos repetir y
agregar algunas notas de advertencia. para asegurar su correcto uso. En primer lugar, el
enfoque de PCC debe aplicarse en un topdown restringido, la moda, de modo que (1) los
objetivos se comparan solo cuando se encuentran en el mismo nivel en el árbol de objetivos, y
(2)
objetivos de
nivel superior
comparan
clasifican
antes
de los de
Niveles
más
bajos,
máslosdetallados.
El segundo
puntoseparece
solo yuna
cuestión
de sentido
común
para
asegurar
que haya más objetivos "globales" (es decir, aquellos objetivos más abstractos que están más
arriba) en el árbol de objetivos) se entienden y clasifican correctamente antes de ajustar los
detalles. Además, para muchas tareas de diseño, solo los objetivos de nivel superior deben
estar clasificados. Haría tiene sentido clasificar los objetivos por debajo del nivel superior solo
para el diseño de subsistemas complejos, Dentro de sistemas grandes y complejos.
Además, dada la naturalez
naturaleza
a subjetiva de tales clasificacione
clasificaciones,
s, deberí
deberíamos
amos pregunta
preguntarnos
rnos qué
valores están siendo evaluados cuando usamos un PCC. Por ejemplo, los valores de marketing
pueden ser fácilmente incluido: un equipo de diseño de escaleras podría querer saber si es
"mejor" que una escalera sea Más barato o más pesado. Por otro lado, podría haber
clasificaciones de objetivos que reflejen Valores fundamentales de clientes y / o diseñadores.
Por ejemplo, considere cómo los objetivos para El diseño del envase de jugo podría clasificarse
en dos compañías competidoras, ABC y NBC. Mostramos PCC para los equipos de diseño
basados en ABC y NBC en las partes (a) y (b) de la Tabla 4.6, respectivamente. Estos dos
gráficos y los puntajes en sus columnas de la derecha, muestran queABC fue Mucho más
interesado en un contenedor que generaría una fuerte identidad de marca y sería fácil distribuir
que en uno que sea ambientalmente benigno o atractivo para los padres. AtNBC, Por otro lado,
el ambiente y la preservación del sabor ocuparon un lugar más alto. Así, Los valores subjetivos
aparecen en los PCC y, en consecuencia, en el mercado.
Finalmente, una advertencia más: las clasificaciones de objetivos no se pueden poner
en una escala o regla. No podemos adjuntar pesos relativos a los objetivos o hacer cálculos
similares. No podemos
TABLA 4.6 PCC para el diseño de un nuevo contenedor de jugo que clasifica los
objetivos en (y refleja los valores de) (a) ABC y (b) NBC
Metas
Alrededor Facil de Preservar Apela a
de.
Distribuir Gusto
Los
benigno
padres
Mercado
Brand
Flexibilidad ID
Puntuación
Alrededor
de.
benigno
…
0
0
0
0
0
0
Facil de
Distribuir
1
…
1
1
1
0
4
Preservar
1
0
…
0
0
0
1
Gusto
Apela a
Los padres
1
0
1
…
0
0
2
1
0
1
1
…
0
3
1
1
1
1
1
…
5
Mercado
Flexibilidad
Brand
ID
Metas
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Alrededor
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Los padres
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…
2
responda preguntas como "¿Cuánto más importante es la portabilidad que el costo en nuestra
escalera?" Si bien hay casos en que un objetivo es mucho más importante que cualquiera de
los otros (por ejemplo, seguridad para un sistema de control de tráfico aéreo), no existe una
base matemática para escalar o Normalizando los rankings obtenidos con herramientas como el
PCC. Los números obtenidos con un Los PCC son ordenamientos subjetivos de valor relativo.
Por lo tanto, no debemos tratar de hacer estos los números parecen más importantes al hacer
más cálculos con ellos (por ejemplo, agregar pesos) o dándoles una precisión no garantizada.
De hecho, objetivos de peso es cometer un muy claro error de construir un edificio numérico
atractivo sobre una base matemáticamente errónea.
4.4 DESARROLLO DE MÉTRICAS PARA MEDIR EL LOGRO De los objetivos
Habiendo determinado lo que nuestro cliente quiere en un diseño en términos de objetivos
ordenados por rango, Ahora nos ocupamos de la cuestión de evaluar qué tan bien un diseño en
particular hace todo estas cosas. Como señalamos en la Sección 4.2, dicha evaluación requiere
métricas, estándares que medir la medida en que se realizan los objetivos de un diseño. En
principio, es fácil diseñar métricas, ya que solo necesitamos unidades y una escala de algo que
pueda medirse un objetivo y una forma de asignar un valor al diseño en términos de esas
unidades. En la práctica, A menudo es difícil de diseñar y aplicar una métrica apropiada.
A veces las métricas son sencillas. Si queremos minimizar el número de piezas,
simplemente cuenta las partes en un diseño. Si queremos minimizar los costos de fabricación,
estimamos Sus costes de fabricación en la divisa de interés. Los problemas surgen, sin
embargo,
doselmaneras
formas.
Primero,
incluso
cuando
realmente
podemos
calcular o de
medir
logro de diferentes.
cada uno de
nuestros
objetivos,
¿cómo
ponemos
sus diferentes
métricas (por ejemplo, recuentos de piezas, dólares de fabricación) en ¿Una escala común para
que podamos comparar sus respectivos logros? Segundo, que hacemos hacer en situaciones
donde no hay gobernante? Por ejemplo, ¿cómo podríamos medir el logro? de la “simplicidad”
como objetivo de diseño? Introduciremos escalas de valor para responder a la primera.
Pregunta, y métricas sustitutas para responder a la segunda.
4.4.1 Estableciendo buenas métricas para los objetivos
En primer lugar, una métrica debe medir el objetivo que se supone que debe tener el diseño.
A menudo, los diseñado
diseñadores
res intentan medir algo que puede ser interesa
interesante,
nte, pero eso no está
realmente en Punto para el objetivo deseado: la medición del número de colores en un paquete
puede no ser una buena idea. Métrica por la que evaluar su atractivo para los consumidores.
Por otro lado, a veces invocamos. Métricas sustitutas porque no hay medidas obvias apropiadas
para el objetivo de interesar. Por ejemplo, podríamos dejar caer un teléfono celular desde varias
alturas diferentes y verificar su Rendimiento post-caída para evaluar su durabilidad. Del mismo
modo, la simplicidad (o la complejidad) de un El producto puede evaluarse en términos de la
cantidad de piezas que se necesitan para hacer el producto, o tal vez en términos del tiempo de
montaje estimado del producto. Por lo tanto, las métricas sustitutas son bastante Útiles cuando
son propiedades medibles que se relacionan fuertemente con el objetivo de interés.
Después de haber decidido qué medir, determinamos las unidades apropiadas para
hacer la (s) medida (s). Para un objetivo de bajo peso de escalera, por ejemplo, podríamos usar
unidades de peso o masa, es decir, kg, lb u oz. Para un objetivo de bajo coste, nuestra métrica
sería medida en moneda, es decir, US $ en los Estados Unidos. Junto con la determinación
apropiada unidades, también debemos asegurarnos de que la métrica permita la escala o el
nivel de precisión correctos. Para En una escalera de bajo peso, no debemos medir el peso ni
en toneladas ni en miligramos.
Nuestro siguiente paso es asignar puntos para la métrica que corresponde a la escala
o rango expresado en las unidades de interés o figuras de mérito adecuadas. Por ejemplo, si
queremos un coche rápido, podríamos usar la velocidad en kilómetros por hora como la figura
del mérito y asumir que el rango La velocidad de interés es de 50 a 200 km / h. Entonces
podríamos asignar puntos distribuidos linealmente. sobre el rango, es decir, desde 0 puntos en
el extremo inferior (50 km / h), hasta 10 puntos en el extremo superior (200 km / h). Por lo tanto,
una alternativa de diseño que tiene una velocidad proyectada de 170 km / h ganaría o Se
otorgarán ocho puntos. Si estuviéramos evaluando la durabilidad de un teléfono celular,
podríamos caer el teléfono en un rango de alturas de 1 m de altura 10 m y luego asigne puntos
desde 0 puntos en el extremo inferior (1 m) hasta 10 puntos en el extremo superior (10 m).
Nuestro siguiente paso es asignar puntos para la métrica que corresponde a la escala o rango
Expresado en las unidades de interés o figuras de mérito adecuadas. Por ejemplo, si queremos
un coche rápido, podríamos
podríamos usar la velocidad en kilómetros por hora como la figura del mérito y
asumir que el rango La velocidad de interés es de 50 a 200 km / h. Entonces podríamos asignar
puntos distribuidos linealmente. sobre el rango, es decir, desde 0 puntos en el extremo inferior
(50 km / h), hasta 10 puntos en el extremo superior (200 km / h). Por lo tanto, una alternativa de
diseño que tiene una velocidad proyectada de 170 km / h ganaría o Se otorgarán ocho puntos.
Si estuviéramos evaluando la durabilidad de un teléfono celular, podríamos caer el teléfono en
un rango de alturas de 1 m de altura 10 m y luego asigne puntos desde 0 puntos en el extremo
inferior (1 m) hasta 10 puntos en el extremo superior (10 m).
Tenga en cuenta que al otorgar puntos por velocidades o niveles de prueba de caída, estamos
implícitamente Suponiendo que tenemos un plan para medir el rendimiento que es compatible
con el tipo de Escala y unidades seleccionadas. Dicho plan de medición podría incluir pruebas
de laboratorio, pruebas de campo, Respuestas de los consumidores a las encuestas, grupos
focales, etc.
Pero
mientras
algunas
cosas son relativamente
fácil de
ejemplo,
peso,
en una
balanza)
o indirectamente
(por ejemplo, peso,
pormedir directamente (por
TABLA 4.7 Escalas o reglas para otorgar puntos según el valor percibido de una solución
(Análisis de valor de uso) o valor percibido de la idea o concepto (Directrices VDI 2225)
Análisis de valor de uso
Solution Value
Puntos Otorgados
Absolutamente
Absolutamente
0
inútil
Muy inadecuado 1
Débiles
2
Tolerable
3
Adecuado
Adecuad
o
4
Satisfactorio
5
Bueno,
con
6
inconvenientes
Bueno
7
Muy bien
Supera
requisitos
Excelente
8
los
9
10
VDI 2225 Pautas
Valor
Puntos
percibido
Otorgados
Insatisfactorio 0
Solo tolerable 1
Adecuado
Adecuad
o
2
Bueno
3
Muy bueno
4
(ideal)
volumen de cálculo), otros deben ser estimados (por ejemplo, la velocidad máxima de un avión
planificado, por haciendo un cálculo de la parte posterior del sobre). Además, algunas cosas no
son fáciles de medir ni fácilmente estimados (por ejemplo, el costo puede ser difícil de estimar si
no sabemos cómo estamos fabricando algo o cuántas unidades estamos haciendo, y así
sucesivamente).
A menudo
menudo,, las "unidades
"unidades"" apropiad
apropiadas
as son categorí
categorías
as generales (por ejemplo, "alto",
"medio" o
"Bajo") o caracterizaciones cualitativas (por ejemplo, "excelente", "bien" o "pésimo"). En la tabla
4.7
nosotros
dosapunta
formas
de valores
cuantificar
caracterizaciones
cualitativas
mediante
la
asignación
de mostrar
"medición"
a los
o categorías.
Once categorías
del valor
de una
solución se ofrecen en Use-Value Analysis, con puntos que luego se otorgarán en una escala
que va desde 0 (absolutamente inútil) a 10 (ideal). Hay cinco categorías en el estándar alemán
VDI 2225, con puntos otorgados en una escala que va desde 0 (insatisfactorio) a 4 (muy bueno
/ ideal), dependiendo de en el grado en que una idea o un concepto o algo más se considera
valioso.
Considere una vez más el objetivo de la escalera de bajo costo. Es posible que no
podamos obtener el la información necesaria para calcular con precisión los costos de
manufactura de la escalera sin realizar ninguna un estudio significativo y costoso. En cambio,
podríamos estimar los costos de manufactura sumando los costos de los componentes de la
escalera cuando se compran en tamaños de lote dados. Esto puede descuidar algunos costos
relevantes (por ejemplo, ensamblaje de componentes, gastos generales de la empresa), pero
permite distinguir entre los diseños con elementos costosos y el diseño con elementos más
baratos. Alternativamente, podría buscar la opinión de expertos de nuestro cliente y luego
clasificar los diseños en categorías cualitativas tales como "muy caro", "caro", "moderadamente
caro", "barato" y "muy barato". Es importante que medamos los logros de todos los objetivos de
un diseño consistentemente, en la misma regla o escala: no podemos permitir que algunos
objetivos dominen el
TABLA 4.8 Medición de niveles de desempeño cuantitativos para cifras de mérito de
masa por unidad Potencia (kg / kW) y para la vida útil (km) medida en las escalas VDI
2225 y análisis de valor de uso. o gobernantes
Valores medidos / estimados
Valor escalado
Masa / Potencia (kg / Vida
útil Puntos de valor VDI
2225
kW)
(km)
de uso
Puntos
3.5
20 x 10 3
0
0
3.3
30 x 10 3
1
3.1
2.9
2.7
2.5
2.3
2.1
1.9
40 X 10 3
60 X 10 3
80 X 10 3
100 X 10 3
120 X 10 3
140 X 10 3
200 X 10 3
2
3
4
5
6
7
8
1.7
1.5
300 X 10 3
500 X 10 3
9
10
1
2
3
4
evaluaciones generales en virtud de su medición en escalas que otorgan más puntos que
Podría ser ganado por otros objetivos. De hecho, podemos usar el análisis de valor de uso y
VDI 2225 Pautas de la Tabla 4.7 para asegurarnos de que estamos evaluando el desempeño
cuantitativo calificaciones en escalas similares y consistentes. En la tabla 4.8 mostramos cómo
dos conjuntos diferentes de Calificaciones cuantitativas de desempeño en sus cifras de mérito,
para masa por unidad de potencia. (medido en kilogramo / kilovatio) y vida útil (medido en
kilómetro), cada uno de los cuales está dispuesto en contra del uso-análisis de valor y las
escalas VDI 2225 alemanas.
Es importante determinar si la información derivada del uso de una métrica es o no Es
el
realizarnecesarios
una medición.
valor de lala medición.
métrica puede
ser pequeño.
En comparación
concosto
los de
recursos
paraEl obtener
En esos
casos podemos
o bien
desarrolle una nueva métrica o encuentre otros medios para medir el costo, o mire Para una
alternativa para evaluar nuestro diseño. Puede haber otros productos que proporcionen un valor
equivalente. Información, en cuyo caso podremos elegir una medida menos costosa. En otra En
algunos casos, podemos decidir utilizar un método menos preciso para evaluar nuestros
diseños. Como último recurso, nosotros Incluso podemos decidir convertir un objetivo difícil de
medir en una restricción, lo que nos permite Considera algunos diseños y rechaza otros. (Y
debemos tener en cuenta la distinción entre convertir los objetivos en restricciones y confundir
los objetivos con las restricciones). En el caso de diseñar una escalera de bajo costo sin
información adecuada sobre los costos, tal vez ese objetivo podría convertirse en una
restricción como "No contiene partes que cuesten más de $ 20". la restricción trabaja
indirectamente hacia el objetivo original, a la vez que permite el despido de diseños que
parecen seguros de no ser de bajo costo.
finales sobre
Primero,
una
métrica debe
serarepetible:
cualquieraAlgunos
realizarcomentarios
la misma medición
debe métricas.
obtener los
mismos
resultados,
sujeto
pruebas
experimentales normales error. La repetibilidad puede fomentarse mediante el uso de métodos
e instrumentos estándar, o, si no están disponibles, documentando cuidadosamente los
protocolos seguidos. Deberíamos También realice tantas pruebas como sea necesario para
garantizar la validez estadística de nuestras mediciones. Segundo, debemos expresar los
resultados de nuestras pruebas en unidades de medida comprensibles. Y finalmente,
deberíamos trabajar muy duro para garantizar la interpretación inequívoca de nuestros
resultados: Todos
Ver los resultados debe llegar a la misma conclusión acerca de la medición. Nosotros
ciertamente no quiero un debate posterior sobre lo que significa nuestra evaluación o nuestras
mediciones.
4.4.2 Establecimiento de métricas para el contenedor de jugo
Ahora establezca
establezcamos
mos métricas para los seis objetivo
objetivoss (identificados en la Figura 4.2) para el
jugo diseño del contened
contenedor.
or. Vemos inmediata
inmediatamente
mente que estos objetivos requerirán métricas
cualitativas simplemente porque no hay una medición directa que podamos hacer para ninguno
de ellos. Así, nosotros establecerá métricas análogas al análisis de valor de uso y las directrices
VDI 2225. Nosotros también tendrá en cuenta lo que hemos dicho antes: las métricas deben ser
independientes de la solución, es decir, deben establecerse sin hacer referencia a soluciones
de diseño específicas.
Consideremos primero que queremos que el contenedor de jugo sea ambientalmente
benigno. Productos que son benignos para el medio ambiente no deben, en el peor de los
casos, dañar el medio ambiente, es decir, No debe producir residuos peligrosos o residuos. En
el mejor de los casos, los contenedores deben ser fácilmente reutilizados, o, y casi tan bueno,
sus materiales deberían ser reciclables. Así, podríamos proponer la siguiente métrica
cualitativa:
Objetivo: El envase de jugo debe ser ambientalmente benigno.
Unidades: Evaluación de calificación de la alternativa ambientalmente más deseable
desde 0 (peor) a 100 (mejor).
Métrica: Asigna puntos de acuerdo a la siguiente escala:
Completamente reutilizable:
El material es reciclable:
El material es fácilmente desechable:
El material es desechable con dificultad:
El material es un residuo peligroso:
100 puntos.
90 puntos.
50 puntos.
25 puntos.
0 puntos.
También podríamos establecer un indicador indirecto de los costos ambientales para este
objetivo. por ejemplo, determinando el costo del lavado de botellas para permitir su reutilización
(como una vez fueron para refrescos y otras bebidas). De igual forma, podríamos estimar el
costo de reciclaje de los materiales. (es decir, botellas de vidrio y latas de aluminio). Finalmente,
los costos sociales y de oportunidad de la disposición. podría ser estimado Por ejemplo,
podríamos considerar el costo de disponer relativamente materiales benignos (por ejemplo,
cartón), o más materiales y productos peligrosos (por ejemplo, el Bolsas de plástico que son un
importante contaminante de los océanos, o pequeños detritos parecidos a semillas que se
comen por pájaros confiados). Luego se puede establecer una métrica cuantitativa sustituta
usando Costos ambientales conocidos o estimados. Tenga en cuenta que el medio ambiente, el
ciclo de vida y la sostenibilidad Los problemas son cada vez más centrales en el diseño de
productos,También
como veremos
en que
el Capítulo
14.de jugo sea fácil de distribuir. Por lo tanto, debemos
queremos
el envase
considerarr si el contenedor se embala fácilmente,
considera
fácilmente, en términos de forma y tamaño; si se trata de
quebradizo; y si el producto del jugo es sensible a la temperatura. También es probable que las
formas estándar de los contenedores faciliten a los propietarios de tiendas proporcionar espacio
en los estantes para el Jugo nuevo. Proponemos el siguiente análogo de valor de uso:
Objetivo: El envase de jugo debe ser fácil de distribuir.
Unidades: Evaluación de la evaluación del equipo de diseño de la facilidad de
embalaje y apilamiento del Contenedor, de 0 (peor) a 100 (mejor).
Métrica: Asigna puntos de acuerdo a la siguiente escala:
Muy fácil de empacar y apilar:
Fácil de empacar y apilar:
Puede ser empacado y apilado:
Difícil de empacar y apilar:
Muy difícil de empacar y apilar:
100 puntos.
75 puntos.
50 puntos.
25 puntos
0 puntos.
Esta métrica es una para la cual. Experiencia con lo que funciona y lo que no funciona.
Claramente, una métrica basada en datos es mucho más significativo y persuasivo que la
métrica cualitativa que proponemos aquí.
También queremos que nuestro envase de jugo tenga una larga vida útil. Para este
objetivo, el equipo de diseño puede utilizar:
Objetivo: El envase de jugo debe tener una larga vida útil.
Unidades: Calificación de cuánto tiempo permanece el producto de jugo en
condiciones aceptables, desde 0 (peor) a 100 (mejor).
Métrica: Asigna puntos de acuerdo a la siguiente escala:
Período de validez 1 año (12 meses):
Período de validez 9 meses:
Período de validez 6 meses:
Periodo de validez 3 meses:
Periodo de validez 1 mes:
100 puntos.
75 puntos.
50 puntos.
25 puntos.
0 puntos.
Este es otro caso en el que es casi seguro que la compañía de jugos tenga ambos
Experiencia y datos. De hecho, para este objetivo y los tres objetivos restantes (apelar a padres,
permiten la flexibilidad de comercialización y generan identidad de marca), nuestro equipo de
diseño es casi seguro que vamos a preguntar a los equipos de marketing de nuestros clientes y
otros recursos internos. (por ejemplo, los gerentes senior de ABC y NBC) para la información
que necesitamos para evaluar el logro de estos objetivos. Esto también puede ser una ocasión
para utilizar algunas de las formas establecidas (descrito en la Sección 2.3.3) de la evaluación
del mercado (por ejemplo, grupos de enfoque, estructurados cuestionarios, encuestas).
4.5 OBJETIVOS Y MÉTRICOS PARA EL APOYO A DANBURYARM
Los objetivos obtenidos por dos equipos diferentes (A y B) se muestran como un árbol de
objetivos (Figura 4.3) y como una lista de objetivos (Tabla 4.9) tal como los presentaron en sus
informes finales. Si bien ambas listas pueden tener algunos errores o problemas que vale la
pena mencionar, hay un número De los puntos interesantes que se harán sobre estos dos
conjuntos de objetivos. Primero, los dos conjuntos de
TABLA 4.9 Listas de objetivos del equipo B para el proyecto de soporte de brazos de
Danbury. ¿Cómo funciona este conjunto de ¿Los objetivos se comparan con los
mostrados en la Figura 4.3? ¿Son todas sus entradas apropiadas?
Objetivos de diseño

o
o
o
o

o
o


El diseño debe minimizar el movimiento involuntario de la parte superior del brazo.
Debe ser seguro
Debe ser cómodo
Debe ser duradera
No debe perjudicar / restringir el movimiento voluntario
El diseño debe ser aplicable a múltiples personas y sillas de ruedas.
El tamaño debe ser ajustable
El mecanismo de montaje debe ser adaptable
El diseño debe minimizar el costo de producción.
El mecanismo de restricción debe ser fácil de instalar y mantener
Los objetivos son diferentes. Esto no es sorprendente, dado que reflejan el trabajo de dos
diferentes equipos; destaca el hecho de que los objetivos que los diseñadores perciben están
sujetos a análisis, interpretación y revisión. Por eso es muy importante que nosotros, como
diseñadores, cuidadosamente revisen nuestros hallazgos con nuestros clientes antes de
avanzar demasiado en el proceso de diseño.
También vale la pena señalar que el árbol de objetivos de los Equipos A (Figura 4.3)
se ha dado en gran detalle, para que podamos atravesar ese árbol de objetivos para responder
fácilmente, con algunos Especificidad, preguntas como ¿Cómo? ¿y por qué?. Un árbol tan
denso de objetivos, sin embargo, plantea algunas otras preguntas: ¿Necesitamos desarrollar
métricas para todos y cada uno de los sub y sub-objetivos? en un arbol de objetivos? Cuántos
de estos objetivos subsidiarios (y métricas) ¿debemos considerar cuándo seleccionamos un
diseño de entre un conjunto de alternativas de diseño?
Un segundo punto a destacar es que el equipo A incorporó muchos más detalles (Figura 4.3),
tal vez ya reflejando alguna investigación adicional en diseños potenciales, como lo hizo el
equipo B, cuyos objetivos son mucho más generales (Tabla 4.10), quizás reflejando solo lo que
el cliente indicado en entrevistas personales.
Cada equipo desarrolló y aplicó métricas para su propio conjunto de objetivos. La tabla
4.10 muestra las métricas desarrolladas para 12 de los 23 objetivos identificados por el equipo
A; ilustran algunos temas interesant
interesantes
es Primero, solo se dan resultados: no hay escalas o
unidades. Más bien, en su El informe final de 62 páginas, el equipo escribió: "Las unidades y
escalas específicas para cada métrica no son presentado debido a limitaciones de tamaño.
"Podríamos preguntarnos qué piensa un cliente (u otros) sobre la aparente falta de voluntad
para hacer espacio para documentar de manera creíble las bases para la selección del diseño.
En De hecho, el equipo A desarrolló algunos resultados ordenados (que se presentarán más
adelante), pero su impacto podría ser disminuido debido a tal falta de atención al detalle. En
segundo lugar, estas métricas se desarrollaron realmente. no para los tres objetivos en el
segundo nivel del árbol del equipo A (Figura 4.3), o para el 10 subobjetivos en el tercer nivel del
árbol, pero para cada uno de los 23 sub objetivos que se muestran en El cuarto nivel del árbol.
Por lo tanto, los objetivos de nivel superior no fueron evaluados directamente, tal vez porque
eran lo suficientemente abstractos como para que no se pudieran realizar mediciones
significativas. En tercer y último lugar, algunas de las métricas formales parecen ser muy
cualitativas. A menudo puede ser que solo Las evaluaciones cualitativas son posibles, pero al
cliente le resultará más fácil aceptar tales juicios cuando se dan detalles completos para
aquellos objetivos cuyas métricas pueden medirse.
La Tabla 4.11 muestra las métricas y sus correspondientes escalas y unidades
desarrolladas por equipo B. Las métricas no dejan ninguna duda sobre lo que se va a
probar y cómo medir el logro de sus objetivos. Este enfoque llevó a la rápida adopción de
un conjunto muy pequeño
TABLA 4.10 Esta tabla muestra métricas para 12 de los 23 objetivos en el cuarto nivel del
árbol de objetivos del Equipo A de
Figura 4.3
Los objetivos
Métrica
1. Minimizar el número de bordes Número de aristas vivas
afilados
2. Minimizar pellizcos
Número de posibilidades de pellizco
3. dedo amigable
Número de lugares en el dispositivo para
atrapar los dedos
4. Durable
Desconfiguraci ón, desalineaciones del
Desconfiguración,
dispositivo después del uso regular
5. Permanecer seguro en el usuario
Condiciones bajo las
dispositivo
permanece
conectado al usuario
6. Mantener la posición estable
Condiciones
las que la
posición,
orientación delen dispositivo
mantiene
el
ajuste de la montaña.
cuales el
firmemente
7. Minimizar costos
Cantidad estimada en dólares
8. Normalizar el movimiento del brazo.
La capacidad del usuario para dibujar
una línea recta en comparación con
hacerlo sin el dispositivo
9. Maximizar el rango de movimiento Grado de libertad en movimiento de
voluntario.
muñeca, codo, brazo y torso
10. Movible mientras está en uso
Condición de montaje requerida para
mover el dispositivo
11. Transportable
Nivel necesario de desmontaje para
movimiento.
12. Utilizable por múltiples
Gama de tamaños de brazo permisibles
permisibles..
TABLA 4.11 Métricas del Equipo B para sus objetivos en la Tabla 4.9
Los objetivos
La seguridad
Estabilización
Metrica
Medido por la cantidad de formas
posibles en que el dispositivo puede
causar daño corporal.
Escala: Puntos Totales 1/10 # maneras
de causar daño
Capacidad para resistir la aceleración
repentina.
Escala: 1-10 por evaluación subjetiva.
Cómodo
Confort percibido del dispositivo.
Escala: Puntos totales 1/10 # fuentes de
incomodidad
No restrict
restrictivo
ivo
Medido por el área de movimiento
permitido.
Escala: Puntos totales ¼10 (Área / 2
pies cuadrados
Facilidad de instalación
Medido por la cantidad de minutos
requeridos para la instalación.
Escala: Puntos totales¼10 2 (Minutos
requeridos)
Durable
Medido por la debilidad, los puntos de
falla y la capacidad de resistir los pares.
Escala: Puntos Totales ¼10 # de puntos
de falla
Ajustabilidad
Ajustabilida
d
Medido por la capacidad del dispositivo
para adaptarse a una gama de sillas de
ruedas y personas.
Escala: 1-10 por evaluación subjetiva.
Bajo costo
Determinado del costo de producción de
una unidad.
Escala: Puntos Totales: 10 (costo / $
200)
TABLA 4.12 Cuadro de comparación por pares (PCC) del equipo B para el proyecto de
soporte de brazos de Danbury
La
seguridad
Estabilidad
Comodidad
Durabilidad
No
restrictivo
Ajustable
Bajo
costo
Facil
de
Instalar
Total
-
1
1
1
1
1
1
1
7
Estabilidad
0
-
1
1
1
1
1
1
6
Comodidad
0
0
-
1
1
1
1
1
5
Durabilidad
0
0
0
-
0
1
1
0
2
0
0
0
1
-
1
1
1
4
Ajustable
0
0
0
0
0
-
1
2
1
Bajo costo
0
0
0
0
0
0
-
0
0
0
0
0
1
0
1
1
-
3
La
seguridad
No
restrictivo
Facil de
Instalar
de alternativas de diseño, dentro de las cuales la selección de componentes se mantuvo algo
más grande Una cuestión menor es que hubiera sido más útil si se incluyeran las métricas en el
mismo orden que sus objetivos correspondientes en la Tabla 4.9. Como nota final sobre las
listas
de objetivos
generados
por los
equipos
y B,par
observamos
cómo clasificaron
o priorizaron
sus listas
individuales.
El equipo
A no
incluyóA un
cuadro comparativo
en su informe
final.
Más bien, afirmaron que, “Los objetivos primarios se clasificaron en (1) las tablas de
comparación por partes [de su redacción] de la persona miembros del equipo, en el que se
clasificaron todas las posibles combinaciones de objetivos, creando así una completar el orden
de clasificación y (2) las recomendaciones de los enlaces del equipo ". Las clasificaciones de
los objetivos de A se reflejan así en el orden en que aparecen en la lista de métricas en la tabla
4.10. El equipo B informó un PCC formal, que se muestra en la Tabla 4.12, y puso ese orden en
uso cuando evaluaron sus diseños competidores.
4.6 NOTAS
Sección 4.1: Más ejemplos de árboles de objetivos se pueden encontrar en Cross (1994), Dieter y
Schmidt (2012), y Suh (1990).
Sección
4.2:
mediciones
las escalas
son
importantes
en (Jones
todos los
aspectos
de la ingeniería, y
no solo en
el Las
diseño.
Nuestra ydiscusión
toma
unmuy
enfoque
positivista
1992,
Otto 1995).
Sección 4.3: Algunos aspectos de las mediciones se han convertido recientemente en un tema
controvertido en la comunidad de diseño, Grado más allá de nuestro alcance actual. Algunas de las
críticas se derivan de un intento de hacer elecciones de diseño y Los métodos emulan los enfoques de la
economía y la teoría de la elección social establecido desde hace mucho tiempo (Arrow 1951,
Hazelrigg 1996, 2001, Saari 1995, 2001a, 2001b). Los PCC descritos en el texto son exactamente los
mismos como la mejor herramienta ofrecida por los teóricos de la elección social, el conteo de Borda
(Dym, Wood y Scott 2003).
Sección 4.4: Nuestra discusión de métricas está fuertemente influenciada por el enfoque de diseño
alemán (Pahl y Beitz 1996).
Sección 4.5: Los resultados para el proyecto de diseño de soporte de brazo de Danbury se toman de los
informes finales (Attarian et al. 2007, Best et al. 2007) presentado durante la primavera 2007 que ofrece
el primer año de Harvey Mudd College Curso de diseño, E4: Introducción al diseño de ingeniería. El curso
se describe con mayor detalle en Dym
D ym (1994b).
CAPÍTULO 5
DEFINICIÓN DEL PROBLEMA:
IDENTIFICACIÓN DE RESTRICCIONES
¿Cuáles son los límites para este problema de diseño?
CONTINUAMOS nuestra discusión sobre la definición de problemas enfocándonos en
identificar las restricciones que deben cumplirse, es decir, mediante la identificación de límites
que no pueden ser Superado y límites que no pueden ser cruzados.
5.1 IDENTIFICACIÓN Y CONFIGURACIÓN DE LOS LÍMITES DEL CLIENTE
Recordemos que en el Capítulo 3 hablamos sobre cuestionar a nuestro cliente para entenderlo
mejor. el problema. Una de las preguntas que sugerimos hacer fue
¿Hay cosas o circunstancias que quieras que evitemos?
Esta pregunta también podría haberse expresado en términos de límites que el cliente no desea
cruces o límites que no se pueden superar, o números que deben tratarse como "tapas duras".
Cualquiera que sea la redacción, estamos hablando de restricciones:


restricción n: un límite o restricción en los comportamientos o atributos del diseño Las
restricciones generalmente se enmarcan como una opción binaria de sí o no: un material
de escalera es un Conductor o no, o la desviación del escalón es menor a 0.05 pulg. o
no lo es. Cualquier (y Todos los diseños que violan estos límites son inaceptables. Las
restricciones son importantes para El proceso de diseño porque limitan el tamaño de un
espacio de diseño forzando el Exclusión de alternativas inaceptables. Por ejemplo, un
diseño de escalera que no cumple Las normas de OSHA deben ser rechazadas (Tabla
5.1).
TABLA 5.1 La lista de restricciones de escalera segura extraída de la lista de atributos de
la Tabla 3.1
Característica
O
C
Las desviaciones del paso
deben ser menores a 0.05
pulg.
X
Debe cumplir con
requisitos de OSHA
X
No
debe
electricidad.
F
M
los
conducir
X
X
Hay límites para todo, por supuesto, pero como cuestión práctica a menudo usamos
restricciones como un tipo de "lista de verificación" para ayudarnos a mantener nuestra lista de
posibles
diseños
a longitud
razonable.
Tales pero
restricciones
se expresan
típicamente
enlatérminos
de
números
numéricos
específicos.
valores,
no siempre,
como podemos
ver en
lista de
restricciones de escalera segura en la Tabla 5.1. Por Como contraste, es mucho más probable
que los objetivos se expresen como declaraciones verbales. Por ejemplo, una escalera debería
ser barata.
Los objetivos y las restricciones están estrechamente relacionados, pero no son
intercambiables. Las restricciones limitan el tamaño del espacio de diseño (es decir, la cantidad
de diseños potenciales que podríamos considerar), mientras que los objetivos nos permiten
explorar lo que queda en ese espacio de diseño. Restricciones nos permite rechazar
alternativas inaceptables, mientras que los objetivos nos permiten seleccionar entre las
alternativas de diseño que son al menos aceptables, o, en otras palabras, diseños que
satisfactorio Los diseños que satisfacen pueden no ser óptimos o los mejores, pero al menos
satisfacen todos restricciones Por ejemplo, podríamos satisfacer mínimamente los estándares
de OSHA o podríamos Superar significativamente esos estándares al hacer una escalera "súper
segura"
Una ventaja
marketing.
O, en
el lado del
un objetivo
que una
escalerapara
debeobtener
ser "barato"
Tambiéndepodría
tener una
restricción
de precio,
que el costo
de la escalera
no puede exceder los $ 25. Si tenemos tanto un low cost objetivo y una restricción de $ 25,
podemos excluir algunos diseños iniciales basados en la restricción, mientras que se elige entre
los diseños restantes basados en el costo y otros, no económicos objetivos
En la Tabla 5.2 enumeramos las restricciones para el nuevo contenedor de jugo.
Tenga en cuenta que uno La restricción, químicamente inerte, está relacionada con dos de
nuestros objetivos, la vida útil segura y prolongada.
5.2 VISUALIZACIÓN Y USO DE RESTRICCIONES
Las restricciones se pueden mostrar de varias maneras. Simplemente podemos construir una
lista, como se muestra en la tabla 5.2. También podemos agregarlos a los árboles de objetivos,
como lo hacemos en la Figura 5.1. Cuando nosotros añádalos al árbol de objetivos, debemos
distinguirlos claramente de los objetivos
TABLA 5.2 Una lista de restricciones para el jugo diseño de contenedor químicamente
inerte sin bordes afilados
Figura 5.1 Un árbol de objetivos (rectángulos) y restricciones (óvalos) combinados para el
diseño de un nuevo contenedor de jugo. Compare esto con la Figura 4.2 que muestra el árbol
de objetivos "estándar" para el contenedor de jugo.
(Por ejemplo, presentamos restricciones en cajas con formas diferentes a las utilizadas para los
objetivos, como en la Figura 5.1), y también seleccione un lugar apropiado para ellos. En el
caso del zumo. Los recipientes, químicamente inertes, pueden colocarse bajo un tiempo de
almacenamiento seguro y prolongado. Del mismo modo, si Quería presentar una forma de
esquema de una jerarquía de restricciones de objetivos, podríamos ingresar las restricciones en
cursiva o una fuente diferente. En cualquier caso, es muy importante reconocer que las
restricciones están relacionadas con, pero son diferentes de los objetivos: significan cosas muy
diferentes
Se utilizan
de diferentes
maneras.
Estos árboles
objetivos-restricciones
pueden sery una
muy Una
forma efectiva
de comunicar
cómocombinados
estos dos conceptos,
objetivos y
restricciones, interactuar especialmente cuando se habla con clientes o con audiencias no
técnicas. Además de expresar los límites del cliente en el diseño, encontraremos que las
restricciones También son útiles más adelante en el proceso de diseño, tanto para ayudarnos a
podar o reducir nuestro espacio de Diseños, y para ayudarnos a hacer nuestro screening y
evaluación de diseños.
(Por ejemplo, presentamos restricciones en cajas con formas diferentes a las
utilizadas para los objetivos, como en la Figura 5.1), y también seleccione un lugar apropiado
para ellos. En el caso del zumo. Los recipientes, químicamente inertes, pueden colocarse bajo
un tiempo de almacenamiento seguro y prolongado. Del mismo modo, si Quería presentar una
forma de esquema de una jerarquía de restricciones de objetivos, podríamos ingresar las
restricciones en cursiva o una fuente diferente. En cualquier caso, es muy importante reconocer
que las restricciones están relacionadas con, pero son diferentes de los objetivos: significan
cosas
muy diferentes
y Se
utilizan
de diferentes
maneras.
Estos árboles
objetivosrestricciones
pueden ser
una
muy Una
forma efectiva
de comunicar
cómocombinados
estos dos conceptos,
objetivos y restricciones, interactuar especialmente cuando se habla con clientes o con
audiencias no técnicas. Además de expresar los límites del cliente en el diseño, encontraremos
que las restricciones También son útiles más adelante en el proceso de diseño, tanto para
ayudarnos a podar o reducir nuestro espacio de Diseños, y para ayudarnos a hacer nuestro
screening y evaluación de diseños.
5.3 RESTRICCIONES PARA EL APOYO A DANBURYARM
Las restricciones desarrolladas por el equipo A para el soporte para brazos diseñado para la
escuela Danbury Las Jessica se enumeran en la Tabla 5.3, mientras que las desarrolladas por
el equipo B se enumeran en la Tabla 5.4. Particularmente cuando se colocan en proximidad
cercana, estas dos listas de restricciones difieren más bien marcadamente. Una diferencia es
que la lista del equipo A tiene mucha más granularidad, ya que
TABLA 5.3 Lista de restricciones del equipo A para el proyecto de soporte de brazo de
Danbury Restricciones de diseño






Debe encajar Jane
Debe permitir que Jane alcance toda el área de un lienzo de 9 pulg. Por 13 pulg. Así
como su pintura, colocada directamente al lado izquierdo del lienzo
Debe tener un tiempo de configuración de 8 min o menos.
Debe ser utilizable en un entorno de aula
No debe causar dolor físico a Jane.
No debe contener ningún material tóxico.

Debe ser utilizable sin ayuda entre las inmersiones del pincel durante la pintura.
TABLA 5.4 Lista de restricciones del equipo B para el proyecto de soporte de brazo de Danbury
Restricciones de diseño
El diseño debe reducir y contrarrest
contrarrestar
ar el movimiento involuntario de la parte superior del
brazo.
El diseño no debe requerir más de 2 a 3 minutos para que lo configure un adulto


proporciona muchos más detalles sobre el significado de muchas de las restricciones y la
entorno es el que se establece todo el diseño. Algunos son fácilmente imaginados como
binarios opciones (por ejemplo, el equipo A "No debe contener ningún material tóxico"). Otros
suenan más difusos y quizás más parecidos a objetivos (por ejemplo, el equipo B “El dis eño no
debe requerir más de dos a tres minutos para la instalación por un adulto "). Aún más
interesante es el hecho de que los equipos parecen han identificado diferentes valores
limitantes para la misma restricción: el equipo A dice que la configuración debe ser "8 min o
menos", mientras que el equipo B dice "no más de 2 a 3 min". Quizás esto la diferencia surgió
debido a las diferentes conversaciones que cada equipo tuvo con Danbury El personal docente
de la escuela, reflejando así una variación en lo que pensaban los maestros Fue un tiempo de
configuración razonable. Quizás reflejó una inquietud sentida por el personal cuando estaban se
pidió, o se alentó, o incluso se presionó, que proporcionara números concretos. Y tal vez ellos
realmente significaba tiempos de configuración cortos como un objetivo, en lugar de una
restricción.
También es interesante que el equipo A haya identificado un objetivo (Tabla 4.10) de
"¿Minimiza el número de bordes afilados”, pero eso no aparece en ninguna de sus
restricciones, y tenemos que preguntarnos por qué? ¿Es porque este es un diseño
personalizado, "uno de"? Ciertamente, Si estuviéramos diseñando un brazo de soporte para ser
comercializado comercialmente, tendríamos que Considere imponer una restricción de no tener
bordes afilados, en lugar de simplemente minimizar su número En general, es probable que el
diseño de un producto ampliamente utilizado tenga que ser realizado en un espacio de diseño
más restringido que los dispositivos específicos del cliente o del usuario.
5.4 NOTAS
Sección 5.1: Las restricciones se discuten en Pahl y Beitz (1996). La noción muy importante de
la satisfacción es Debido a Simon (1981). Sección 5.2: Los resultados para el proyecto de
diseño de soporte de brazo de Danbury se toman de los informes finales de Attarian et al.
(2007) y Best et al. (2007) presentado durante la oferta de Harvey Mudd en la primavera de
2007. Curso de diseño de primer año de la universidad, E5: Introducción al diseño de ingeniería.
CAPÍTULO 6
DEFINICIÓN
DELFUNCIONES
PROBLEMA:
ESTABLECER
¿Cómo expreso las funciones de un diseño en términos de ingeniería?
AHORA, terminamos de definir el problema de diseño del cliente y pasamos a la ingeniería
practicar (1) estableciendo las funciones que debe realizar el diseño, y (2) escribiendo
Especificaciones
expresan
esas funciones
en términos
cuantitativos,
de ingenieríadetallan
que noso
permite garantizarque
que
esas funciones
se realizan.
Dado que
las especificaciones
especificar cómo se puede evaluar el desempeño de esas funciones, tienen mucho en comunes
con las métricas que utilizamos para evaluar el logro de los objetivos, y muy Se pueden aplicar
enfoques similares a los requisitos de escritura para las características de un diseño. y
comportamientos.
6.1 ESTABLECER FUNCIONES
Al preguntarle qué
qué hace una estantería,
estantería, un niño podría
podría responder: "No hace nada,
nada, simplemente
se sienta allí ”. Sin embargo, un ingeniero diría que la estantería hace al menos dos cosas:
resiste la fuerza de gravedad exactamente para soportar el peso de los libros, y permite La
organización de esos libros con separadores o por su longitud de estantería. Así, este librero no
“simplemente se sienta allí”. Comprender la funcionalidad es esencial para el diseño exitoso.
Ahí son consecuen
consecuencias,
cias, a menudo
menudo trágicas,
trágicas, por no entende
entenderr y diseñar para
para todos los
los diseños de
de
un diseño.
funciones: recordar el fallo de Hyatt Regency que analizamos en el Capítulo 1. Ahora
exploraremos cómo hablamos sobre lo que hacen los diseños y luego describimos formas de
establecer funciones.
6.1.1 Funciones: la entrada se transforma en salida
Comenzamos con nuestra definición de diccionario del Capítulo 1:

función n: esas cosas que un dispositivo o sistema diseñado debe hacer.
Para nuestro trabajo como diseñadores, es útil tener una vista de los sistemas y relacionarse
haciendo algo con transformar una entrada en una salida. Por supuesto, esto es también una
reminiscencia de elemental. cálculo en el que escribimos y ¼ f (x) para denotar cómo la función
f (x) transforma la entrada de la variable independiente x en una salida de una variable
dependiente y. Para la mayoría de nuestros Para ello, las funciones de ingeniería implican la
transformación o transferencia o flujo de energía, Materiales, o información. Con frecuencia
vemos tales transformaciones a través de los prismas de Los principios de conservación y
equilibrio que detallamos cuando discutimos el modelado físico. en el capítulo 9.
Vemos energía en forma mecánica, térmica, fluida o eléctrica, y vemos energía
Transformado a medida que se almacena, transmite, convierte o disipa. También vemos la
energía transformaci
transformación
ón o transferencia para incluir fuerzas transmitidas o utilizadas para apoyar
(conservación
de impulsotener
o equilibrio
de fuerzas),
flujos deque
corriente
de la carga),
etc.
Nosotros debemos
en cuenta
toda la energía
entra (conservación
y sale de un dispositivo
o
sistema. Esta no significa que el dispositivo o sistema sea ideal en el que se conserva la
energía. Más bien, significa que la energía no puede simplemente desaparecer, incluso cuando
se disipa.
De manera similar, el flujo de materiales se produce de varias maneras: moviéndose o
fluyendo a través de algún medio de transporte (como una tubería), que se transfiere o se ubica
en un contenedor, se separa en constituyentes, o agregados, mezclados con, o ubicados dentro
de uno o más materiales. Así, El cemento, el agregado y el agua se mezclan para crear
concreto, que generalmente se mueve (mientras se mezcla), se vierte, se termina y se deja
reposar y endurecer.
Finalmente, el flujo de información incluye la transferencia de datos en cualquiera de
varias formas: tablas y cuadros en papel, datos transmitidos a través de Internet o de forma
inalámbrica, y eléctrica o Señales mecánicas transmitidas para detectar o medir
comportamientos
o respuestas
de control.
La transformación
la información
se produce
cuando, por ejemplo,
una temperatura
ambiente
medida por unde
termómetro
se transmite
a un
termostato de pared que luego instruye un calentador o un aire acondicionado para cambiar lo
que está haciendo. Incluso podríamos pensar en la energía que se requiere para convertir los
datos en información y la información en conocimiento.
6.1.2 Expresando funciones
Dado que las funciones son las cosas que debe hacer un dispositivo diseñado, la declaración
de un la función generalmente asocia un verbo de acción a un sustantivo u objeto: levantar un
libro, apoyar un estante, Transmitir una corriente, medir una temperatura o encender una luz el
objeto en una función de formulación de verbo-sustantivo puede comenzar con un referencia a
una idea de diseño particular, pero generalmente es mejor buscar más generalidad. Por
ejemplo, mientras que una función de librería es “libros de soporte”, los estantes de librerías a
menudo
Apoya
trofeos,
o incluso
de tareas.
Así, auna
más general,
útil. en
La
declaración
de la
funciónarte,
a realizar
es montones
"resistir fuerzas
debidas
la gravedad",
quemás
puede
puede asociarse con objetos que pesen menos que un peso predeterminado (es decir, fuerza):
soporta un número dado de kilogramos (o libras). Al describir funciones, entonces, debemos
usar una combinación de verbo y sustantivo que mejor describa el caso más general.
Del mismo modo, también debemos evitar vincular una función a una solución
particular. Si fuéramos Al diseñar un encendedor de cigarrillos, por ejemplo, deberíamos evitar
"aplicar fuego al tabaco". Porque elimina los encendedores de coches que utilizan resistencia
eléctrica en un cable. Que especifico La formulación también elimina el uso del encendedor
para encender papel, madera o briquetas de carbón. También podemos clasificar las funciones
como funciones básicas o secundarias. UNA La función básica es la función general, específica
que se debe realizar, y la secundaria las funciones son (1) otras funciones necesarias para
realizar la función básica o (2) aquellas que Resultado de hacer la función básica. Las funciones
secundarias pueden categorizarse aún más como Funciones requeridas o no deseadas. Las
funciones secundarias requeridas son aquellas necesarias para La función básica. Por ejemplo,
la función básica de un retroproyector es proyectar imágenes Esto requiere varias funciones
secundarias, incluyendo la conversión de energía, generando Imágenes de luz y enfoque. El
proyector también produce funciones secundarias no deseadas como Como generar calor y
generar ruido. Por supuesto, tales subproductos indeseables también pueden genera nuevas
funciones requeridas, por ejemplo, silenciar el ruido o disipar el calor generado.
Este último ejemplo también sugiere que deberíamos intentar anticiparnos a todas las funciones
secundarias, por lo menos se convierten en efectos secundarios no anticipados no deseados
que pueden afectar significativamente la forma en que un nuevo El diseño es percibido y
aceptado.
6.2 ANÁLISIS FUNCIONAL: HERRAMIENTAS PARA ESTABLECER FUNCIONES
Ahora ofrecemos varias herramienta
herramientass para realizar análisis funcional
funcionales,
es, es decir, para
establecer las funciones. que nuestro diseño debe realizar. Nuestro punto de partida será la
noción de diseño como Transformador de entradas a salidas: definimos el límite entre nuestro
dispositivo y su entorno, y luego examine las entradas y salidas del dispositivo que cruza ese
límite. Nosotros (1) rastreamos el flujo de energía, materiales o información a través del
dispositivo límite, y (2) detallan cómo se usan, convierten o procesan esas entradas para
Producir las funciones deseadas. El propio dispositivo, contenido dentro de los límites
especificados, puede ser una "caja negra" si no tenemos idea de lo que hay dentro, o una caja
"transparente" si lo hacemos. Nosotros También describirá otras tres herramientas utilizadas
para establecer funciones: enumeración, disección o Ingeniería inversa, y función - significa
árboles.
6.2.1
Cajas negras
y cajas
de vidrio
Una herramienta
para
comprender
las conexiones entre entradas y salidas es la caja negra: una
gráfico del sistema u objeto que se está diseñando, con entradas que se muestran al ingresar al
cuadro en su Lado izquierdo y salidas a la derecha. Todas las entradas y salidas conocidas
deben
Se puede especificar, incluso los subproductos no deseados que resultan de funciones
secundarias no deseadas. Por ejemplo, considere la caja negra para un taladro eléctrico que se
muestra en la Figura 6.1. Podemos pensar en El taladro eléctrico (sistema) como una caja que
transforma la entrada de energía controlada en una rotación. Chuck, en el que podemos insertar
una broca para perforar un orificio o una cuchilla de destornillador para conducir un tornillo. En
el nivel superior, podemos pensar que un taladro eléctrico tiene solo tres entradas: una fuente
de Potencia eléctrica (energía eléctrica), una fuerza de apoyo (trabajo mecánico) que sostiene o
Figura 6.1 Una "caja negra" para un taladro eléctrico con entradas y la salida está
encapsulada en una base
Función: proporciona energía a un tornillo. Tomamos la tapa de esta caja negra en la
Figura 6.2.
agarra el taladro, y el control de velocidad y dirección (información) de los mandriles de
perforación rotación. El taladro tiene dos salidas: un mandril giratorio y una fuerza que sujeta el
taladro. (Lo haremos ignorar la generación de calor y las pérdidas en este ejemplo.)
Una caja negra de nivel superior, como la que se muestra en la Figura 6.1, casi con
certeza solicita más Preguntas que respuestas: ¿Cómo sucede esto realmente? ¿Qué
funciones se realizan en un taladro eléctrico? ¿Podemos identificar todas las (muchas)
subfunciones realizadas dentro de la potencia? la caja negra del taladro? Comenzamos a
responder estas preguntas quitando la tapa de esta caja negra y convirtiéndolo en una caja de
vidrio o una caja transparente (Figura 6.2). (Veremos otro conjunto de
Figura 6.2 Se retiró la cubierta de la caja negra de la Figura 6.1, "profundizando un nivel"
para hacerla transparente (es decir, una caja de vidrio), exponiendo así un gran número
de funciones secundarias que se necesitan para realizar la Funciones de nivel superior.
Compare esto con la vista despiezada del taladro en la Figura 6.3.
responde a estas preguntas cuando analizamos este ejercicio más adelante en el capítulo. La
caja de vidrio expone varias cajas nuevas dentro de la caja original (negra), cada una de las
cuales representa una subfunción que se debe realizar para admitir la funcionalidad general del
simulacro. Estos nuevos las cajas incluyen un cable de alimentación (8) que transmite energía
eléctrica al taladro, donde un interruptor (6) ambos dirigen esa potencia y transmiten
información sobre su nivel a un motor universal. El motor universal convierte la potencia
eléctrica en potencia mecánica y transmite esa potencia. e información sobre su nivel de
transmisión. La transmisión aumenta el par salida en, en este ejercicio particular, reduciendo la
velocidad de transmisión de energía desde El 30,000 rpm del rotor (1) en el motor universal a
una salida (pico) de 2500 rpm para El mandril giratorio (13). Tenga en cuenta que incluso en
esta breve descripción, a menudo es difícil de describir Todo lo que sucede al mismo nivel de
detalle. Si estuviéramos montando este taladro de componentes o partes conocidas, podríamos
tener suficiente información para detenernos en este nivel. El tema recurrente es que las cajas
negras se hacen transparentes cuando preguntamos cómo son las entradas transformadas en
resultados, al nivel que necesitamos para lograr plenamente la funcionalidad de nivel superior
de nuestro diseño.
Es importante que reflejemos la física subyacente y expresemos los aportes en esos
términos cuando estamos aplicando el enfoque de la caja de negro a vidrio. En el ejemplo de
perforación, no solo sostenga y apunte el taladro, proporcionamos una fuerza para sostenerlo e
información para dirigirlo y controlar su velocidad. Del mismo modo, si estuviéramos haciendo
este ejercicio para una radio pasada de moda, reconocemos que sintonizar una radio significa
seleccionar una frecuencia particular en la radio Espectro de frecuencia (RF), no solo girando
un dial.
idea de la caja
de negro
a vidrio
puedeo utilizar
eficazmente
para
sistemas La
o dispositivos
que No
disponemos
detambién
una cajasefísica
de vivienda.
Los únicos
requisitos para el uso de negro y vidrio. Las casillas son que el límite del dispositivo está
especificado y todas las entradas y salidas son identificado
Debemos tener cuidado al establecer el límite de un sistema o subsistema cuyas
funciones que estamos identificando con la herramienta de caja de negro a vidrio porque hay
una compensación. Si establecemos límites demasiado amplios, podemos incorporar funciones
que están fuera de nuestro control, por ejemplo, generando corriente eléctrica doméstica para el
taladro o radio. Si dibujamos límites demasiado estrechos, podemos limitar el alcance del
diseño. Por ejemplo, la radio. la salida podría ser una señal eléctrica que se transmite a los
altavoces, o podría ser la señal acústica viniendo de oradores. Entonces, ¿se traza el límite
para incluir a los oradores, o no? Tal Las decisiones deberían haberse resuelto durante la
estructuración del problema, cuando el alcance del problema se estableció.
6.2.2 Disección o ingeniería inversa
Nuestra segunda herramienta de análisis funcional refleja la curiosidad que la mayoría de los
ingenieros sienten. Cuando confrontados con un botón, botón o dial, preguntan, "¿Qué hace
esto?" Y siguen con “¿Cómo hace eso?” o “¿Por qué querría hacer eso?” Preguntas c omo
estas, como así como seguir los pensamientos sobre cómo podríamos hacerlo mejor o de
manera diferente, formando el núcleo de Disección o ingeniería inversa. Realizamos ingeniería
inversa de un dispositivo o sistema que hace o todo lo que queremos que nuestro diseño haga
cuando lo separamos: diseccionamos, deconstruimos o lo desmontamos. Hacemos esto para
descubrir en detalle cómo funciona, de modo que podamos aplicar lo Aprendemos sobre
nuestro propio problema de diseño. Es posible que no podamos usar ese diseño para ningún
número. de razones: puede que no haga todas las cosas que queremos, o puede que no las
haga muy bien; puede ser demasiado costoso; Puede estar protegido por una patente; o puede
ser el diseño de nuestro competidor. Pero incluso si Todas estas razones se aplican, a menudo
podemos
obtener
información
sobre nuestro
propio problema
de(Recuerda:
diseño al mirando
cómo otros
han pensado
en los
mismos problemas
o problemas
similares.
¡Los problemas
de
diseño son abiertos porque generalmente tienen varias soluciones aceptables!)
La ingeniería inversa es, en principio, un proceso simple. Miramos las partes (por
ejemplo, engranajes, palancas, elementos de circuito) que se utilizan en un diseño o dispositivo,
y preguntan qué funciones esas partes actúan. Luego buscamos formas alternativas para hacer
lo mismo (s). por Por ejemplo, un botón en un proyector de transparencia superior, cuando se
presiona, enciende el proyector. Para realizar la función de encender o apagar el proyector,
podemos considerar Conmutadores o barras a lo largo de la parte frontal del proyector.
Mostramos en las Figuras 6.1 y 6.2, respectivamente, cajas negras y de vidrio para un
Dispositivo considerablemente más complicado, un taladro eléctrico. En la figura 6.3 mostramos
un despiece. Vista de un taladro eléctrico con cable DeWaltTM (modelo D21008K). Las piezas
individuales en esa vista despiezada son las contrapartes físicas de los principales subsistemas
que detallamos en el caja de vidrio. Vemos un cable de alimentación real (8) y un interruptor (6)
conectado a las piezas de un motor (3, 5, 2, 1) y de una transmisión (9, 10, 12, 11, 13).
Preguntamos qué hacen estas piezas, y encontraremos. que el cable transmite energía
eléctrica, el interruptor controla la entrada de esa energía, el El motor convierte la energía
eléctrica en energía mecánica, que la transmisión utiliza para controlar el par de torsión del
taladro. Esta inspección “visual”, en realidad la disección o reversa. La ingeniería del taladro,
produce el mismo análisis funcional que encontramos con el Análisis de caja de negro a vidrio.
Ya hemos notado que a menudo hay buenas razones por las que no podemos usar un
Dispositivo o diseño que estamos diseccionando. Primero, ese dispositivo o diseño fue
desarrollado para cumplir con el objetivos de un cliente particular y un conjunto objetivo de
usuarios, y pueden haber tenido diferentes Preocupaciones de las que tenemos. Debemos
recordar
mantenernos
enfocados
el proyecto
de desde
nuestro
Segundo,
adaptar
una
nueva
subfunción
o nuevos
mediosenpara
una función
el cliente.
dispositivo
diseccionado
Podría
limitar la forma en que pensamos sobre nuestro proyecto. Por ejemplo, si nos volvemos
cautivos a un verdadero ingenioso interruptor para encender la alimentación de un proyector de
techo independiente, podríamos no pensar en incorporar los controles de un proyector con un
enfoque basado en la habitación, donde el Los controles están integrados y montados en un
panel de pared o en un atril o un teclado. Esto es un refuerzo de lo que dijimos anteriormente:
debemos tratar de definir funciones tan ampliamente como Puede, y con tanta atención a la
física como sea posible. Si nos limitamos a la expresión más inmediata de las funciones
encontradas en el diseño de otra persona, limitamos nuestras posibilidades creativas, y es
posible que nos encontremos con propiedad intelectual seria y ética cuestiones.
Finalmente, mientras tratamos los términos ingeniería inversa y disección como
equivalentes en En el contexto del diseño de ingeniería, en otros campos, la disección puede
considerarse puramente descriptivo: Diseccionamos algo solo para revelar su estructura física
subyacente.
En en
ingeniería
inversa, los
tratamos
serhacer
analíticos
mientras
observamos
estructura
física
Para identificar
mediosdepara
que las
funciones
sucedan,laesmisma
decir,
estamos tratando de analizar tanto las funciones de un dispositivo y cómo esas funciones se
implementan (y se pueden implementar).
6.2.3 Enumeración
Figura 6.3 Vista detallada de los subsistemas principales en un taladro eléctrico con
cable DeWaltTM, Modelo D21008K, que muestra varios subsistemas principales: switch
(6); Motor universal formado por cepillos. (3, 5), estator (2), rotor y armadura (1), piñón
helicoidal; transmisión consistente en piñón helicoidal, rodamientos (9, 10), engranaje
recto (12), husillo (11) y mandril (13); y la cubierta de concha en la parte superior.
izquierda. Cortesía de Black & Decker Corporation.
forma de comenzar el análisis funcional porque nos lleva de inmediato a la (s) función (es)
básica (s) del dispositivo. Puede ser problemático para determinar funciones secundarias, sin
embargo, debido a que muchos antecedentes específicos de ingeniería podrían ser requeridos.
Considere el ejercicio en la Figura 6.3: Sería difícil ser mucho más específico que nuestro
cuadro negro para el simulacro (Figura 6.1) sin saber sobre engranajes, motores, interruptores,
etc. Por lo tanto, podríamos obtener "perplejo" muy temprano en este proceso. Sin embargo, la
enumeración es más que solo hacer una lista. Exitoso la enumeración requiere un
cuestionamiento cuidadoso, tanto en el espíritu del diseño como Preguntas: por lo que ahora
ofrecemos algunos "trucos" útiles para ampliar nuestro pensamiento enumerativo.
Uno de estos trucos es imaginar que el objeto X deja de existir preguntando: “¿Qué
pasa si ¿no hay una X? ”Si un puente desapareciera por completo, por ejemplo, cualquier
automóvil en el puente lo haría Caer al río o barranco sobre el que cruza el puente. Esto sugiere
que una función de Un puente es para soportar cargas colocadas en el puente. Si los pilares
dejaran de existir, la cubierta y la superestructura del puente también caería, lo que sugiere que
otra función de la El puente es para soportar su propio peso. (Esto puede parecer una tontería
hasta que recordemos que ha habido más de unos pocos desastres en los que los puentes se
derrumbaron porque no apoyaron ni siquiera ¡Su propio peso como estaban siendo construidos!
Una de las más famosas de esas infelicidades. diseños de puentes es el puente de Quebec
sobre el río San Lorenzo: se derrumbó en 1907 con una pérdida de 75 vidas, y nuevamente en
1916, cuando se cerró su período de cierre.)
Del mismo modo, si las conexiones de un puente a varias carreteras desaparecieran,
el tráfico no poder subir al puente, y los vehículos en el puente no pudieron bajar. Esto sugiere
que otra función que sirve un puente es conectar el cruce del río / barranco a una red de
carreteras. Si se eliminaran los separadores de carreteras del puente, los vehículos que iban en
una dirección
podrían
chocar una
con función
Vehículos
en el
otro.de
Porvarias
lo tanto,
otra función
de
puente
es separar
el tráfico,
quedirigidos
se puede
lograr
maneras:
el puente
George Washington de Nueva York pone Diferentes direcciones de tráfico en diferentes niveles.
Otros puentes utilizan tiras medianas.
Otra forma de determinar las funciones de un objeto es preguntar cómo podría usarse
y / o Mantenido sobre su vida. Por ejemplo, para mantener nuestro puente queremos
proporcionar acceso a tanto a los inspectores como a los pintores, lo que se podría hacer con
varios medios (por ejemplo, escaleras, pasarelas, ascensores). Del mismo modo, podríamos
pensar en el ciclo de vida de nuestro contenedor de jugo. diseño. Podemos enumerar
fácilmente las funciones realizadas por un contenedor de jugo porque las usamos todo el
tiempo:







contiene liquido
introducir líquido en el recipiente (llenar y sellar el recipiente)
recipiente);;
sacar
del después
recipientede(vaciar
cierre el
el líquido
recipiente
abrirloel(sirecipiente);
se va a utilizar más de una vez);
resistir fuerzas inducidas por temperaturas extremas;
resistir las fuerzas inducidas por el manejo en tránsito; y
Identificar el producto.
Tomamos nota de que las funciones de contener líquido y de llenar y vaciar el los
recipientes son distintos, lo que es consistente con nuestra experiencia: el líquido se vierte
antes el contenedor está sellado por una parte superior permanente, y el vaciado puede
habilitarse mediante una lengüeta de tiro. Estas distinciones funcionales (es decir, entre llenado,
contención y vaciado) emergen cuando consideramos el ciclo de vida del contenedor.
En el corazón de nuestros enfoques para la enumeración de funciones se encuentra la doble
necesidad de preguntar preguntas reflexivas y usar correctamente los pares de verbos y
sustantivos para expresar todos y cada uno Función del objeto diseñado.
6.2.4 Función – Significa árboles
No importa cuánto nos advierten contra "casarnos con su primer diseño" o advertirnos En contra
de intentar resolver problemas de diseño antes de que los entendamos completamente, a
menudo saltamos a Ideas tempranas de diseño debido a las funciones que vemos. Considere
un encendedor de mano. Aquí nosotros use una llama para encender materiales de hoja (es
decir, tabaco), en lugar de un encendedor de auto, que Utiliza calefacción de resistencia. El
encendedor de mano probablemente requiera que protejamos la llama. contra el viento, una
función secundaria que no necesitamos para el encendedor del auto. Una función significa tree
es una herramienta que nos ayuda a organizar funciones secundarias en casos donde
diferentes medios o Las implementaciones pueden llevar a diferentes subfunciones.
Una función: árbol de medios es una representación gráfica de los diseños básico y
secundario de un diseño funciones El nivel superior del árbol muestra las funciones básicas que
deben cumplirse. Cada nivel sucesivo Alterna entre mostrar:


los medios (en trapezoides) por los cuales se podrían implementar las funciones
primarias, y
Las funciones secundarias (en rectángulos) requeridas por esos medios.
Mostramos un árbol de medios de funciones para un encendedor de mano en la
Figura 6.4. Tenga en cuenta que el La función de nivel superior se ha especificado en los
términos más generales posibles. En el siguiente nivel, un La llama y un alambre caliente se
dan como dos medios diferentes. Estos dos medios implican diferentes conjuntos. De funciones
secundarias,
asísecomo
algunas
posibles medios
dan en
nivelescomunes.
inferiores. Algunas de estas funciones secundarias. y sus
Una vez que se ha desarrollado una función: árbol de medios, podemos enumerar todas las
funciones que se han identificado, señalando cuáles son comunes a todas (o muchas) de las
alternativas y Que son particulares a un medio específico. Las funciones que son comunes a
todos los medios son Es probable que sea inherente al problema. Otros son abordados solo si
el diseño asociado El concepto se adopta después de la evaluación.
Un árbol de función-sign
f unción-significa
ifica también es útil porque comienza el proceso de relacionar
lo que debemos hacer lo que podamos hacer. Volveremos a este tema en el Capítulo 7 cuando
presentemos La carta morfológica como herramienta para ayudarnos a generar alternativas de
diseño. El "morph" el cuadro enumera las funciones del dispositivo diseñado y los medios
posibles para realizar cada Funcionar en un formato de matriz. ¡El esfuerzo que ponemos en la
función - significa árbol (ahora) será realmente pagar (entonces)!
Al igual que con todas las herramienta
herramientas,
s, la función significa que los árboles deben
usarse
conelcuidado.
una función
significa Puede
que el ser
árbol
no es un
sustituto,
ya sea de
para
enmarcar
problemaPrimero,
o para generar
alternativas.
tentador
utilizar
el resultado
la
función: árbol de medios como un Descripción completa de nuestras alternativas disponibles,
pero es casi seguro que restringiremos El espacio de diseño es mucho más de lo que tenemos
que hacer. En segundo lugar, una función significa árbol no debería se puede utilizar solo, es
decir, sin utilizar algunas de las otras herramientas descritas anteriormente. Algunas veces la
gente adopta una herramienta porque, de alguna manera, "encaja" con sus ideas
preconcebidas de una solución, un error similar a "casarse con su primer diseño" o reforzar
ideas preconcebidas. Debido a que la función – árbol de medios nos permite trabajar con
medios atractivos o implementaciones, podemos pasar por alto funciones que podrían haber
aparecido con menos Técnica “orientada a la solución”.
Figura 6.4 Una función: árbol de medios para un encendedor: funciones en rectángulos,
medios en trapezoides. Nota que significa Producir diferentes subfunciones.
6.2.5 Observaciones sobre funciones y objetivos
A menudo es fácil confund
confundirir objetivos con funciones y funciones con objetivos. Esta Ocurre
porque los objetivos a veces expresan una necesidad funcional. Por ejemplo, una estantería. El
diseño podría tener como objetivo mantener a Harry Potter y The Lord of the Anillos serie de
fábulas, mientras que las especificaciones incluyen tanto una función (es decir, apoyan la pesos
de los conjuntos recolectados) y el requisito de que la plataforma tenga la característica de ser
el tiempo suficiente para acomodar los 10 volúmenes en ediciones de tapa dura (7 de Harry
Potter, 3 de El Señor de los Anillos).
En nuestra discusión sobre los árboles de objetivos en la Sección 4.1.2, señalamos
que estamos cerca del final del árbol de objetivos cuando la pregunta de por qué gira hacia
cómo, lo que significa que las funciones pueden comenzar a emerger como formas de lograr
objetivos. Podemos reducir la confusión entre objetivos y funciones si tenemos en cuenta que
los objetivos son expresados como son o son adjetivos mientras que las funciones se expresan
como hacer o hacer activo pares de verbos y sustantivos. De hecho, como señalamos en
nuestra discusión del árbol de objetivos para el jugo contenedor en la Sección 4.1.3, otra forma
en que podríamos identificar funciones es examinando y reescribiendo subobjetivos detallados
porque sugieren funciones. Así que el subobjetivo Resistente a los golpes sugiere la función
Resistir choque. Reconociendo las similitudes y la Las diferencias de objetivos y funciones son
bastante importantes, ya que hay mucha práctica seria de diseño confirmaremos.
6.3 ESPECIFICACIONES DE DISEÑO:
CARACTERISTICAS
CARACTERIST
ICAS Y COMPORTA
COMPORTAMIENTO.
MIENTO.
FUNCIONES
DE
ESPECIFICACIÓN,
Notamos en la Sección 6.1 que la determinación de las funciones de un objeto o sistema
diseñado es Esencial para el proceso de diseño. Los requisitos funcionales no significan mucho
si no considerar qué tan bien un diseño debe realizar sus funciones. Por ejemplo, si queremos
un dispositivo que producen sonidos musicales, debemos especificar qué tan fuerte, qué tan
claramente y a qué Las frecuencias de los sonidos se producen. Anteriormente, en el Capítulo
1, habíamos notado que el diseño las especificaciones o los requisitos especifican en términos
de ingeniería las funciones de un diseño, así como Sus características y comportamientos.
Dichos requisitos, a menudo llamados "especificaciones", proporcionan una base para
determinar un diseño porque son los objetivos contra los cuales medimos nuestro éxito en
Realizando o logrando ellos. Las especificaciones de diseño se presentan en tres formas que
representan diferentes formas de formalizar el rendimiento funcional de un diseño y sus
características y comportamientos para el análisis y diseño de ingeniería:

Las especificac
especificaciones
iones prescripti
prescriptivas
vas especific
especifican
an valores para los atributos de diseño. Así,
para nuestro el envase de jugo para niños podríamos decir: "Un envase de jugo debe
estar hecho de al menos 50% de plástico reciclable”. Para un diseño de escalera
podríamos decir que" Un escalón de escalera debe ser hechos de abeto de grado A,
tienen un grosor de al menos 0.75 pulg., tienen una longitud que no exceda 80 pulg. y se
adhiere a los rieles laterales a través de una ranura de ancho completo en cada
extremo”.

Las especificac
especificaciones
iones de procedimient
procedimiento
o especifican procedimientos para calcular
atributos. Así lo haríamos diga: "El contenedor de jugo debe ser desechable según lo
estipulado por las normas de la EPA". diseño de escalera que podríamos especificar: "El
esfuerzo de flexión máximo smax en un paso de escalera se calculará a partir de máx ¼
Mc = I y no deberá exceder el límite de tensión permitido”.
Las especificac
especificaciones
iones de rendimiento especifican los niveles de rendimient
rendimiento
o que una
función debe demostrar para tener éxito. Luego diríamos: "Un envase de jugo debe
contener 75 ml". Y para el proyecto de escalera diríamos: "Un escalón de escalera debe
soportar un gorila de 800 lb".
Además, si un sistema o dispositivo tiene que funcionar con otros sistemas o dispositivo
dispositivos,
s,
entonces nosotros debemos especificar cómo interactúan esos sistemas. A estos requisitos
particulares los llamamos interfaz. especificaciones de rendimiento.

6.3.1 Adjuntar números a las especificaciones de diseño
Normalmente es el trabajo del diseñador expresar funciones en términos de ingeniería para que
Los principios de ingeniería se puedan aplicar adecuadamente al problema de diseño en
cuestión. Como diseñadores, tenemos que convertir las funciones en términos que nos permitan
medir qué tan bien un diseño Realiza una función específica. Eso significa que tenemos que
establecer tanto un rango sobre el cual una medida es relevante para nuestro diseño y la
medida en que los rangos de mejoras en el rendimiento realmente importa
Cuando hablamos de medir el desempeño de una función, estamos describiendo algo que es
conceptualmente lo mismo que las métricas que introdujimos para medir el Logro de objetivos.
El pensamiento es muy similar, así que parte de lo que detallamos en El capítulo 4 sobre la
construcción de métricas puede ser útil en este contexto, ya que lo que decimos a continuación
es También es relevante para pensar más profundamente sobre los objetivos. Pero hay algunas
diferencias clave:

Hemos reservado el término métricas para aplicar solo a objetivos de escalado.




Necesitamos una métrica para cada uno de los objetivos que utilizaremos al evaluar
nuestro diseño elecciones
Usamos especificaciones para escalar funciones.
Necesitamos una especificación para cada función que nuestro diseño debe realizar y
diseños.
debe cumplir con todas y cada una de las especificaciones. De hecho, en cierto sentido
es totalmente funcional.

Puede
considerarse
una restricci
restricción
ón en pasado,
el diseño.para
Las métricas
se aplican
en tiempo
para evaluar si se han alcanzado los
objetivos.
Las especificaciones, como las restricciones, se proyectan en el futuro, cuando
especificamos en avanzar el desempeño funcional o de comportamiento que se debe
lograr para que una Diseño para ser considerado exitoso.
¿Cómo determinamos el rango sobre el cual una medida es relevante para un diseño y ¿Decidir
cuánta mejora vale la pena? Nuestro punto de partida conceptual es similar a lo que los
economistas llaman un gráfico de utilidad (ver Figura 6.5 (a)): Grafica la utilidad de un ganancia
incremental o marginal en el rendimiento contra el nivel de una variable de diseño particular.


Figura 6.5 Curvas de saturación que muestran que no se logran beneficios adicionales
por debajo de algún nivel mínimo realizado y por encima de la saturación. La forma real
de
la curva
(a) esla probable
que sea
incierta
en la de
mayoría
de los
casos,
mientras
quehipotética
la forma lineal
aproximación
(b) es
el esfuerzo
un equipo
de diseño
para hacer que el significado sea más útil al hacer que la curva sea más nítida.
Por lo general, trazamos la utilidad o el valor de una ganancia de diseño como la ordenada (eje
y) y normalizamos en el rango de 0 a 1. Trazamos el nivel del atributo que se está evaluando en
la abscisa (eje x). Por ejemplo, considere usar la velocidad del procesador como una medida de
una computadora portátil actuación. A velocidades de procesador por debajo de 1 GHz, la
computadora es tan lenta que una ganancia marginal de, digamos, 500 a 750MHz no
proporciona ganancia real. Así, para velocidades de procesador inferiores a 1 GHz, la utilidad
es 0. En el otro extremo de la curva de utilidad, digamos, por encima de 5 GHz, las tareas para
las cuales esta La computadora diseñada no puede explotar ganancias adicionales en la
velocidad del procesador. Por ejemplo, La navegación en la World Wide Web puede estar más
restringida al escribir o una línea de comunicación velocidades, de modo que una ganancia
incremental de 5 a 5.1GHz no cambia la utilidad normalizada de 1. Así, la trama de utilidad se
satura a altas
¿Quévelocidades.
sucede en los niveles de rendimiento entre los que no tienen valor y los que
están en o por encima de la saturación, digamos en el rango de 1 a 5 GHz para el diseño de la
computadora? Esperamos que los cambios sí importan en este rango, y que veremos
ganancias incrementales o marginales con Aumenta la velocidad del procesador. En la Figura
6.5 (a) mostramos una curva S o de saturación que muestra cualitativamente la ganancia
obtenida como una función (cualitativa)de la velocidad del procesador: No se adjuntan valores
numéricos a ninguno de los ejes. Así, mientras que ningún valor específico de ganancias puede
Se determinará a partir de la curva, la curva S demuestra la utilidad cero en el procesador bajo
velocidades, muestra un aumento medible en un rango de velocidades del procesador, y luego
mesetas (o se satura) en 1 porque el aumento de la velocidad del procesador no produce
ganancias en la utilidad.
El tipo de comportamiento visto en un gráfico de utilidad es bastante común. No
siempre sabemos los detalles precisos de la curva S: Puede que no se vea tan suave como lo
que tenemos esbozado en la Figura 6.5 (a), por lo que lo aproximamos por un conjunto de
líneas rectas, como mostramos en Figura 6.5 (b). Todavía vemos regiones donde las ganancias
no tienen utilidad o no están disponibles, como indicado por las líneas horizontales en los
niveles 0 y 1. En el rango de interés, sin embargo, modelar nuestro nivel de utilidad como una
función lineal de la variable de diseño (por ejemplo, velocidad del procesador) simplemente
estamos diciendo, cualitativamente, que la curva lineal define un rango dentro del cual podemos
esperar lograr ganancias al aumentar la variable de diseño relevante y, a la inversa, reducir
gana al disminuir esa variable de diseño.
Para tomar otro ejemplo, supongamos que nos piden que diseñemos una impresora
Braille que sea silenciosa suficiente para ser utilizado en la configuración de la oficina. Ninguno
de los diseños de la competencia es lo suficientemente silencioso para ser tan usado. ¿Qué tan
tranquilo tiene
que ser
diseño?
estavalores
pregunta,
debemos
determinar
las
unidades
relevantes
deeste
medición
de Para
ruidoresponder
y el rangoa de
de estas
unidades
que son
interesantes. También deberíamos descubrir cuánto ruido generan los diseños de impresoras
actuales. y si los oyentes pueden distinguir diferentes diseños por sus niveles de ruido. Si una
impresora produce el mismo nivel de ruido producido por un alfiler que cae en una alfombra,
mientras que otro genera el nivel de ruido de un reloj de tictac, veríamos que ambos son lo
suficientemente silenciosos para estar completamente aceptable. De manera similar, si una
impresora es tan ruidosa como una cortadora de césped a gas, y otra como una Camión no
mullido, no obtenemos ninguna utilidad al distinguir entre estos dos diseños como ninguno sería
utilizado en una oficina. (Tenga en cuenta que este ejemplo muestra una curva S inversa en la
que comenzamos en la saturación porque no se puede obtener ganancia en niveles tan bajos
de tranquilidad, y luego nosotros degradar a un nivel sin utilidad para impresoras que son
uniformemente demasiado ruidosas.)
Como medimos los niveles de intensidad del sonido en decibelios (dB), sabemos que
algunos
Es probable
que elruido
rango
de interés,
pero ¿qué
rango? yRespondemos
a esta
preguntadB
viendo
como mucho
essea
producido
por otros
dispositivos,
dentro de diferentes
entornos. Mostramos Intensidades de sonido para diversos dispositivos y entornos en la Tabla
6.1. Con tal ambiente e información sobre la exposición en la mano, podemos identificar un
rango de interés para un
TABLA 6.1 Niveles de intensidad del sonido que son producidos por varios dispositivos y
se miden en Diversos ambientes. Los niveles de intensidad del sonido se miden en
decibeles (dB) y son logarítmicos. Expresión de la plaza de la potencia acústica. Por lo
tanto, un desplazamiento de 3 dB corresponde a una duplicación del energía producida
por la fuente, mientras que el oído humano no puede distinguir entre niveles que difieren
solo en 1 dB (o menos)
Nivel (dB)
10
20
Descripció n cualitativa
Descripción
Umbral auditivo muy débil;
susurro muy débil;
Fuente / Entorno
Cámara anecoica
Teatro vacío
30
Débil
50
Débil
50
Ruido de fondo de
60
moderada normal
70
Loud Radio
80
Loud Electric
90
banda muy fuerte;
100
cortacésped muy ruidoso (gas)
Después de Glover (1993).
conversación tranquila
Normal Oficina Privada
oficina normal moderado
conversación privada
Ruido normal de la calle
Razor; Oficina ruidosa
Camión desordenado
Fábrica de calderas
6.3.2 Configuración de niveles de rendimiento
Ahora podemos especificar un conjunto de especifica
especificaciones
ciones de rendimien
rendimiento
to que el contened
contenedor
or
diseña deben reunirse abordando estas y otras preguntas similares. Por ejemplo, podríamos
indicar que cada recipiente debe contener 12 0.01 oz. En este caso nuestro requisito se ha
convertido en un restricción porque la trama de utilidad correspondiente es un simple interruptor
binario: O nos encontramos esta especificación de diseño o no lo hacemos. (Por supuesto,
podríamos estudiar el diseño del contenedor. problema como uno en el que la variable es una
porción de un solo tamaño, en cuyo caso podemos encontrar un la curva S inversa muestra que
un contenedor más pequeño es mejor.) Podríamos generar otro especificación de rendimiento
insistiendo en que los contenedores pueden llenarse con máquinas a una tasa de 60 a 120
contenedores
minutoen
(cpm).
El umbralmientras
de 60 cpm
derivardedesaturación
la volumendede120
ventas
necesario
parapor
penetrar
un mercado,
que podría
una meseta
cpm
más rápido La tasa podría exceder las proyecciones de demanda.

Contenido del líquido: cuánto líquido debe contener el recipiente y a qué temperaturas?
¿Existe un rango de cantidades de líquidos que podemos poner en un recipiente? y aun
así cumplir con nuestras especificaciones?

Resist forces induced by temperature extremes: What temperature ranges are
relevant? How might we measure the forces created by thermal stresses on the container
designs?

Resistir las fuerzas inducidas por el manejo en tránsito: ¿Cuál es el rango de fuerzas
que un ¿El contenedor podría estar sujeto durante el manejo de rutina? ¿En qué medida
deberían estos ¿Se resisten las fuerzas para que el contenedor sea aceptable?
Tenga en cuenta que surgen problemas similares pero distintos para la segunda y
tercera funciones en este Lista, ya que ambos se relacionan con las fuerzas.
También podríamos especificar que los diseños deberían permitir que los
contenedores llenos permanezcan sin daños sobre temperaturas de 20 a ¾150 F.
Temperaturas más bajas que un umbral Es probable que no se encuentren 20 F en el envío
normal, mientras que las temperaturas son más altas que una meseta de ¾150 F indica un
problema de almacenamiento. Puede ser que algunos diseños que El atractivo en otras formas
está limitado aquí por cualquiera de las dos temperaturas extremas. Tenemos que hacer Un
juicio sobre la importanc
importancia
ia de esta función y su desempeño asociado especificación. También
notamos que los fabricantes o distribuidores a menudo publican el rendimiento de un producto
especificación después de que el producto se haya enviado al mercado porque los usuarios y
consumidores Quiero saber si el producto es apropiado para su uso previsto. Los usuarios
finales, sin embargo, Por lo general, no son partes en el proceso de diseño, por lo que
dependen del rendimiento publicado Especificaciones para saber qué pueden esperar de un
producto. De hecho, los diseñadores a menudo examinar las especificaciones de rendimiento
de diseños similares o competidores, de una manera mucho más como la ingeniería inversa,
para comprender mejor los problemas que pueden afectar a los usuarios finales.
6.3.3 Especificaciones de rendimiento de la interfaz
Como señalamos anteriormente, utilizamos las especificaciones de rendimiento de la interfaz
para detallar cómo los dispositivos o Los sistemas deben trabajar en conjunto con otros
sistemas. Estas especificaciones son particularmente Importante en casos donde varios
equipos de diseñadores están trabajando en diferentes partes de una final. Producto, y todas
las partes deben trabajar juntas sin problemas. Por ejemplo, el diseño de una radio de coche
debe ser compatible con el espacio, la potencia disponible y el cableado arnés del coche.
Con tal complejidad, los límites entre los subsistemas deben estar claramente
definidos, y cualquier cosa (es decir, energía, material, información) que cruce un límite debe
ser especificado con suficiente detalle para permitir que todos los equipos procedan. Estas
especificaciones pueden ser un rango de valores de variables, dispositivos físicos o lógicos que
admiten un límite, o tal vez son simplemente un acuerdo de que no se puede romper un límite
(por ejemplo, entre subsistemas). En cada caso, los diseñadores de artefactos en ambos lados
de un límite deben tener un entendimiento común acerca de dónde está el límite y cómo se
puede cruzar, como mucho. Alcanzar tal comprensión es difícil porque los equipos a ambos
lados de un límite están, en efecto, colocando restricciones en sus contrapartes en el otro lado.
Un negro al vidrio El análisis de la caja puede ser útil para desarrollar los requisitos de la
interfaz
que todas
las partesEfectos
debansecundarios
identificar laso salidas
entradasnoy deseadas.
salidas que deben
coincidirporque
y, por lopermite
tanto, tratar
con cualquier
Los requisitos de rendimiento de la interfaz son cada vez más importantes para las
grandes empresas que, En un ámbito internacional altamente competitivo, estamos tratando de
minimizar el tiempo total necesario para Diseñar, probar, construir y comercializar nuevos
productos. La mayoría de los principales automóviles del mundo. Las compañías, por ejemplo,
han reducido sus tiempos de diseño y desarrollo para autos nuevos a menos de la mitad de lo
que eran hace una década al tener equipos de diseño trabajando simultáneamente, o en
paralelo, en muchos subsistemas o componentes. Esto significa que los equipos deben trabajar
juntos, y le
le da mucha
mucha importancia
importancia entender
entender y trabajar
trabajar con la interfaz problemas
problemas de
de desempeño.
desempeño.
6.3.4 Casa de calidad: rendición de cuentas para los requisitos de los clientes
Pasamos ahora a una doble tarea, que garantiza la calidad de un diseño y, como parte de eso,
garantiza
que hemos
prestado
debida
lo que
el cliente
nuestro
diseño. ¿Qué
entendemos
por la
diseño
poratención
calidad?a Una
respuesta
es desea
simple:verla en
calidad
es
“aptitud para uso ", es decir, la calidad es una medida de qué tan bien un producto o servicio
cumple con sus especificaciones y requisitos. Por esta definición, gran parte de las actividades
de encuadre del problema discutidos hasta ahora están dirigidos hacia un diseño de "calidad"
que cumpla o supere objetivos, satisface todas las restricciones y es completamente funcional,
así como o mejor que los diseños alternativos. En ese sentido, todo nuestro trabajo de diseño
conceptual está dirigido. Diseñar para la calidad.
También notamos que al detallar los atributos (es decir, las funciones, características y
comportamientos) hasta el momento, hemos tenido mucho cuidado de estar al tanto de lo que
quiere el cliente, pero no han prestado mucha atención a lo que los usuarios pueden necesitar o
querer en un producto. Uno de los Las nociones más importantes utilizadas por muchos
diseñadores son el despliegue de la función de calidad (QFD), que se expresa en una
herramienta llamada la Casa de la Calidad (HoQ). Un HoQ es una matriz que combina una gran
cantidad
información
sobre
las partes
interesadas,
características deseables
diseño
Productos,dediseños
actuales,
medidas
de rendimiento
y compensaciones.
Mostramos de
la general
estructura de un HoQ en la figura 6.6; Muestra claramente una casa metafórica. Los HoQ's Who
se refiere a las partes interesadas en el proceso de diseño: cliente (s), usuarios y otras
afectadas fiestas. Las entradas de Qué corresponden a los atributos deseados del diseño (es
decir, objetivos, limitaciones, funciones) objetivos. Las entradas ahora se refieren a productos o
diseños existentes. que se encuentran normalmente durante la definición del problema, y se
utilizan para la evaluación comparativa diseños propuestos. Los elementos Cómo se refieren a
las métricas para objetivos y al Especificaciones para funciones. Las entradas ¿Cuánto o
objetivo son metas u objetivos para las entradas de qué? Las secciones restantes están
dedicadas a las relaciones, valores o compensaciones entre los elementos que acabamos de
describir. Estas secciones se vuelven mucho Más claro si nos fijamos en un ejemplo específico.
Figura 6.6 Una abstracción elemental de una Casa de la Calidad que muestra y relaciona
a las partes interesadas. Intereses, atributos de diseño, medidas, objetivos y productos
actuales.
El HoQ ayuda a los diseñadores. Explorar las relaciones entre ellos. Después de
Ullman (1997).
Considere usar una HoQ para explorar una carcasa para una computadora portátil (Figura 6.7).
UNA El fabricante de computadoras podría querer explorar el diseño de carcasas de
computadoras que funcionen tanto para Ordenadores de oficina y portátiles. Las partes
interesadas incluyen usuarios que viajan, usuarios de oficina y grupo de producción del
fabricante. En la sección Quién contra Qué, vemos que los viajeros ¿otorga una alta prioridad a
los objetivos de peso ligero y duradero, mientras que los usuarios de oficina son más Interesado
en barato y adaptable. Entonces, si tuviéramos dos diseños existentes, uno una funda estándar
para laptop y la otra una carcasa estándar de escritorio / torre, veríamos en el La sección Whats
versus Hows que los costos (de materias primas y de montaje) son fuertemente relacionado con
barato, mientras que el número de partes se relaciona con bajo costo solo débilmente. Similar,
La cantidad de tarjetas y puertos que pueden aceptarse también está modestamente
relacionada con la de bajo costo. Porque requieren trabajo de montaje adicional o más piezas.
Ahora versus cual es el resultado de comparan
comparando
do las dos opciones de diseño existentes:
destaca la posibilidad de que un La vivie nda “universal” podría satisfacer a más usuarios en
total si puede abordar el deficiencias de cualquier diseño. Finalmente, el techo de la casa
muestra algunas de las relaciones. y compensaciones que los diseñadores deberán considerar.
Haciendo el caso más ligero, para Por ejemplo, es probable que se negocie negativamente con
la resistencia a las fuerzas. Del mismo modo, aumentando la Es probable que la cantidad de
piezas resulte en mayores costos de ensamblaje.
Este sencillo ejemplo muestra que la casa de calidad puede ayudar a unir a muchos
de los conceptos que hemos descrito hasta ahora. ¿Cuándo introduciríamos un HoQ en nuestro
diseño? ¿proceso? No hay una respuesta obvia. Un HoQ es útil para recopilar y organizar
información, yEnpara
fomentar
las discusiones
dentro
un implica
equipo de
diseño
y cony las
partes
interesadas.
el otro
Por otro
lado, construir
un de
HoQ
mucho
tiempo
esfuerzo.
Sowhether, y cuando, para construir un HoQ son decisiones que solo pueden ser tomadas por
un equipo de diseño en el contexto de su problema de diseño.
Figura 6.7 Un primer borrador de la HoQ para el diseño de una carcasa de computadora
para una computadora portátil y una oficina computadora. Tenga en cuenta que
diferentes
pueden tener diferentes
prioridades,
y el techo
de la casa ayuda
identificar usuarios
las compensaciones
entre diversos
objetivos
y características
y
comportamientos.
6.4 FUNCIONES PARA EL APOYO AL DANBURYARM
Ahora continuamos
continuamos nuestro
nuestro estudio
estudio de caso de cómo
cómo los equipos
equipos de diseño de
de E4 diseñaron un
brazo de soporte para un Estudiante con CP.
El brazo de soporte debe realizar una serie de funciones para permitir su escritura y dibujo. Los
equipos A en
y B
la yenumeración
desarrollar
sus listas
funciones,
que son
mostrados
lasutilizaron
Tablas 6.2
6.3. Tenga enpara
cuenta
que muchas
de lasde
funciones
del Equipo
A
son pasivas, es decir, se expresan como "habilitar. . . "Si bien esto no es inusual como punto de
partida para funcional En el análisis, es mucho mejor expresar funciones con verbos activos
porque son más fáciles de expresar traducir en especificaciones de rendimiento. Por ejemplo,
"Habilitar ajuste de tamaño" podría significar "Ajustar tamaño" o "Ajustar a un rango de tamaños
(especificado)", o ambos. En este caso, un pasivo. La formulación es ambigua. Del mismo
modo, "Habilitar orientación ajustable" puede ser más claro se indica como "Ajustar orientación",
o como "Ajustar a un rango de orientaciones (especificado)", o ambos.
Algunas de las funciones
funciones enumeradas en la Tabla 6.2 son vagas, por lo que es difícil identificar
los medios para realizar esas funciones o para especificar su rendimiento real. Por ejemplo, la
función.
TABLA 6.2 Lista de funciones del equipo A para el brazo de soporte de Danbury CP
Adjuntar a algo seguro
Adjuntar
seguro
Mantente seguro en el brazo
Apoye el brazo de Jessica
Disminuir la magnitud de la exageración.
Habilitar el ajuste de tamaño
Habilitar resistencia / soporte ajustable
Habilitar orientación ajustable
Resiste el daño debido al mal manejo.
Resistir el daño inducido por el medio ambiente.
Prevenirr el dolor físico.
Preveni
f ísico.
Proporcionar confort
"Resistir el daño ambiental", podría ser casi un objetivo, y no identifica Amenazas ambientales
particulares.
(Se ".)
pueden
plantear
similares
acerca
de "Prevenir
las dolor Por
"y"
Brindar consuelo
Para ser
justos,preocupaciones
el equipo proporcionó
una
explicación
de su funciones
ejemplo, en temas ambientales, el equipo escribió: "El dispositivo sostendrá daños mínimos si
se exponen al agua, la humedad del aire, la suciedad, el polvo u otros factores ambientales
para maximizar la vida útil del dispositivo”. Esta explicación proporciona más detalles, pero aún
deja abiertos "otros factores ambientales", y también sugiere otro objetivo, a saber, "para
maximizar la vida útil del dispositivo". Además, ni la función indicada ni su La explicación
proporciona cualquier cuantificación de cuánta exposición a diversos agentes dañinos se espera
que el dispositivo sobreviva. No pretendemos ser excesivamente críticos con el trabajo de
nuestros estudiantes, sobre todo porque la expresión de funciones requiere un equilibrio muy
fino: tenemos que escribir funciones en términos suficientemente generales que no impliquen
soluciones específicas, pero también necesitan suficiente especificidad para que su significado
sea inequívoco y se pueda traducir a especificaciones significativas
El equipo B enumeró una lista más precisa y concisa de las funciones que se
muestran
en la Figura 6.3. La mayoría de las funciones enumeradas en la Tabla 6.3 también
aparecen en la Tabla 6.2, y la función “Atenuar movimiento ", parece tener la misma intención
que el Equipo A" Disminuir la magnitud de la exageración "; también podría incluirse en su
función "Habilitar resistencia / soporte ajustable" en Tabla 6.2. De manera similar, las tres
funciones de ajuste de la Tabla 6.2 (sobre tamaño, resistencia y Orientación) se pueden ver
como tres subfunciones articuladas de una sola función de nivel superior, "Habilitar
ajustabilidad", que se muestra más adecuadamente en la Tabla 6.3 ya que aparentemente es
más
TABLA 6.3 Lista de funciones del equipo B para el brazo de soporte de Danbury CP
Adjuntar al brazo
Adjuntar
Fijar al puntodedehumedecimiento
estabilización.
Movimiento
Permitir rango de movimiento
Proporcionar confort
Proporcionar ajustabilidad
Activa "Proporcionar
"Proporcionar capacidad
capacidad de ajuste". Asimismo,
Asimismo, las dos
dos funciones "Prevenir el
el dolor físico"
físico"
y “Proporcionar comodidad” de la Tabla 6.2 también se puede ver como expresiones más
detalladas de Función "Brindar confort" de la tabla 6.3. Cabe señalar que mientras "habilitar" y
"proporcionar" son verbos que califican como literales Las partes de las combinaciones de
verbos y sustantivos son generalmente verbos pasivos. Las funciones son mejores entendidas y
traducidas a buenas especificaciones cuando se expresan en activo los verbos Por ejemplo,
una versión más precisa de "habilitar ajustabilidad" es "ajustar al tamaño del usuario". De
manera similar, las "fuerzas de amortiguación" son una formulación más nítida de "proporcionar
comodidad".
Si bien a ningún equipo se le pidió específicamente que produjera una lista formal de
diseño especificaciones, el equipo A produjo especificaciones para las 11 funciones; se
muestran en la tabla 6.4. Si bien este conjunto de especificaciones sirvió adecuadamente al
Equipo A para este proyecto, claramente no se aceptaría como un conjunto formal de
especificaciones porque no son las Se requieren rigurosas declaraciones de ingeniería para
especificar, medir y probar el funcionamiento funcional. Rendimiento de un diseño. También
está claro en la Tabla 6.4 (así como en el equipo de estudiantes informe final real) que el equipo
vio las especificaciones más con la intención de considerar
TABLA 6.4 Las especificaciones de rendimiento para las 11 funciones del Equipo A que
se enumeran en la Tabla 6.2. Tenga en cuenta que el los requisitos son cualitativos, en
lugar de especificaciones cuantitativas "duras".
Funcionesa algo seguro
Adjuntar
seguro
Especificaciones
Especificac
iones de Rendimiento
Sujete firmemente al brazo
No debe permitir que el usuario retire el
brazo sin ayuda o uso de brazo libre
Una vez que el usuario levanta el brazo
a una altura específica sobre el
reposabrazos, este La altura debe
mantenerse sin caerse o exigir al usuario
aplicar tensión muscular a menos que el
usuario elija cambiar
Cuando el usuario intenta mover su
brazo del punto A al punto B, la distancia
que termina en el punto B debe ser
menor que la distancia si ella no
estuviera usando el dispositivo
Componente que contiene / soporte
Sostén el brazo de Jane
Disminuir la magnitud de la exageración
de
Movimientos del brazo del estudiante X
Capacidad de ajuste de tamaño
Capacidad de ajuste de la resistencia /
soporte
Posibilidad de ajuste de orientación.
Resiste el daño debido al mal manejo.
Resistir el daño inducido por el medio
ambiente.
Prevenir el dolor físico.
Proporcionar confort
brazo de usuario debe tener dos
Configuraciones: (1) ajustar al brazo
(para no permitir el juego), (2) permitir un
poco de juego
Tres configuraciones de resistencia: (1)
ninguna, (2) resistir sacudidas
repentinas, (3)
resistir
completamente
el movimiento
Dos posiciones
estacionarias:
estacionarias
: (1)
reposabrazos (justo encima del
reposabrazos de
silla de ruedas), (2) posición de trabajo
(sobre la mesa, junto al lienzo)
Mantenga la estructura y la forma
durante el montaje, desmonte y
transporte
El rendimiento no es sensible al polvo,
agua o pintura
El usuario no debe recibir moretones,
cortes o sufrir tensión.
Los componentes que contienen / brazo
de
soporte
contienen
alguna forma de
cojín
o acolchado
suave
Si un diseño final era aceptable, lo cual es comprensible. Pero es importante Recuerde que las
especificaciones se utilizan de forma prospectiva, para indicar con precisión lo que se debe
hacer para lograr satisfactoriamente una función, por ejemplo, "una estructura debe soportar un
peso X", como a diferencia de la retrospectiva "nuestra estructura soporta peso Y". (Ambos
equipos produjeron gráficos morph con sus listas de funciones, y se presentarán en el Capítulo
7.)
6.5 NOTAS
Sección 6.2: Se pueden encontrar más detalles sobre las funciones y los requisitos de
ingeniería en Ullman (1997).
El término método de caja de vidrio fue acuñado en Jones (1992). Se desarrolló la función –
signos de árboles utilizados
utilizados por un ex colega de HMC, James Rosenberg, para ilustrar un
ejemplo propuesto originalmente en Akiyama (1991).
Sección 6.4: Los resultados del proyecto de diseño de soporte de brazo de Danbury son de los
informes finales de Attarian et al. (2007) y Best et al. (2007).
CAPÍTULO 7
DISEÑO CONCEPTUAL: GENERANDO
ALTERNATIVAS DE DISEÑO
¿Cómo género o creo diseños factibles?
Habiendo definido un problema de diseño al aclarar objetivos, identificando restricciones, y
estableciendo funciones, ahora iniciamos su diseño conceptual por Generando o creando
conceptos de diseño. Completaremos nuestra discusión de conceptos. Fase de diseño en el
Capítulo 8 cuando evaluamos y elegimos entre nuestras alternativas de diseño.
7.1 GENERANDO EL “ESPACIO DE DISEÑO”, UN ESPACIO DE DISEÑOS DE INGENIERIA
¿Cómo generamos o creamos diseños reales? Comenzamos por construir un espacio de
diseño, una región intelectual imaginaria de alternativas de diseño que contiene todo el
potencial Soluciones a nuestro problema de diseño. Un espacio de diseño es una noción útil
que transmite una sensación para el problema en cuestión: un gran espacio de diseño sugiere
un dominio de diseño con un gran número de diseños aceptables, o un problema de diseño con
un gran número de variables de diseño. Si bien a menudo podemos ver un dominio e intuir algo
sobre su espacio de diseño (por ejemplo, auto y los diseños de edificios ocupan espacios de
diseño muy grandes), no está claro cómo identificamos un Espacio de diseño para dispositivos
desconocidos o nuevos. Presentamos ahora la carta morfológica. como una herramienta formal
para generar espacios de diseño y para generar dentro de esos espacios una Población de
diseños que realizan las funciones que especificamos. Después de eso veremos pensamiento
analógico, otro enfoque para generar alternativas de diseño, y luego ofrecer una Herramientas
verbales y dos gráficas para idear diseños en actividades de equipo.
7.1.1 Definición de un espacio de diseño mediante la generación de un gráfico
morfológico
Un gráfico morfológico (también conocido como gráfico morfo) es una matriz en la que la
columna de la izquierda es una lista de todas las funciones principales que debe realizar
nuestro diseño y también algunas de las claves características que debe tener. La lista debe ser
de un tamaño manejable, y todas las entradas deben estar en el mismo nivel de detalle para
ayudar a asegurar la consistencia. Luego, frente a cada uno de los funciones o características,
enumeramos cada uno de los diferentes medios para realizar la función o característica que
podemos pensar Recomendamos encarecidamente separar las funciones de las características
clave,
para
Muchas
razones.
Primero,
sabemos Los
que requisitos
nuestro diseño
debe ser
completamente
funcional
para
satisfacer
nuestras
necesidades.
del cliente.
Al poner
todas las
funciones juntas en el gráfico de transformaciones, sabemos que Se han dirigido a todos ellos.
La segunda razón por la que fomentamos la separación de funciones de características es que
un gráfico de morfología puede volverse bastante grande rápidamente, y podemos perder el
rastro de confundir funciones con características clave. Si separamos la función de las
características desde el principio, puede crear fácilmente dos modelos de "espacio de diseño"
en dos cuadros separados, si es necesario.
Si enumeramos todas las funciones para el problema del envase de bebidas y
ordenamos los medios correspondientes a cada uno a la derecha de cada entrada,
obtendríamos el gráfico morfo que se muestra en la figura 7.1. Vemos que algunas funciones
tienen más medios que otras, por ejemplo, La función Contener bebida tiene cuatro medios,
mientras que Resist Forces tiene solo dos. Cuando vemos un número muy pequeño de medios,
esto sugiere que, o bien tenemos un espacio de diseño pequeño (es decir, opciones limitadas) o
no
hemos explorado
completamente
el espacio de
diseñodedisponible.
Comenzamos
a construir
diseños conceptuales
a partir
la gráfica de morfología al observar
que cualquier posible el diseño debe estar funcionalmente completo: todas las funciones, que
figuran en la columna de la izquierda, deben estar logrado por ese diseño. Así que
ensamblamos diseños eligiendo un medio de cada fila, y combinarlos en un concepto o
esquema de diseño funcional. Así, vemos en la figura 7.2a. ese diseño factible para el nuevo
envase de jugo es una bolsa termosellado con una esquina de desgarro, paredes gruesas, y
una etiqueta distintiva, y otra es una botella con una tapa giratoria, hecha de un Material flexible
y con una forma distintiva.
MEDIO
FUNCIÓN
Contener
liquido
Llenar y
sellar el
recipiente
1
2
3
4
5
6
Puede
Botella
Bolsa
Caja
…
…
Sello
Recipiente
de
pegamento
de tapa
sellada
Material
Tapa de la
botella de
tapa
torcida
Relleno y
Calor
Tire de la
lengüeta
insertada,
Contenedor
Esquina
paja,
vacío
retorcido,
rasgado
Resistir
ThickWalls
Materiales
fuerzas
Flexible
Identificar
Forma de Distintivo
producto
Envase
Etiqueta
Desplegar
Cremallera
Envase
Color
…
…
…
Figura 7.1 Un cuadro morfológico ("morfo") para el problema de diseño del contenedor
de jugo con las funciones enumeradas en el Columna más a la izquierda. Los medios por
los cuales se puede implementar cada uno están ordenados a lo largo de una fila a la
derecha de cada entrada.
MEDIO
1
2
3
4
FUNCIÓN
Contener
Puede
Botella
liquido
Llenar
y Relleno y Sello
sellar
el Calor
recipiente
Bolsa
Caja
Tire de la Esquina
Contenedor lengüeta
vacío
insertada,
paja,
retorcido,
rasgado
Resistir
fuerzas
Identificar
producto
Recipiente Material
de
pegamento
de
tapa
sellada
Desplegar
Tire de la
Contenedor lengüeta
vacío
insertada,
paja,
retorcido,
rasgado
Resistir
ThickWalls
fuerzas
Flexible
Identificar
Forma de
producto
Envase
Esquina
…
6
…
Tapa de la
botella de
tapa
torcida
Cremallera
Envase
ThickWalls
Materiales
Flexible
Forma de Distintivo Color
Envase
Etiqueta
MEDIO
1
2
FUNCIÓN
Contener
Puede
Botella
liquido
Llenar
y Relleno y Sello
sellar
el Calor
recipiente
5
…
…
3
4
Bolsa
Caja
Recipiente Material
de
pegamento
de
tapa
sellada
Desplegar
…
5
…
6
…
Tapa de la
botella de
tapa
torcida
Cremallera
Envase
Materiales
Distintivo
Etiqueta
Color
…
…
…
Figura 7.2 El gráfico morfológico ("morfo") para el problema de diseño del contenedor de
jugo
(Figura
7.1) sey usa
mostrar (a)
dos
alternativas
de diseño
posibles
cuyos
medios
son oscuro
claropara
sombreados,
y (b)
dos
combinaciones
no viables
cuyos
Los
medios también son oscuros y claros sombreados.
El método de generación de diseño que acabamos de describir hace que el gráfico de
transformación se convierta en Hoja de cálculo con la que podemos "calcular" el número de
diseños potenciales. Cuántos los diseños potenciales están en ese gráfico de morfología, es
decir, ¿cuán grande es nuestro espacio de diseño? La respuesta refleja la combinatoria que
resulta de combinar un solo medio en un determinado fila con cada uno de los medios
restantes en todas las otras filas. Así, para la bebida gráfico de metamorfosis de contenedores
de la Figura 7.1, el número de alternativas de diseño podría ser tan grande como 4x5x6x2x3 =
720.
Si bien parece que el espacio de diseño para este simple ejemplo se ha vuelto
repentinamente muy grande, es importante reconocer que no todas las combinaciones
permitidas por nuestros La aritmética combinatoria es una combinación válida, es decir, no
todas estas 720 combinaciones. Son diseños factibles. Por ejemplo, podemos ver (Figura 7.2b)
que realmente no podemos diseñar una bolsa ¡Con una cremallera o una lata con una esquina
desplegable!
Por lo tanto, nuestra tabla morfológica proporciona una herramienta para desarrollar
un espacio de diseño y crear alternativas de diseño, y proporciona un enfoque para podar ese
espacio de diseño Identificando y excluyendo alternativas no viables, incompatibles. Lo
excluimos inviable alternativas, de nuevo, aplicando restricciones de interfaz, así como
principios físicos y el sentido común.
Podemos usar el gráfico de morfología para incluir características clave y funciones.
En el jugo contenedor, por ejemplo, podríamos incluir un conjunto de entradas relacionadas con
los
materiales
uso, en
cuyo caso
podríamos
distinguir entre
vidrio,
plástico,
mylar
y cartón.
Estasque
Lasqueremos
características
pueden
ayudarnos
a comprender
nuestro
espacio
de diseño
y conceptualizar diseños alternativos, como además de generar diseños más inviables como
una bolsa de vidrio.
Hay mucho que podemos aprender de nuestro gráfico de metamorfosis. Considera nuestro
problema con no Tener muchos medios para resistir fuerzas. El corazón de este problema es
que necesitamos considere resistir las fuerzas con más detalle, distinguiendo entre la
temperatura de resistencia y Resistiendo a los choques. Al mismo tiempo, esto puede llevarnos
más profundamente en diseños particulares Lo que es apropiado en la etapa conceptual. Una
vez que hemos seleccionado un concepto, como un botella, podemos aumentar su resistencia a
las fuerzas engrosando las paredes, adoptando Elementos estructurales, o envolviéndolos en
un plástico protector. Esto nos muestra que es importante. que listamos funciones (y
características) al mismo nivel de detalle cuando construimos un gráfico de morfología. De lo
contrario, nos encontraremos desarrollando diseños altamente detallados a nivel conceptual.
Etapa,
o aun
creando
conceptos
noscomplejo
hayamos(por
establecido
en un
esquema.
Del mismo
modo,
cuandoincluso
realizardespués
una tareadedeque
diseño
ejemplo, diseñar
un edificio), no queremos preocuparnos por medios para identificar salidas o para abrir puertas
mientras se desarrollan diferentes conceptos para moverse entre pisos (por ejemplo,
ascensores, escaleras mecánicas y escaleras).
También podemos usar gráficos morph para expandir el espacio de diseño para
sistemas grandes y complejos enumerando los subsistemas principales en una columna de
inicio y luego identificando varios medios de Implementando cada uno de esos subsistemas.
Por ejemplo, si estuviéramos diseñando un vehículo, necesitaría un subsistema de suministro
de energía, que tendría medios correspondientes como Gasolina, Diesel, Batería, Vapor y GNL.
Cada una de estas fuentes de energía es en sí misma una Subsistema que necesita un diseño
más detallado, pero vemos que podemos usar la idea del gráfico de morfología para desarrolle
una variedad de subsistemas para ampliar nuestra gama de opciones de diseño para un diseño
complejo. Incluso podríamos elegir crear un gráfico de morfología para algunos de estos
subsistemas para ayudarnos Apreciamos las elecciones de diseño implícitas en nuestros
conceptos y esquemas.
7.1.2 Pensando metafóricamente y estratégicamente
Cuando consideramos nuestro gráfico de morfología, es natural preguntar dónde están
las ideas para los medios y Las implementaciones provienen de En esta y en las siguientes
secciones, nos fijamos en una serie de “Formas de pensar” junto con herramientas y técnicas,
todas ellas destinadas a ayudarnos a encontrar Muchas ideas creativas y apropiadas. El
primero de ellos se basa en formas de pensar y hablando que usamos en nuestra vida
cotidiana, y nos muestra cómo se pueden aplicar a diseño de ingeniería. Una metáfora es una
figura del comparándolo
habla que se con
utiliza
para
dar profundidad
o color a la descripción
de Por
un objeto
o
proceso,
otro
objeto
o proceso, generalmente
más familiar.
ejemplo,
cuando describimos la educación en ingeniería como beber de una manguera contra incendios,
significa sugerir que los estudiantes de ingeniería están expuestos a una gran cantidad de
conocimientos rápidamente y bajo gran presión Utilizamos metáforas para señalar analogías
entre dos diferentes situaciones, es decir, sugerir que hay paralelos o similitudes en los dos
conjuntos de circunstancias. Las analogías pueden ser herramientas muy poderosas en el
diseño de ingeniería como lo ilustra quizás el más citado: el cierre de velcro fue diseñado por
alguien que dibujó un analogía directa entre las rebabas de las plantas que parecen adherirse a
todo lo que se sopla y las fibras de unión del sujetador. Podríamos usar analogías simbólicas,
como cuando "plantamos" ideas o hablamos de objetivos "Árboles", porque claramente estamos
estableciendo conexiones a través de algún simbolismo subyacente. También podemos
adentrarnos en el reino de las analogías de fantasía imaginando algo que es literalmente
fantástico o más allá de la creencia.
analogías
fantasía
sugieren otro
enfoque,
a veces
“pensar
de”. la
caja ". NoLas
estamos
muydelejos
del momento
en que
muchas
de lasllamado
tecnologías
quefuera
utilizamos
para Se concede que se pensaba que eran ideas escandalosas que estaban más allá de la
creencia. Cuando jules verne publicó su clásico 20,000 ligas bajo el mar en 1871, la idea de
barcos que podrían "Navegar" en lo profundo del océano era visto como absurdo. Ahora, por
supuesto, los submarinos y Ver formas de vida desconocidas pero emocionantes bajo el agua
son parte de la experiencia diaria. Nosotros No puedo escapar a la idea de que los equipos de
diseño pueden imaginar las soluciones más escandalosas para un Diseñe el problema y luego
busque formas de hacer posibles tales soluciones. Por ejemplo, aviones. que son invisibles para
el radar una vez fueron considerados inverosímiles. Los stents arteriales utilizados en La cirugía
angioplástica (Figura 7.3) también es un dispositivo que antes se consideraba imposible. Quien
habría creído que una estructura de ingeniería podría erigirse dentro de la estrecha ¿Los
confines de una arteria humana? Y hoy en día, por supuesto, con el advenimiento de la
nanotecnología, las personas están diseñando máquinas y dispositivos para usar en vasos
sanguíneos humanos.
Figura 7.3 Este es un stent coronario expansible con balón PALMAZ-SCHATZTM, es
decir, un dispositivo utilizado mantener la forma y el tamaño de la arteria para permitir un
flujo sanguíneo natural y sin inhibiciones. Nota como esta estructura se asemeja al tipo
de andamios que se ve a menudo alrededor de la renovación de edificios y proyectos de
construcción. Foto cortesía de Cordis, una compañía de Johnson & Johnson.
El stent sugiere aún otro aspecto del pensamiento analógico, a saber, buscar
soluciones similares. El stent es similar tanto en la intención como en la función al andamio
erigido para soportar muros en minas y túneles a medida que se construyen. Así, el stent y el
andamio son como ideas.
Podríamos invertir esta idea buscando soluciones contrastantes en las que las
condiciones son tan diferentes, tan contrastantes, que una transferencia de soluciones
parecería totalmente inverosímil. Aquí estaríamos buscando ideas opuestas. Contrastes
bastante obvios serían entre Fuerte y débil, claro y oscuro, caliente y frío, alto y bajo, y así
sucesivamente. Un ejemplo de Usando una idea opuesta ocurre en el diseño de guitarra. La
mayoría de las guitarras tienen sus clavijas de afinación arregladas Al final del cuello. Para
hacer una guitarra portátil, un ingenioso diseñador eligió poner las clavijas de afinación en el
otro extremo de las cuerdas, en la parte inferior del cuerpo, para guardar espacio y así
aumentar la portabilidad de la guitarra.
Además de encontrar soluciones similares y contrastante
contrastantes,
s, reconoce
reconocemos
mos una tercera
categoría. Las soluciones contiguas se desarrollan pensando en ideas contiguas (o adyacentes)
en el que aprovechamos las conexiones naturales entre ideas, conceptos y artefactos. Por
ejemplo, las sillas nos piden que pensemos en las mesas, los neumáticos nos piden que
pensemos en los coches, etc. Las soluciones contiguas se distinguen de las soluciones
similares por su adyacencia, es decir, los pernos están adyacentes a las tuercas y son
soluciones contiguas, mientras que los pernos y los remaches sirven idénticos Funciones de
sujeción y por lo tanto son soluciones similares.
Los tipos de pensamiento metafórico que acabamos de describir también están relacionados
con una
Hacemos pensamientos divergentes cuando intentamos eliminar límites o barreras, con
la esperanza de aumentar nuestra tienda de ideas de diseño y opciones. Hablando

metafóricamente, “pensamos fuera de La caja "o" estirar el sobre "cuando querem os
ampliar nuestro espacio de diseño alternativas.

Hacemos un pensamiento convergente cuando intentamos reducir nuestro espacio de
diseño para enfocarnos en el mejor alternativa (s) Hablando de nuevo metafóricamente,
queremos "permanecer dentro de nuestro juego "y" saber dónde está el límite / objetivo
"para que podamos converger en una solución Dentro de los límites o límites conocidos.
Quizás podamos resumir mejor este dilema de elegir entre estilos de pensamiento con una
metáfora adaptada: ¡Piense fuera de la caja, pero permanezca dentro de la física!
7.1.3 El método 6–3–5
Debido a que tanto el diseño de ingeniería se realiza en la configuración del equipo, es útil
considerar las herramientas y técnicas que se adaptan bien a los equipos. Consideramos tres
de estos equipos basados en ocupaciones. Como antes, nuestra intención es generar un
conjunto rico de ideas que puedan ayudarnos a explorar el Todo el espacio de diseño.
La primera de estas actividades de generación de diseño basadas en equipo se
conoce como 6–3–5 método. Su nombre proviene de tener seis miembros del equipo sentados
alrededor de una mesa para participar en este "juego" de generación de ideas, cada uno de los
cuales escribe tres ideas de diseño, brevemente Expresado en palabras y frases clave. Las seis
listas
individuales
circulan más
allá de cada(solo)
los restantes
en una
secuencia
de cincoserotaciones
de comentarios
escritos ymiembros
anotación:delnoequipo
se permite
la
comunicación verbal o el diálogo cruzado. Así, cada lista hace un Circuito completo alrededor
de la mesa, y cada miembro del equipo es estimulado a su vez por Las listas cada vez más
anotadas de los otros miembros del equipo. Cuando todos los participantes han comentado
cada una de las listas, el equipo enumera, analiza, evalúa y registra todos las ideas de diseño
que han resultado de una mejora grupal del equipo individual Las ideas de los miembros en un
medio de visualización común (por ejemplo, una pizarra o una proyección pantalla).
Podemos generalizar este método al método “m 3 (m 1)” comenzando con m
Miembros del equipo y utilizando m1 rotaciones para completar un ciclo. Sin embargo, la
logística de listas cada vez más largas escritas en hojas de papel cada vez más pobladas, y de
proporcionar las mesas con capacidad para más de seis personas, sugieren que seis pueden
ser un límite superior "natural" para este actividad. (En un entorno académico, preferiríamos
menos de seis, idealmente no más de cuatro — en un equipo de proyecto).
7.1.4 El método del C-Sketch
El método de dibujo en C comienza con un equipo sentado alrededor de una mesa, con cada
miembro dibujando Una idea de diseño en una hoja de papel, y luego continúa como lo hace el
método 6–3–5. Cada El boceto se distribuye a través del equipo de la misma manera que las
listas de ideas en el 6 - 3 –5. método, con todas las anotaciones o modificaciones de diseño
propuestas que están escritas o Esbozado en los bocetos del concepto inicial. Una vez más, la
única comunicación permisible es por lápiz sobre papel, con discusión solo después de un ciclo
completo de bocetos y la modificación (como en el método 6 –3–5) se ha completado. La
investigación sugiere que la El método C-sketch puede volverse difícil de manejar incluso con
cinco miembros del equipo debido a la aglomeración De anotaciones y modificaciones en un
croquis dado. Sin embargo, el método C-sketch es muy Atractivo en un área tal como diseño
mecánico porque hay fuertemente sugerente evidencia de que dibujar es una forma natural de
pensar en el diseño de dispositivos mecánicos. Investigación También ha demostrado que los
dibujos y diagramas facilitan la agrupación de información relevante (usualmente agregados en
notas marginales), y ayudan a las personas a visualizar mejor los objetos que están siendo
discutido.
7.1.5 El método de la galería
El método de la galería es un tercer enfoque para obtener reacciones del equipo ante bocetos
de ideas de diseño. Aunque los ciclos de comunicación se realizan de forma diferente. En el
método de la galería, equipo. los miembros desarrollan primero sus ideas iniciales e individuales
dentro de un tiempo asignado, después del cual todos los bocetos resultantes se publican en un
panel
corcho
o en para
una pizarra
de la sala
de conferencias.
Este conjunto
de bocetos
sirve
como de
telón
de fondo
una discusión
abierta
y grupal de todos
los mensajes
publicados.
Ideas Se hacen preguntas, se ofrecen críticas y se hacen sugerencias. Entonces cada uno el
participante regresa a su dibujo y lo modifica o revisa adecuadamente, nuevamente dentro de
un Período de tiempo especificado, con el objetivo de producir una idea de segunda generación.
La galería Por lo tanto, el método es tanto iterativo como progresivo, y no hay manera de
predecir cuántos Deben realizarse ciclos de generación de ideas individuales y discusión grupal.
Nuestra única el recurso sería invocar la idea de una trama de utilidad y aplicar la ley de
disminución retornos: Continuamos hasta que surja un consenso dentro del grupo de que un
ciclo más No ganamos mucha (o ninguna) información nueva, entonces renunciamos porque
hemos alcanzado una saturación meseta.
Tenga en cuenta que los métodos C-sketch y gallery proporcionan contextos para confirmar el
diseño. Pensamientos al papel al dibujar. De hecho, los equipos de diseño hacen una variedad
de bocetos y dibujos. actividades, para una variedad de propósitos, y usando una variedad de
tecnologías.
Discutiremos
estoy (y
ensolo
el Capítulo
9 bocetos
y el Apéndice
II, pero
enfatizamos que
el C sketch
Losmuestre
métodosejemplos)
de galería
necesitan
rudimentarios,
por lo que un diseñador no necesita ser un artista para ser un artista. pensador visual
7.1.6 Reflexiones sobre la generación de diseño
Vale la pena recordar que la generación de diseño es una actividad emocionante y creativa,
pero es actividad creativa dirigida a objetivos: está diseñada para cumplir un propósito
conocido, no para buscar uno. El objetivo puede imponerse externamente, como suele ser el
caso en las empresas de diseño de ingeniería, O internamente, como en el desarrollo de un
nuevo producto en un garaje. Pero, hay un objetivo hacia a la que va dirigida esa actividad
creativa.
También vale la pena recordar que la actividad creativa requiere trabajo. Como Thomas Edison
dicho famoso, "la invención es 99% de transpiración y 1% de inspiración". En otras palabras,
tenemos
Estar dispuesto
trabajo
seriouna
si esperamos
tener éxito
la generación
diseño alternativas.
Por alohacer
tanto,unpara
hacer
una
buena generación
de en
diseño
orientadodea
objetivos, pedimos: Más allá del gráfico de transformaciones, más allá de las herramientas
basadas en equipos, ¿qué más podemos hacer para generar ideas de diseño? O, ¿cómo
podemos navegar, expandir o, si es necesario, contratar nuestro diseño? ¿espacio?
7.2 ESPACIOS DE DISEÑO DE NAVEGACIÓN, AMPLIACIÓN Y CONTRATACIÓN
Comenzamos nuestra discusión sobre la generación de diseño al proponer el gráfico de
morfología como una forma formal. Herramienta para identificar espacios de diseños que están
poblados por alternativas de diseño individuales. A medida que ganamos experiencia en diseño,
nos parece más natural pensar en los espacios de diseño y Clases (no solo diseños
individuales) porque vemos puntos en común entre los tipos de productos o dispositivos.
Además, nuestras experiencias girarán cada vez más hacia el diseño más complejo. sistemas
de ingeniería, lo que significa que tendremos que diseñar más subsistemas y componentes, y
tendremos que combinar y conectar estos diseños individuales subsidiarios. Así, ofrecemos
Algunas reflexione
reflexioness sobre el pensamien
pensamiento
to efectivo
efectivo en el nivel
nivel de espacio
espacio de diseño.
diseño.
7.2.1 Navegando espacios de diseño
Los grandes espacios de diseño son complejos debido a las posibilidades combinatorias que
emergen cuando se deben asignar cientos o miles de variables de diseño. Los espacios de
diseño también son complejo debido a las interacciones entre subsistemas y componentes,
incluso cuando el Número de opciones no es abrumadora. De hecho, un aspecto de la
complejidad del diseño es que La colaboración con muchos especialistas suele ser crítica
porque
es raro que un solo ingeniero sabe lo suficiente para hacer todas las opciones de diseño
y análisis.
Dos objetos diseñados que tienen grandes espacios de diseño son aviones de pasajeros (por
ejemplo, el Boeing 747), y los principales edificios de oficinas (por ejemplo, la Torre Sears de
Chicago). Un 747 tiene seis millones de partes diferentes, y solo podemos imaginar cuántas
partes hay en una historia de 100 pisos Construcción, desde marcos de ventanas y remaches
estructurales hasta grifos de agua y botones de ascensores.
Con tantas partes, todavía hay más variables de diseño y opciones de diseño. Sin embargo,
mientras
Tanto el 747 como la Torre Sears tienen espacios de diseño muy grandes, estos dispositivos
difieren de entre sí porque sus actuaciones presentan diferentes retos y diferentes limitaciones.
Los arquitectos y diseñadores estructurales de un rascacielos tienen muchas más opciones
para el Forma, huella y configuración estructural de un edificio de gran altura que los ingenieros
aeronáuticos,
diseñar
y es
alasimportante
dentro ademedida
estrictas
limitaciones
aerodinámicas. Quién
Mientrasdebe
que un
el pesofuselajes
del edificio
que aumenta
la
cantidad de pisos y ocupantes, y mientras Las formas de los edificios son analizadas y
probadas por su respuesta al viento, están sujetas a Menos restricciones que la carga útil y la
forma aerodinámica de los aviones.
Un espacio de diseño pequeño o limitado, por otro lado, transmite la imagen de un
diseño problema en el que el número de diseños potenciales es limitado o pequeño, o el
número de Las variables de diseño son pequeñas y, a su vez, toman valores dentro de rangos
limitados. Por lo tanto, la El diseño de componentes individuales de sistemas grandes a menudo
ocurre dentro de espacios de diseño pequeños. Por ejemplo, el diseño de ventanas en aviones
y edificios está tan limitado por Apertura de tamaños y materiales que sus espacios de diseño
son relativamente pequeños. Del mismo modo, el La gama de patrones de enmarcar para
naves industriales de poca altura es limitada, como lo son los tipos de elementos estructurales y
conexiones utilizados para componer esos marcos estructurales.
Una
de diseños
las complicaciones
los grandes
espacios
de diseño
en elyahecho
deoque
muchos
las variablesdedependen
en gran
medida
de las radica
elecciones
hechas
de
aquellas que aún no se han hecho. Atacamos tales espacios de diseño complejos aplicando la
idea de descomposición, o dividimos y conquistar: divide (o divide) un problema complejo en
sub problemas que son más fácilmente resuelto Los diseños de aviones, por ejemplo, se
pueden descomponer en sub problemas: las alas; el fuselaje la avionica la cola; la galera el
habitáculo y pronto. En otras palabras, el problema general de diseño y el espacio se dividen en
manejable piezas que se toman en una a la vez. De hecho, la carta morfológica es
particularmente adecuada. a (1) descomponer la funcionalidad general de un diseño en sus sub
funciones constituyentes; (2) identificar los medios para lograr cada una de esas sub funciones;
y (3) apoyando el Síntesis, o composición y recomposición, de soluciones de diseño factibles.
7.2.2 Expandiendo un espacio de diseño cuando es demasiado pequeño
A veces sentimos que nuestro espacio de diseño es demasiado pequeño, que puede que no
tengamos suficientes opciones. Hay cosas que podemos hacer para ampliar nuestro espacio de
diseño, y caen en varios tipos de Recopilación de información, incluyendo:




Realizar revisiones bibliográf
bibliográficas
icas para
para determinar el estado del arte e identificar trabajos
anteriores en el campo. Esto incluye localizar y estudiar soluciones anteriores, publicidad
de productos, literatura de proveedores, así como manuales, compendios de
propiedades de materiales, diseño y códigos legales, y así sucesivamente. Por ejemplo,
The Thomas Register enumera más de uno Millones de fabricantes de los tipos de
sistemas y componentes utilizados en mecánica. diseño. Además, hay mucho más
material disponible en WorldWideWeb, aunque es arriesgado suponer que toda la
información
disponible
la web ypara
Realice unaestá
búsqueda
de en
patentes
patécnicamente
ra identificar correcto
las tecnologías disponibles, para
evitar “reinventar el "y para aprovechar nuestro pensamiento construyendo s obre lo que
ya sabemos sobre un Diseño aún emergente. Las patentes son una especie de
propiedad intelectual: los titulares de patentes identificados por la Oficina de Patentes de
EE. UU. (USPTO) se acreditan por haber inventado nuevos Dispositivos o descubren
nuevas formas de hacer las cosas. La USPTO otorga dos tipos de patentes: diseñar
patentes en la forma o apariencia o "apariencia" de una idea; y patentes de utilidad para
funciones, es decir, sobre cómo hacer algo o hacer algo ocurrir.
Evalúe los productos existentes para evaluar su desempeño.
Dispositivos de ingeniería inversa para ver cómo se realizan las funciones y para
identificar Medios alternativos de realizar similares.
7.2.3 Contratación de un espacio de diseño cuando es demasiado grande
A menudo sentimos que nuestro espacio de diseño es demasiado grande, que tenemos
demasiadas opciones, por lo que necesitamos podar o contratar nuestro espacio para hacerlo
más manejable. Hay varias pragmáticas Guías para reducir un espacio de búsqueda,
incluyendo:
Compruebe las restricciones externas que afectan el diseño. Por ejemplo, asegúrese
de los mapas de competencia del equipo de diseño sobre el problema de diseño planteado (por
ejemplo, puede ser más Cómodo diseño de triciclos que motos de alta tecnología. Por otro Por
ejemplo, asegúrese de que las capacidades de fabricación estén disponibles (por ejemplo, un
equipo Se debe evitar diseñar una bicicleta hecha de materiales compuestos si la única
disponible La planta de fabricación forma y conecta los metales).
Invoca y aplica restricciones, de la misma manera que lo hicimos anteriormente, mientras que
Evaluación de la presencia de restricciones externas.
Congele la cantidad de funciones y comportamientos que se están considerando para evitar
detalles que es poco probable que afecten seriamente el diseño en este punto (por ejemplo, el
color de una bicicleta o no vale la pena destacar en las etapas iniciales de un diseño).
“¡Sea real!” O, en otras palabras, aplique el sentido común para descartar ideas inviables.
7.3 GENERACIÓN DE DISEÑOS PARA EL APOYO A DANBURYARM
Ahora volvemos
volvemos a seguir a los dos equipos de diseño que trabajan
trabajan en el soporte para el brazo.
Estudiante afligido por el CP en la Escuela Danbury. Comenzando con las funciones que ya
tenían identificados, cada equipo construyó un gráfico de morfología: el Equipo A, basado en la
Tabla 6.2, se muestra en Figura 7.4; y el Equipo B, basado en la Tabla 6.3, se muestra en la
Figura 7.5. Adicionalmente, aunque en diferentes grados, los equipos investigaron la
disponibilidad de dispositivos que eran destinados a servir las mismas funciones para usuarios
similares. (Vale la pena señalar, también, que los equipos en La experiencia de diseño de la
HMC en el E4 se dice habitualmente que es perfectamente aceptable recomendar que el cliente
compre un producto existente siempre que pueda identificar un producto existente que cumpla
con los objetivos del cliente, realice las funciones especificadas y satisfaga las Las limitaciones
del problema. A los equipos se les dice esto en parte para hacerles saber que esto es un
Funciones
Significado
Adjuntar alguna
cosa seguro
Abrazadera a
la silla brazo
Correa para
silla respaldo
Sujetar a la
mesa
Correa al
usuario
usando el
brazo velcro
Sujete firmemente
a braza
Correas de
velcro
Hebillas
Abrazaderas
Mangas
Corbatas
Cremalleras
Apoyo cuadro
con corredizo
bar
Balanceo libre
honda
Abrazadera
Polea de
refuerzo
sistema
Elásticos
cables
Pastillas de
freno en
bisagras
Telescopio
extensiones
Variable
correa
elástica
longitud
Cortado
elástico
correas
Pads para
Carrete para
comprimir
acortar cables
torsión muelles
elásticos
Torsión
muebles
Variable aire
resistencia
Apoyar a jane
brazo
Disminuir la
magnitud de la
exageración el
brazo de Jane
movimientos
Estacionario Soporte móvil
taza de apoyo taza adjunta
adjunto a un
a brazo
brazo debajo
debajo
codo de
estudiante
estudiante
codo
Dashpots
Muebles de
torsión
Habilitar
ajustabilidad de
tamaño
Ajustable
correas
Gorra de
beisbol
Habilitar
ajustabilidad de
resistencia
de/apoyo
Apretando
tornillo
Ajustable
pastillas de
freno
Habilitar
ajustabilidad de
orientación
Barras
telescopicas
bloqueables
brazo con
bisagras
Corredizo
carril
Pivote
bloqueable
discos
Pivote de
frenado
discos
Resistir el daño
debido a mal
manejo
Fundas de
caucho relleno
Espuma
relleno
No deformable
materiales
Irrompible
materiales
Resistirse
ambientalmente
daño inducido
Cubre sobre
piezas con
pequeñas
grietas
Inoxidable
material
Prevenir físico
dolor
Emergencia
lanzamiento
Cubierta en
movimiento
partes
Cubrir agudo
bordes
Proporcionar
comodidad
Cubiertas
suaves
Acolchado
suave
Agujeros de
aire material
Elástico
material
Ruedas para
pivote discos
Figura 7.4 Extractos del gráfico de metamorfosis del Equipo A para el soporte de brazo
Danbury CP. Adaptado de Attarian et al. (2007).
Resultado legítimo, y en parte para animar a los equipos a hacer su investigación para evitar
“Reinventando la rueda”!) Una comparación de los dos gráficos morfos refuerza nuestra versión
anterior. Observaciones sobre el pensamiento enfocado porque el Equipo B es un gráfico de
morph más limitado (y espacio de diseño) que refleja una lista de funciones más nítida y
concisa.
Del mismoenmodo,
losdel
tres.
Funciones
pasivas
("Habilitación
de la capacidad
ajuste
de
...") mostradas
la tabla
Equipo
A, y sus
medios
asociados, podrían
ser vistosdeuna
vez
más como tres articulaciones simples de sub funciones y los medios de la función de nivel
superior, "Habilitar ajuste". En particular, si el conjunto El objetivo es "Proporcionar capacidad
de ajuste", es este el momento adecuado en el proceso de diseño para considerar ¿Detalles de
diferentes tipos de ajustes?
También notamos que ambos de estos gráficos morph son muy grandes, es decir, tienen muy
grandes cantidades de combinaciones posibles: 13,310 (es decir, 11 11 11 10) alternativas para
el gráfico (parcial) de la Figura 7.4 y 7200 para el gráfico de metamorfosis más pequeño de la
Figura 7.5. Estas son abrumadoramente un gran número de resultados para este problema de
diseño, lo que sugiere los equipos deben pensar estratégicamente en agrupar y reorganizar las
funciones y la alternativas de diseño resultantes.
Ambos equipos siguieron enfoques similares: combinaron posibilidad
posibilidades
es derivada
derivadass de sus
gráficos morfos con información obtenida de su investigación y con su propia Juicios basados
en
la experiencia
y sentimientos
nivelendel
El equipo
desarrolló
tres diseños.
Según
su gráfico
morfo, como
se puedea ver
la intestino.
versión marcada
deAsu
gráfico morfo
en Figura
7.6.
Llamaron a esos tres diseños: "Sling"; "Barras deslizantes"; y "Brazo de soporte". También
podemos ver en la Figura 7.4 que hubo una buena cantidad de superposición entre sus tres
diseños, con varios medios diferentes que se utilizan en más de un diseño. Eso puede no ser
terriblemente sorprendente, dada la naturaleza de este problema de diseño en particular.
El equipo B adoptó un enfoque menos estructurado en el que descompuso el diseño general. en
un "componente de estructura" que conectaba el brazo de Jessica a una estructura que
maximiza su rango de movimiento y proporciona comodidad y capacidad de ajuste; y un
"humedecimiento componente ”que minimizaría sus contracciones involuntarias sin restringir su
Funciones
Abrazadera a
la silla
Adjuntar alguna
Correa para
reposabrazos silla respaldo
cosa seguro
1,3
Significado
Correa al
Sujetar a
Tabla 2
usuarioel
usando
brazo
velcro
Adjuntar de
forma segura
para armar
Tiras de
velcro 2,3
Abrazaderas
Mangas 1
Apoyar a Jane
brazo
Soporte
Estacionario
movil
taza de
taza adjunta
apoyo
a
adjunto a un
un brazo
brazo debajo
debajo
codo de
estudiante
estudiante
codo 2,3
Apoyo
cuadro
con
corredizo
bar
Balanceo
libre
honda 1
Disminuir la
magnitud de la
exageración el
brazo de Jane
movimientos
Muebles de
Dashpots 2,3
torsión 1
Elásticos
cables 1
Pastillas de
freno en
bisagras
Habilitar
ajustabilidad de
tamaño
Ajustable
jarabes 2,2
Hebillas
"Gorra de
beisbol"
encaje
Elástico
material
Habilitar
ajustabilidad de
Apretando
Ajustable
resistencia/
apoyo
tornillo 2
pastillas
freno de
Habilitar
ajustabilidad de
orientación
Telescópico
varillas 1,3
Bloqueable
brazo
articulado 3
Corredizo
carril 2
Resistir el daño
debido a
mal manejo
Fundas
protectoras
Caucho
relleno
Espuma
relleno
Resistirse
ambientalmente
daño inducido
Cubre sobre
Impermeable
piezas con
material
pequeñas
1,2,3
grietas 2
Pads para
comprimir
torsión
muelles
Telescópico
extensiones
1,3
Corbatas
Abrazadera
Variable
correa
elástica
longitud 1
Cremalleras
Polea
sistema
Cortado
elástico
correas
Carrete para
acortar
Torsión
cables 1
elásticos
muebles 1
Variable aire
resistencia
2,3
Pivote
bloqueable
discos
Pivote de
frenado
discos
Ruedas
para pivote
discos
No
deformable
materiales 1
Irrompible
materiales
2,3
Inoxidable
material
Prevenir fisico
dolor
Emergencia
lanzamiento
Cubierta
en
movimiento
partes 1,2,3
Cubrir
agudo
bordes
1,2,3
Proporcionar
comodidad
Cubiertas
suaves
Acolchado
suave
2,3
Agujeros de
aire
Respirable
material 2
Figura 7.6 Una copia marcada de los extractos del gráfico de metamorfosis del Equipo A
para el soporte de brazo de Danbury CP que muestra cómo se ensamblaron sus tres
diseños a partir de su gráfico de variación (Figura 7.4). Tenga en cuenta que el equipo A
utiliza a menudo dos medios Para lograr una función determinada. Los tres diseños son:
(1) "Sling"; (2) "Barras deslizantes"; y (3) "Brazo de soporte". Adaptado de Attarian et al.
(2007).
Movimiento voluntario o rango de motricidad n. Los tres diseños fueron identificados
por el Equipo
como "Estructu
Algunos
de losB bocetos
y dibujos de diseño para los conceptos de diseño producidos por el los
ms de té se muestran en las Figuras 11.1 y 11.3 como parte de nuestra discusión de bosquejos,
dibujos, y prototy ping. Pero es interesante mirar hacia adelante y ver algunos de los momentos
más inmediatos. Frutas tangibles (y alegrías) de un concepto exitoso. Los equipos A y B
seleccionaron el diseños particulares mostrados en las Figuras 11.1 y 11.3, respectivamente,
después de que se aplicaron sus métricas particulares a sus objetivos correspondientes (ver
Figura 4. 3 y Tabla 4.10).
7.4 NOTAS
Sección 7.1: Zwicki (1948) originó la idea de una carta morfológica. Más discusión y ejemplos
de los gráficos morfos se pueden encontrar en Cross (1994), Jones (1992) y Hubke
(1988).Sección
7.2:
La dirección /del
sitio webLos
de métodos
la USPO grupales
es www.uspto.gov.
Otro sitio
web de
uso frecuente es
www.ibm.com
patentes.
de generación
de ideas
se
exploran y describen en Shah (1998). Los enfoques de la creatividad y el pensamiento
analógico en un entorno de grupo se describen en Hays (1992). Sección 7.3: Los resultados
para el proyecto de diseño de soporte de brazo de Danbury se toman de los informes finales de
Attarian et
et al. (2007)
(2007) y Best et
et al. (2007).
(2007).
CAPÍTULO 8
DISEÑO CONCEPTUAL:
EVALUANDO ALTERNATIVAS DE DISEÑO
Y ELEGIR UN DISEÑO
¿Qué diseño debo elegir? ¿Qué diseño es "mejor"?
AHORA terminaremos
terminaremos nuestro trabajo sobre diseño conceptual
conceptual evaluando el diseño Conceptos
para ver cuáles vale la pena seguir. Porque las elecciones entre alternativas invariablemente,
los diseños involucran juicios subjetivos, tal vez la lección más importante para aprender aquí
es que siempre debemos tener cuidado de no confundir las cosas con las que de alguna
manera asigna números para aquellas cosas que realmente podemos medir.
8.1 APLICANDO MÉTRICAS A LOS OBJETIVOS: SELECCIONAR EL DISEÑO PREFERIDO
Con varios diseños factibles en la mano, ahora pasamos a elegir un "mejor" o preferido diseñe y
elija
lo quedisponible
debemos para
hacerdesarrollar
porque rara
vez son los recursos
dinerosin
y
personal)
completamente
más de (por
un ejemplo,
esquematiempo,
de diseño,
importar todos nuestros alternativas. Ya sea que encontremos nuestras alternativas utilizando
un gráfico morfo o una estructura menos estructurada Enfoque, tenemos que elegir un ganador
de entre las opciones identificadas para obtener más información. Elaboración, pruebas y
evaluación. ¿Y cómo elegimos ese ganador? Lo que hace que él lo más sensato es elegir el
diseño (o diseños) que mejor se adapte a los que introdujimos métricas como una forma de
medir el logro de objetivos. Ahora ponemos las métricas que se usarán para evaluar qué tan
cerca estamos de cumplir con cada uno de los requisitos del cliente objetivos, y combinar
nuestros puntos de vista de las mediciones para los objetivos individuales para reflejar un cierto
sentido de cómo se logra el conjunto general de objetivos del cliente.
Dicho esto, hay tres problemas potenciales en este proceso. Primero, realmente
necesitamos Intentar limitar nuestro análisis a los objetivos más importantes del cliente. Esto
refleja común sentido, pero también nos recuerda que debemos evitar el ahogamiento de
información
útil en un
mar decon
relativamente
datosdesinescala,
importancia
Segundo,
debemos
recordar
establecer nuestras
métricas
sentido común.
a fin de
no equivocarse
demasiado
o subestimar algunos resultados. Tercero y último, cuando Al examinar los resultados de las
métricas para varios objetivos diferentes, debemos tener en cuenta que nuestra La información
necesariamente refleja una buena cantidad de subjetividad. Este es especialmente el caso
cuando clasificamos los objetivos en términos de orden de importancia relativa, e incluso en la
aplicación de métricas porque muchas de esas métricas reflejan cualitativas, no mensurables,
cuantitativas resultados En el nivel más fundamental, los resultados de nuestras métricas deben
considerarse más como que indica un claro sentido de la dirección que un algoritmo o solución
numérica.
Discutiremos tres métodos para elegir entre un conjunto de diseños alternativos. o
conceptos: la matriz de evaluación numérica; el método de marca de verificación de prioridad; y
lo mejor de tabla de clase Los tres métodos de selección vinculan explícitamente las
alternativas de diseño a las ordenadas. Objetivos de diseño no ponderados. Los objetivos
ordenados no se pueden escalar de forma matemática gobernante significativo, por lo que
debemos ser muy cautelosos al esforzarnos por poner orden en los juicios y Evaluaciones que
son subjetivas en su raíz. Así como los profesores dan notas para resumir juicios sobre qué tan
bien los estudiantes han dominado los conceptos, las ideas y los métodos, los diseñadores
Trate de integrar los mejores juicios de una manera sensata y ordenada. Y siempre debemos
use el sentido común cuando observamos los resultados de la aplicación de cualquiera de estos
métodos.
No importa qué tipo de gráfico u otra técnica de apoyo a la decisión apliquemos,
nuestro El primer paso siempre debe ser verificar que cada alternativa satisfaga todos los
requisitos aplicables. Restricciones: las alternativas de diseño que no cumplan con las
restricciones deben rechazarse de inmediato como inviable Dicho esto, como describimos
nuestros tres métodos de selección, mostraremos cómo se pueden aplicar las restricciones
aplicables para limitar el espacio de diseño en consecuencia.
8.1.1 Matrices de evaluación numérica
Para examinar la matriz de evaluación numérica, podemos revisar el problema del contenedor
de jugo. Considere además que nuestro proceso de diseño nos ha llevado a cuatro alternativas,
cada una de las cuales puede Ser visto como un diseño factible en el gráfico de variación de la
Figura 7.1: una botella de vidrio con un distintivo forma, una lata de aluminio con una lengüeta
para tirar y una etiqueta inteligente, una bolsa Mylar donde está el jugo Se accede a través de
una pajita, y una botella de polietileno con tapón de rosca. Mostramos en la tabla 8.1 a Matriz
de evaluación numérica para esta situación. Esta matriz muestra ambas restricciones (superior
filas) y objetivos (filas inferiores) en la columna de la izquierda. (Por simplicidad, hemos
limitando nuestros objetivos a un subconjunto de los que el cliente ha indicado como
particularmente
importantes.)
Podemos
descartar inmediatamente botellas de vidrio y recipientes de aluminio porque
violan una restricción debido a su potencial para bordes afilados. Por lo tanto, necesitamos
evaluar sólo dos diseños, una bolsa Mylar y una botella de polietileno, en comparación con las
métricas de los objetivos, que son benignos para el medio ambiente, fáciles de distribuir y de
larga vida útil. En general, trataríamos de limitar el número de objetivos decisivos a los dos o
tres primeros puestos
Porque es difícil mediar entre más de dos o tres objetivos a la vez. Si nosotros
TABLA 8.1 Una matriz de evaluación numérica para el problema de diseño del contenedor
de jugo. Tenga en cuenta que sólo tres de los seis Los objetivos identificados
originalmente para este diseño se utilizan aquí, en parte porque pensamos que estos tres
objetivos son más importantes que los otros tres, y en parte porque tenemos métricas (y
presumiblemente datos) para estos tres objetivos
Diseño
Restricciones
(C) y Objetivos
(O)
C: Sin bordes
afilados.
C:
químicamente
inerte
O:
ambientalmente
benigno
O: Fácil de
distribuir
O: Larga vida
útil
Botella de
vidrio,
con Twist-Off
Gorra
Lata de
aluminio,
con Pull-Tab
x
x
Polietileno
Botella, con
Gorra
Retorcida
Bolsa Mylar,
con paja
80
40
40
60
90
100
Aplicando las métricas correspondientes
Aplicando
correspondientes,, obtenemos los resultados
resultados que se
se muestran en las dos
columnas de la derecha de Tabla 8.1.
Es tentador sumar los datos de estas columnas, pero no deberíamos. Ahi esta
simplemente no hay base para hacerlo, ya que implicaría que una puntuación en una métrica es
de alguna manera traducible en otro. De hecho, agregar los puntajes sugeriría que los
resultados métricos podrían considerarse como igualmente ordenado, lo que aprendimos no es
el caso cuando examinado por parejas tablas de comparación. Entonces, ¿qué significan los
números? En primer lugar, ellos Permítanos ver si un diseño es lo que se conoce como Pareto
óptimo, es decir, superior en uno. O más dimensiones, y al menos iguales en todas las demás.
En este caso, ninguno de los diseños es Pareto óptimo. Un diseño, la botella de polietileno
parece muy superior con respecto al objetivo ambiental, inferior con respecto a las cuestiones
de distribución, y esencialmente Atado en términos de vida útil. (Si hubiéramos resumido los
números, las formas particulares en Un diseño superior o inferior bien podría estar
enmascarado, además de los problemas mencionados anteriormente.) Estos valores pueden
utilizarse para trabajar con el cliente (y Tal vez los usuarios) para revisar los objetivos. No es
raro que un cliente cambie su importa sobre las clasificaciones relativas para obtener un
ganador muy fuerte en algún otro dimensión, especialmente si el proceso de diseño ha tardado
mucho
tiempoindividuales
desde la primera
Hay logran.
más que decir acerca de los valores de los
componentes
que elconsideración.
Diferentes diseños
Este marcado contraste entre los diseños con respecto a diferentes objetivos. sugiere
que los diseñadores podrían terminar eligiendo diferentes diseños basados en los valores de
sus clientes. Por ejemplo, un cliente puede valorar un contenedor ecológico por encima de todo,
hasta el punto de hacer que el objetivo sea benigno para el medio ambiente su dominante o
Incluso único objetivo. Ese cliente elegiría la botella de polietileno. Otro cliente podría Valore la
facilidad de distribución por encima de todo, tal vez porque su principal preocupación es obtener
su El jugo nuevo se distribuye en los mercados de los países pobres lo más rápido posible. Con
este valor en mente, podrían elegir la bolsa Mylar con el mismo grado de racionalidad que NBC
Elegir la botella de polietileno. (Podemos ver esto en las decisiones de diseño que rodean a los
alimentos. Embalajes para socorro en casos de desastre, donde el ambientalismo se considera
importante, pero secundaria a la capacidad de obtener ayuda donde más se necesita.)
Los resultados en la Tabla 8.1 dan los resultados métricos otorgados para cada
objetivo
de cada diseño,
es decir, reflejan
la aplicación
las en
métricas
a los
diseños alternativas.
Son independientes
delúnicamente
cliente. De hecho,
no haydenada
la Tabla
8.1 dos
que
identifica al cliente, que es como debe ser. Si nuestras métricas produjeran valores diferentes.
Para diferentes clientes (para el mismo producto), tendríamos que preguntarnos si había una
defecto en el proceso de prueba o en cómo se informaron los resultados de la prueba.
Idealmente, un equipo de diseño las métricas y los procedimientos de prueba asociados no
deben cambiar con la persona que solicita o Realización de mediciones para las métricas.
8.1.2 Método de marca de verificación de prioridad
El método de marca de verificación de prioridad es una versión cualitativa más simple de la
numérica. Matriz de evaluación que acabamos de describir. Simplemente clasificamos los
objetivos como alto, medio, o baja en prioridad. A los objetivos con alta prioridad se les dan tres
controles, los de mediano plazo a la prioridad se le asignan dos controles, mientras que a los
objetivos con prioridad baja solo se les asigna un control como se muestra en la Tabla 8.2 para
los mismos diseños de la Tabla 8.1. Del mismo modo, los resultados métricos son asignado
como 1 si se otorgan más de un valor arbitrario, pero alto, como 70 puntos (en una escala de 0
a 100), y como 0 si su premio es menor que el valor objetivo. Así, un La alternativa de diseño
que cumple un objetivo de manera “satisfactoria” se marca con un o más verificaciones, como
se muestra en la Tabla 8.2. Este método es fácil de usar, hace que el ajuste de prioridades más
bien simples, y es fácilmente entendido por los clientes y por otras partes. Sobre el Por otro
lado, la marca de verificación de prioridad pierde información considerable que puede ser útil
para diferenciar entre alternativas relativamente cercanas. Los resultados métricos reales, para
ejemplo, ya no se presentan para su consideración y discusión. Además, porque
TABLA 8.2 Una tabla de referencia de prioridad para el problema de diseño del contenedor de
jugo. Esta tabla refleja cualitativa
cualitativamente
mente un los valores del cliente en términos de la prioridad
asignada a cada objetivo, por lo que utiliza el ordenamiento en el PCC de la Figura 4.4
Diseño
Botella de
Lata de
Polietileno
Bolsa
Restricciones
Prioridad
y Objetivos
C: Sin bordes
afilados.
C:
químicamente
inerte
O:
ambientalmente
benigno
O: Fácil de
distribuir
O: Larga Vida
Útil
…
.
..
vidrio,
aluminio,
Botella,
Mylar,
con TwistOff
Gorra
con PullTab
con
Gorra
Retorcida
con paja
x
x
1x…
…
0x…
….
0x.
1x.
.
1 x ..
..
1 x ..
..
de su naturaleza binaria, este método puede llevar a resultados que parecen ser más dispares
que ellos realmente son. Los diseñadores deben tener especial cuidado de no sucumbir a la
tentación "cocinar los resultados" en la elección de los umbrales.
8.1.3 El mejor gráfico de su clase
Nuestro último método para clasificar alternativas es el mejor de su clase. Para cada objetivo,
nosotros Asigne puntajes a cada alternativa de diseño que comience desde 1 para la alternativa
que cumple ese objetivo mejor, aumentando a 2 para el segundo mejor, y así sucesivamente,
hasta que la alternativa que cumplido el objetivo peor se le da una puntuación igual a la
cantidad de alternativas que se están considerado. Entonces, si hay siete alternativas, entonces
la mejor para cumplir con un particular el objetivo recibiría un 1, y el peor un 7. Se permiten
empates (por ejemplo, dos alternativas son considerado "mejor" y por lo tanto están empatados
en primer lugar) y se manejan dividiendo los disponibles clasificaciones (por ejemplo, dos
"primeros" obtendrían una puntuación de1þ2)/2¼1.5 , y un empate entre el "segundo" y el
"tercero" obtendrían (2þ3) /2¼2.5). Una vez más, no sumamos los resultados, ya que esto
implicaría que todos los objetivos que se consideran tienen el mismo peso. Más bien, las
puntuaciones nos permiten ver si tenemos un diseño óptimo de Pareto (el mejor en todas las
categorías), o al menos los mejores en los objetivos más importantes (es decir, el mejor
calificado), y para discutir lo que significarán los diversos rendimientos altos y bajos para la final.
Concepto o esquema adoptado.
La Tabla 8.3 muestra un gráfico de la mejor clase para el ejemplo de envase de jugo.
Note que esto El enfoque permite al diseñador y al cliente ver cómo se clasifica cada diseño con
respecto a los objetivos, pero no da información sobre la puntuación real. Si, por ejemplo, la
bolsa Mylar fue muy cercana a los puntajes ambientales, podríamos elegir tratar eso como un
empate cercano, y Selecciónelo sobre la alternativa.
El mejor enfoque de su clase tiene ventajas y desventajas. Una ventaja es que nos permite
evaluar alternativas con respecto a los resultados para cada métrica, en lugar de simplemente
se trata como una decisión binaria de sí / no, como hicimos con las marcas de verificación de
prioridad. Es También es relativamente fácil de implementar y explicar. Los métodos de
clasificación también permiten evaluaciones y juicios cualitativos, ya que las personas que
aplican la métrica no
TABLA 8.3 Una tabla de lo mejor en su clase para el problema de diseño de envases de
jugo. Esta tabla presenta
presenta el orden de clasificación
clasificación de la Resultados de métricas para cada
diseño aceptable. Tenga en cuenta que, en este caso, el cliente y el diseñador deberán
seleccionar entre el ganador para el objetivo más alto, o un diseño que gane en los otros
dos
Diseño
Restricciones y
Objetivos
C: Sin bordes
afilados.
C:
químicamente
inerte
O:
ambientalmente
benigno
O: Fácil de
distribuir
O: Larga Vida
Útil
Botella de
vidrio,
con TwistOff
Polietileno
Botella, con
Gorra
Retorcida
Bolsa
Mylar,
con paja
…
1
2
.
2
1
2
1
Prioridad
*
Lata de
aluminio,
con PullTab
Gorra
*
..
Debe tener una prueba cuantitativa formal para cada objetivo. (Esto puede ser particularmente
útil cuando los conceptos son demasiado caros, difíciles o requieren mucho tiempo para
producirlos prototipos.) El método también puede ser realizado por miembros individuales del
equipo o por un diseño Equipo en conjunto para hacer explícitas las diferencias en los rankings
o enfoques. Los Las desventajas del mejor enfoque de su clase son que fomenta la evaluación
basada en opinión en lugar de pruebas o métricas reales, y puede conducir a un riesgo moral
similar a que se adjunta a las marcas de verificación de prioridad, es decir, la tentación de
falsear los resultados o cocinar los libros. También muestra solo las clasificaciones, pero no la
puntuación real. Como vimos en nuestro Por ejemplo, no sabemos si los resultados primero y
segundo están cerca o no, Que podría ser información importante. Lo mejor de la clase puede
ser particularmente útil si hay muchas alternativas y queremos limitar o proceso consultivo y
reflexivo para los primeros pocos
8.1.4 Un recordatorio importante sobre la evaluación del diseño
No importa cuál de los tres métodos de selección se utilice, la evaluación del diseño y la
selección Exigir un juicio cuidadoso y reflexivo. En primer lugar, como hemos advertido
anteriormente, el Las clasificaciones ordinales de los objetivos obtenidos utilizando PCC no
pueden escalarse de manera significativa o ponderado. Para dibujar una analogía cruda, piense
en estar en la meta de una carrera sin un reloj: podemos observar el orden en que terminan los
corredores, pero no podemos medir la velocidad (es decir, que bien) terminan el curso. Del
mismo modo, si bien podemos medir la clasificación con un PCC, no puede medir ni escalar los
pesos de los objetivos según el orden de finalización de su PCC: un PCC Las clasificaciones
ordinales no pueden ser ponderadas o escaladas. Esto significa que tampoco podemos
simplemente sumar nuestros resultados, ya que eso implicaría que todos nuestros objetivos
están siendo ponderados con igual valor de 1.
Además, siempre debemo
debemoss ejercer el sentido común mientras evalua
evaluamos
mos los
resultados. Si el Los resultados de las métricas para dos diseños alternativos son relativamente
cercanos, deben tratarse como efectivamente igual, a menos que haya otras fortalezas o
debilidades no evaluadas. Además, si nosotros sorprendidos por nuestras evaluaciones,
deberíamos preguntarnos si nuestras expectativas estaban equivocadas, nuestras las
mediciones se aplicaron de manera consistente, o si nuestras clasificaciones y nuestras
métricas son apropiado al problema.
Aún más, si los resultados cumplen con nuestras expecta
expectativas,
tivas, deberíam
deberíamos
os
preguntarnos si hemos hecho nuestra evaluación de manera justa, o simplemente hemos
reforzado algunos sesgos o preconcebidos ideas Finalmente, podría ser conveniente verificar si
las restricciones utilizadas para eliminar diseños son verdaderamente vinculantes
En resumen, no hay excusa para aceptar los resultados a ciegas y acríticamente.
8.2 EVALUACIÓN DE DISEÑOS PARA EL APOYO A DANBURYARM
Ahora volvemos
volvemos a seguir a los dos equipos de diseño que trabajan en el soporte de brazo para
el CPfflicted estudiante en la escuela de Danbury. Notamos en el Capítulo 7 que el Equipo B
desarrolló tres diseños que identificamos anteriormente como "Estructura de doble articulación
con riel", "Dual- Estructura con bisagras "y" Estructura de bola y zócal". Aplicaron sus métricas
(anteriormente indicado en la Tabla 4.11) como se muestra aquí en la Tabla 8.4. El informe del
equipo B decía que,
TABLA 8.4 Esta tabla muestra los resultados de aplicar las métricas del Equipo B a sus
tres diseños
Objetivo
Seguridad / 10
Estabilización
Estabilizaci
ón / 10
Confort / 10
No restrict
restrictivo
ivo / 10
Facilidad de
instalación / 10
Durabilidad / 10
Ajustabilidad
Ajustabilida
d / 10
Bajo Costo / 10
Bisagras duales
Estructura con
carril
8
5
8
9
Bisagras duales
Estructura
Carril y zócalo
Estructura
9
6
6
8
9
4
8
9
8
8
6
9
8
7
10
6
8
7
8
8
indicado por [la] métrica aplicada, la estructura de doble bisagra que incorpora un riel superó a
los diseños de la competencia ". Sus resultados resaltan que los diseñadores no pueden
simplemente confiar en los resultados numéricos a ciegas. En este caso, el diseño seleccionado
puntuó como alto o más alto en sus dos principales objetivos, pero tuvo resultados mixtos en
algunos de los otros. Esto es a menudo es el caso: en última instancia, los diseñadores deben
ejercer
un ganadora
juicio informado
en consulta
su cliente. La
de doble articulación fue
declarada
y, con algunas
otrascon
modificaciones,
fueestructura
prototipado.
“La evaluación de las alternativas de diseño consistió en (1) asignar porcentajes a cada uno
objetivo, y (2) asignando una puntuación a cada alternativa de diseño para cada objetivo,
mediante estimar qué tan bien un diseño cumplió con un objetivo usando métricas. Después de
contar las puntuaciones para el Tres dispositivos, el brazo de soporte tuvo la puntuación más
alta. Así, el brazo de soporte fue seleccionado comoEl diseño final para ser refinado y
construido”.
A no presentó
ninguno
de losfinal
resultados
que dijoenhaber
obtenido,
excepciónEldelequipo
La evaluación
cualitativa
de su diseño
que se muestra
la Tabla
8.5, quea
muestra evaluación "Conclusiones" y "Resultados" para las métricas que habíamos mostrado
anteriormente en Tabla 4.10. El equipo claramente hizo varias cosas que no debería haber
hecho, incluyendo: ponderar el objetivos, no limitando el número de objetivos utilizados en esta
evaluación de diseño, no indicando de cualquier manera los márgenes (absolutos o incluso
relativos) de los puntajes sumados para sus Tres diseños y, en general, no proporcionan la
base subyacente para su diseño. Decisiones al cliente (a sus asesores de la facultad!). Fueron
afortunados que fueron trabajando en un espacio de diseño relativamente estrecho, como
señalamos anteriormente, y que habían utilizado su ingenio y conocimientos sobre los
productos actualmente disponibles para producir lo que parecía una diseño razonable.
TABLA 8.5 Tabla de evaluación parcial de algunos de los objetivos más importantes para
el brazo de Danbury CP, según lo visto por Equipo A, junto con métricas, “Conclusiones
(s)” y resultados finales
Los objetivos
Métrica
1.
Minimizar
el Número de aristas
número de
vivas
bordes afilados
2. Minimizar pellizcos Número
de
posibilidades
de
pellizco
3. dedo amigable
Número de lugares
en el dispositivo para
obtener
dedo atrapado
4. Durable
Desconfiguración,
desalineación de
dispositivo después
de uso regular
5.
Permanezca Condiciones
bajo
seguro en
qué dispositivo
usuario
permanece
firmemente
conectado al usuario
6. Mantener estable
Condiciones en que
posición
posición,
Orientación
del
dispositivo
de
mantenimiento.
ajuste de montaje
7. Minimizar costos
Cantidad estimada
en dólares
8.
brazoNormalizar
movimiento
Conclusión
Resultado
Bordes de metal Fallar
afilados inherentes
Usuario
cómodo
bastante
Pasar
No es seguro de Fallar
manejar
Montaje
inseguro, Fallar
desalineaciones.
El brazo permanece Pasar
unido a
dispositivo
Montaje inseguro
Menos que
productos
Fallar
otros Pasar
el Capacidad
del El
fracaso duele
en la Fallar
usuario para dibujar
extensibilidad
una línea recta.
utilizar
en comparación con
la capacidad para
hacerlo
sin el dispositivo
9. Maximiza el rango Grado de libertad en
de
movimiento de
movimiento
muñeca, codo, brazo
voluntario
y torso
Rango cómodo de
movimiento, excepto
el
torso
hacia
adelante
curva
10. Movible mientras Condición
de No requiere
que en
montaje
requerida desmontaje
utilizar
para
mover dispositivo
11. Transportable
Nivel necesario de No requiere
desmontaje para
desmontaje
movimiento
12.
Usable
by Gama de tamaños Permisos de tamaño
multiple
de brazo permisibles. ajustable
students
varios tamaños de
brazos
Pasar
(excepto
torso)
Pasar
Pasar
Pasar
8.3 NOTAS
Sección 8.1: Los tres métodos de evaluación de diseño discutidos se derivan del método de selección de
concepto de Pugh, que se discute en Pugh (1990), Ullman (1992, 1997) y Ulrich y Eppinger (1997, 2000).
Sección 8.2: Los resultados para el proyecto de diseño de soporte de brazos de Danbury se toman de
Attarian et al. (2007) y Best et al. (2007), pero han sido modificados y corregidos por razones
pedagógicas. Ambos equipos adjuntó pesos a sus métricas y las sumó, lo cual es incorrecto. En lugar de
presentar dos Ejemplos incorrectos, los autores eligieron presentar un ejemplo correcto, es decir, no
ponderado.
PARTE III
COMUNICACIÓN DE DISEÑO
CAPÍTULO 9
COMUNICANDO DISEÑOS
GRÁFICAMENTE
Aquí está
está mi diseño;
diseño; ¿puedes
¿puedes hacerlo?
Ser capaz de comunicarse efectivamente es una habilidad crítica para los ingenieros. Nosotros
Comunicarse en presentaciones orales, y mediante documentos escritos, y técnicos. dibujos.
También nos comunicamos individualmente y como miembros de equipos de diseño. Nosotros
Comunicarnos con nuestro cliente: cuando definamos el problema de diseño; mientras
trabajamos a través del proceso de diseño; y cuando retratemos nuestro diseño final en
estandarizados, Dibujos detallados para que pueda ser construido. Nos comunicamos cuando
construimos
o Prototipos
para demostrar
evaluarnos
la efectividad
de nuestro
Y
tal vez comomodelos
importante
como cualquier
otra cosa, otambién
comunicamos
cuando diseño.
tomamos
nuestras ideas de nuestra Las cabezas y las confiamos al papel. Dedicamos este capítulo a la
creación de dibujos de diseño, Una herramienta esencial para la comunicación efectiva de
ingeniería.
9.1 HABLAR LOS DIBUJOS Y DIBUJOS DE INGENIERÍA A MUCHAS AUDIENCIAS
AUDIENCIAS
El dibujo es muy importante en el diseño porque se crea y transmite mucha información. en el
proceso de dibujo. Los dibujos de diseño incluyen bocetos, dibujos a mano alzada y Modelos de
diseño y dibujo asistidos por computadora (CADD) que se extienden desde un simple marco de
alambre
Figura
9.1
Información
de diseño adyacente a un boceto del objeto diseñado (después de Ullman, Wood, y Craig
(1990)). Observe cuán claro y ordenado es este boceto, y que las notas están en un lugar
fácil de leer letras de imprenta.
Dibujos (por ejemplo, algo muy parecido a figuras de palos) a través de elaborados
modelos sólidos (por ejemplo, objetos tridimensionales que incluyen color y perspectiva).
En términos históricos, el dibujo es el proceso de poner "marcas en el papel". Estas marcas
Incluye tanto bocetos como marginalia, es decir, notas escritas en los márgenes. Los bocetos
son de Objetos y sus funciones asociadas. Marginalia incluye notas en forma de texto, listas,
Dimensiones y cálculos. Así, los dibujos permiten una visualización paralela de la información.
Ya que pueden estar rodeados de notas adyacentes, imágenes más pequeñas, fórmulas y otros
Indicadores de ideas relacionadas con el objeto que se está dibujando y diseñando. Poniendo
notas al lado de un esbozo es una forma poderosa de organizar la información, ciertamente
más poderosa que la lineal, Arreglo secuencial impuesto por la estructura de oraciones y
párrafos. Figura 9.1 ilustra algunas de estas características en un boceto realizado por un
diseñador que trabaja en el empaque para un reloj de computadora con pilas. (Diremos más
sobre los diferentes tipos de en la Sección 9.2.) El embalaje consiste en un sobre de plástico y
el material eléctrico contactos El diseñador ha escrito algunas notas de fabricación adyacentes
al dibujo. Del contacto primaveral. No sería inusual que el diseñador haya garabateado el
modelado.. notas (por ejemplo, "modelar el resorte como un voladizo de rigidez"), o cálculos (por
modelado
ejemplo, calcular la rigidez del resorte a partir del modelo de viga en voladizo), u otra
información Relativo al diseño desplegable. Por lo tanto, en un boceto anotado, el diseñador
puede proporcionar información sobre sus suposiciones, análisis que se podrían hacer, o
incluso sobre cómo El dispositivo será fabricado.
Todos los que han trabajado en una ingeniería son marginales de todo tipo ambiente.
A menudo dibujamos imágenes y las rodeamo
rodeamoss con texto y ecuacion
ecuaciones.
es. Nosotros También
dibujen bocetos en los márgenes de los documentos, para elaborar una descripción verbal, para
fortalecer comprensión, para indicar más enfáticamente un sistema de coordenadas o
convención
de signos.
Es por lo tanto,
no sorprende
que(por
los bocetos
sean esenciales
para el diseño
de ingeniería.
En algunos
campos
ejemplo,y dibujos
arquitectura),
bocetos,
geometría, perspectiva y visualización son reconocidos como los fundamentos del campo.
En resumen, las imágenes gráficas se utilizan para comunicarse con otros diseñadores, el
cliente y La organización manufacturera bocetos y dibujos: servir como plataforma de
lanzamiento para un diseño completamente nuevo:
Apoyar el análisis de un diseño a medida que evoluciona;
Simular el comportamiento o rendimiento de un diseño;
Registrar la forma o geometría de un diseño;
Comunicar ideas de diseño entre los diseñadores;
Asegurarse de que un diseño esté completo (como un dibujo y sus elementos
marginales asociados pueden
Recuérdenos las partes aún deshechas de ese diseño); y
Comunicar el diseño final a los especialistas en fabricación.
Ahora presentaremos algunos detalles más sobre los bocetos de diseño y los diferentes Tipos
de dibujos de ingeniería.







9.2 SKETCHING
El boceto es una herramienta poderosa en el diseño porque nos permite transmitir nuestras
ideas de diseño a Otros de forma rápida y concisa. Hay varios tipos de bocetos que los
diseñadores habitualmente Se usa para transmitir información de diseño, que incluye (consulte
la Figura 9.2):
Los bocetos ortográficos (Figura 9.2a) muestran las vistas frontal, derecha y superior de
una parte.
Los bocetos axonométricos (Figura 9.2b) comienzan con un eje, típicamente una línea
vertical con Dos líneas 30 desde la horizontal. Este eje forma la esquina de la pieza. El


objeto
es las
luego
bloqueado
el Oscurecido,
uso de líneas
de luz,
tamaño
totallas
primero.
Entonces
líneas
verticalesenson
seguido
de con
otrasellíneas.
Todas
líneas
en estos bocetos son verticales o Paralela a una de las dos líneas de 30. Los detalles de
la pieza se agregan al final
Los bocetos oblicuos (Figura 9.2c)
9.2c) son probablemente el tipo más común de boceto
rápido. La vista frontal se bloquea aproximadamente en primer lugar, luego se agregan
líneas de profundidad y detalles como Como bordes redondeados se añaden los últimos.
Los bocetos en perspectiva
perspectiva (Figura 9.2d) son similares a los bocetos oblicuos en que la
vista frontal Se bloquea en primer lugar. Luego se elige un punto de fuga y se dibujan
líneas de proyección desde Apunta sobre el objeto al punto de fuga. La profundidad de
la parte se bloquea en Utilizando las líneas de proyección. Finalmente, como en los
otros bocetos, los detalles se agregan a la parte.
Cada uno de estos bocetos proporciona un marco para poner pensamientos de diseño
en papel. También pueden servir como puntos de partida informativos para otras actividades de


diseño,
Ejemplo,
construcción
de modelos
prototipos. yEstos
rápidos
también para
pueden
ser Mejorado
si prestamos
atenciónfísicos
a sus yproporciones
si las bocetos
anotamos:

Control de proporción: es extremadamente útil para mostrar los tamaños relativos de las
partes, Componentes, o características en un croquis. Es por eso que generalmente es
una buena idea Realice bocetos de diseños en papel cuadriculado, ya que es más fácil
controlar esos tamaños relativos utilizando
Figura 9.2 Cuatro tipos de bocetos del mismo objeto: (a) ortográfica, (b) axonométrica, (c)
oblicua, y (d) perspectiva. la cuadrícula del papel cuadriculado, sin tener que realizar
mediciones con una regla. También es una buena idea pensar por delante de los componentes
que se van a esbozar antes de dibujar en realidad comienza: Primero “bloquee” la longitud y el
ancho total de una pieza, para diseñar el más grande componente primero, y luego agregar
detalles.
Anotación: Las notas claras y fáciles de leer en los bocetos son tremendamente útiles
para el transporte el significado detrás de las ideas esbozadas. Debemos hacer esas
anotaciones como Claro y fácil de leer como sea posible. Por ejemplo, generalmente es
útil seguir la estilo arquitectónico familiar de uso de letras de molde espaciadas
uniformemente; son generalmente mucho más claro que los garabatos en cursiva.
Vimos un muy buen boceto en la Figura 9.1: fue claro, se dibujó proporcionalmente y

bien anotado, usando las letras del bloque que acabamos de sugerir. La figura 9.3 muestra dos
oblicuas. Bocetos tomados del informe final del equipo A sobre el proyecto de soporte de brazos
de Danbury. Estas los bocetos de diseño detallados tienen un atractivo visual aproximado, y es
probable que tomen mucho más tiempo para producir que bocetos realizados al principio del
proceso de diseño, donde el enfoque es En salir conceptos rápidamente. Notamos, sin
embargo, que las letras en la Figura 9.3 son desigual y difícil de leer en algunos lugares. Las
letras de molde no habrían tomado más tiempo, y
Figura 9.3 Bocetos de dos de las alternativas de diseño producidas por el equipo A para
Danbury soporte para los brazos. Adaptado de Attarian et al. (2007).
Habría producido una imagen visual general que es mucho más fácil de leer y tal vez más
impresionante.
9.3 ESPECIFICACIONES DE FABRICACIÓN: VARIAS
VARIAS FORMAS De dibujos de ingeniería
9.3 ESPECIFICACIONES DE FABRICACIÓN: VARIAS
VARIAS FORMAS De dibujos de ingeniería
Además de comunicarse con los clientes acerca de un proyecto, un equipo de diseño también
debe Comunicarse con el fabricante o fabricante del artefacto diseñado. A menudo, los únicos
Las “instrucciones” que el fabricante ve son aquellas representaciones o descripciones de los
Objeto que se incluye en los planos de diseño finales. Esto significa que estas representaciones
debe ser completo, no ambiguo, claro y fácil de entender. La pregunta relevante es:¿Cómo nos
aseguramos de que el diseño como construido sea exactamente el diseño que diseñamos?
La respuesta es sencilla: cuando comunicamos los resultados del diseño a un fabricante,
debemos
pensar
con mucho
cuidado
sobre
las especificaciones
fabricación
estamos
creando. En
los dibujos,
así como
los que
escribimos.
Esto significadeque
debemosque
asegurarnos
de que nuestros dibujos sean Ambos son apropiados para nuestro diseño y preparados de
acuerdo con la ingeniería relevante Prácticas y normas.
9.3.1 Dibujos de diseño
Los planos de distribución son dibujos de trabajo que muestran las partes o componentes
principales de un Dispositivo y su relación (ver Figura 9.4). Suelen ser dibujados a escala, no lo
hacen muestran tolerancias y están sujetos a cambios a medida que el proceso de diseño
evoluciona
Figura 9.4 Un dibujo de diseño que se ha dibujado a escala, no muestra tolerancias y está Sin
duda sujeto a cambios a medida que el proceso de diseño continúa. Adaptado de Boyer et al.
(1991).
Figura 9.5 Un dibujo de detalle que incluye tolerancias y que indica materiales y listas
especiales requisitos de procesamiento. Fue elaborado de conformidad con las normas de
dibujoANSI. Adaptadode Boyer et al. (1991).

Los dibujos detallados muestran las partes o componentes individuales de un dispositivo
y sus componentes. relación (ver figura 9.5). Estos dibujos deben mostrar tolerancias, y
deben También especifique los materiales y cualquier requisito especial de

procesamiento. Dibujos de detalle son elaborados de conformidad con las normas
existentes, y se modifican solo cuando un acuerdo formal orden de cambio proporciona
autorización.
Los dibujos de ensamblaje muestran cómo encajan las partes o componentes
individuales de un dispositivo juntos. Una vista explosionada se usa comúnmente para
mostrar tales relaciones "ajustadas"
Figura 9.6 Este dibujo de conjunto utiliza una vista explosionada para mostrar cómo algunas de
las
partes un
individuales
depieza
un Eloautomóvil
encaja.
Los lista
componentes
individuales
mediante
número de
una entrada
en una
de materiales
(Eso noseseidentifican
muestra
aquí). Adaptado de Boyer et al. (1991).
(Ver Figura 9.6). Identificamos componentes por números de pieza o entradas en un
anexo lista de materiales; Pueden incluir dibujos de detalle si las vistas principales en el detalle
Los dibujos no pueden mostrar toda la información requerida. Al describir los tres tipos
principales de dibujos de diseño mecánico, hemos utilizado Dos términos técnicos que
necesitan definición: tolerancias y estándares. Primero, los dibujos muestran. Tolerancias
cuando definen los rangos permisibles de variación en crítico o sensible, dimensiones. Como
cuestión práctica, es imposible hacer que dos objetos sean exactamente el mismo. Pueden
parecer iguales debido a nuestra capacidad limitada para distinguir Diferencias en resolución
extremadamente pequeña o fina. Cuando estamos produciendo muchas copias de Con el
mismo propósito de funcionar de la misma manera, debemos limitar lo mejor que podamos
Variación
su forma
idealmente
diseñada.
tolerancias
prescriben
formalmente
estos
límites. Losdevalores
elegidos
para tolerancias
en Las
una parte
específica
a menudo
son impulsados
por la función de esa parte y por los procesos de fabricación disponibles.
Segundo, también hemos notado la existencia de estándares de dibujo. Estándares
explícitamente Articular las mejores prácticas de ingeniería actuales en situaciones de diseño
de rutina o comunes. Por lo tanto, los estándares indican barras de rendimiento que deben
cumplirse para los dibujos (por ejemplo, ASME Y14.5M – 1994 Dimensiones y tolerancia), para
la seguridad contra incendios de los edificios construidos dentro delos Estados Unidos (por
ejemplo, el Código de Seguridad Vital de la Asociación Nacional de Protección contra
Incendios), para calderas (por ejemplo, el Código de recipientes a presión ASME), y así
sucesivamente.
nacional americano
(ANSI)escritos
sirve como
centro de
intercambio de Elinformación
para los Standards
estándares Institute
individuales
por sociedades
profesionales (por ejemplo, ASME, IEEE) y asociaciones (por ejemplo, NFPA, AISC) que
gobiernan Varias fases de diseño. ANSI también sirve como el portavoz nacional para los
Estados Unidos al trabajar con otros países y grupos de países (por ejemplo, la Unión Europea)
para Asegurar la compatibilidad y consistencia siempre que sea posible. Una lista completa del
producto de EE.UU. Las normas se pueden encontrar en el Índice de normas del producto. Los
estándares de dibujo especificados en ASME Y14.5M – 1994 se describen en detalle en el
Apéndice
Apéndic
e B.
9.3.2 dibujos detallados
Pasamos ahora a los requisitos de los planos de detalle. Estos dibujos se utilizan para
Comunique los detalles de nuestro diseño al fabricante o maquinista. Ellos deben contiene la
mayor cantidad de información posible, a la vez que es tan claro y tan despejado como posible.
Ingenieros y maquinistas han desarrollado un sistema de símbolos estándar y convenciones
para alcanzar este objetivo: dimensionamiento geométrico y tolerancia (GD&T). Estas Las
normas y convenciones se describen brevemente aquí y con más detalle en el Apéndice B.
Supongamos que estuviéramos diseñando un dispositivo, digamos un perforador de
tres orificios (consulte el Ejercicio 9.1) o un Una simple lámpara de escritorio o un martillo, con
el objetivo de que alguien fabrique o haga nuestra diseño. ¿Qué tenemos que poner en papel,
tanto en palabras como en imágenes, para que estemos seguros? ¿Que el fabricante fabricaría
exactamente lo que queremos? Si establecemos esa descripción en y se lo entregó a un amigo
o colega, ¿sabría ella exactamente lo que pretendemos y ¿querer? Este ejercicio imaginario es
mucho más difícil de lo que parece. De hecho, imagina incluso una Versión más sencilla, similar
a la forma en que introdujimos problemas de diseño. Suponíamos que habíamos dicho a
alguien, "Por favor, une este pedazo de metal a ese pedazo de madera". ¿Es eso suficiente
descripción de lo que queremos decir, por ejemplo, si estamos uniendo rieles de acero al
ferrocarril de madera ¿O si estamos diseñando un reloj para ser alojado en una elegante pieza
de arce granulado?
El punto es que como ingenieros requerimos estándares comunes por los cuales
podemos comunicar nuestros diseños a los fabricantes o maquinistas o fabricantes que
realmente Hacerlos o construirlos. Hay ciertos componentes esenciales que todo dibujo debe
tener. Asegurarse de que se interpreta como se pretende. Estos componentes incluyen:
Listas de dibujo estándar;
Símbolos estándar para indicar elementos particulares
Letras claras
Líneas claras y estables
Notas apropiadas, incluyendo especificaci
especificaciones
ones de materiales
Un título sobre el dibujo
Las iniciales del diseñador y la fecha en que fue dibujado









Dimensiones
y unidades, o tolerancia
Variaciones permisibles
permisibles,
tolerancias.
s.
La Figura 9.7 muestra un dibujo técnico que se ajusta al sistema GD&T y Las normas ASME.
Muestra un mango de destornillador que los estudiantes de Harvey Mudd fabrican como
Figura 9.7 Un dibujo de detalle del mango de un destornillador. Este dibujo utiliza un conjunto
de símbolos y el particular. la ubicación de estos símbolos transmite información sobre el
tamaño y la ubicación de ciertas características del destornillador encargarse de. Además, el
dibujo contiene información sobre los materiales que se utilizarán, el acabado de la pieza, la
persona quién lo creó, y la fecha en que fue creado. Dibujo cortesía de R. Erik Spjut.
parte
de nuestro
curso introductorio
de Además,
diseño. Tenga
en cuenta
el título
en
el dibujo,
y las iniciales
del diseñador.
se incluyó
una nota
paradescriptivo,
especificar lael fecha
material
como reparto. Acrílico y que el acabado debe ser pulido. Dimensiones y tolerancias
especificadas en. de acuerdo con las normas y reglas de GD&T, se detallan cuidadosamente en
el dibujo. Los diversos Los símbolos que aparecen en el dibujo forman parte del lenguaje GD&T
(y se describen en más detalles en el Apéndice B).
9.3.3 Algunos dibujos de soporte de brazo de Danbury
Los equipos de diseño preparan dibujos, a menudo utilizando software de dibujo, para informes
técnicos y presentaciones La figura 9.8 muestra dibujos creados por el equipo B para el soporte
de brazos de Danbury proyecto. (Mostraremos los prototipos correspondientes en el Capítulo
10). Estos dibujos proporciona mucha información y funciona bien para presentar el trabajo a
los clientes. Nota que equipo B usó las vistas superior y lateral (¡piense en dibujos ortográficos!)
Para transmitir su información de diseño. Sin embargo, debemos tener en cuenta que estos
bocetos más formales no sustituyen a los detallados Dibujos de diseño que deben ser
producidos para fabricar el diseño.
Figura 9.8 Dibujos de diseño para las alternativas de diseño producidos por el equipo B para
Danbury soporte para los brazos. Adaptado de Best et al. (2007).
9.4 ESPECIFICACIONES DE FABRICACIÓN: EL DIABLO ESTÁ EN LOS DETALLES
El punto final de un proyecto de diseño exitoso es el conjunto de planes que forman la base
sobre la cual El artefacto diseñado será construido. No es suficiente decir que este conjunto de
planes, que nosotros Se han identificado como las especificaciones de fabricación, y que
incluye el diseño final Los dibujos deben ser claros, estar bien organizados, ordenados y
ordenados. Hay algunos muy específicos Propiedades que queremos que tengan las
especificaciones de fabricación. Deben ser inequívocos (es decir, el papel y el lugar de todos y
cada uno de los componentes y partes deben ser inconfundibles); completa (es decir, completa
y completa en su alcance); y transparente (es decir, fácilmente entendido por el fabricante o
fabricante).
Las especificaciones de fabricación con estas características hacen posible que el diseño
El dispositivo o producto debe ser construido por alguien totalmente desconectado del
diseñador o del diseño, proceso. Recuerde que el diseño debe funcionar tal como lo diseñó el
diseñador porque los diseñadores pueden no estar presentes para detectar errores o hacer
sugerencias, por lo que el fabricante no puede gire para buscar una aclaración o haga
preguntas en el lugar. Ya pasamos el tiempo Cuando los diseñadores también eran artesanos
que hacían lo que diseñaban. Como resultado, no podemos ya no les permite a los diseñadores
mucha
latitud
taquigrafíareal
al especificar
sudel
trabajo
de diseño porque es poco probable que
participen
en laofabricación
del resultado
diseño.
Las especificaciones de fabricación normalmente se proponen y se escriben en el
diseño detallado escenario. Ya que nuestro enfoque principal es el diseño conceptual, no
discutiremos la fabricación. Especificaciones en profundidad. Sin embargo, hay algunos
aspectos que vale la pena anticipar, incluso Al principio del proceso de diseño. Uno es que
muchos de los componentes y partes que serán especificados pueden comprarse a
proveedores, por ejemplo, resortes de automóviles, Orings, Fichas de DRAM, y así
sucesivamente. Esto significa que una gran cantidad de detalles disciplinarios El conocimiento
entra en juego. Este conocimiento detallado es a menudo críticamente importante para el Vidas
de un diseño y sus usuarios. Por ejemplo, muchas fallas catastróficas bien conocidas tienen
como resultado de la especificación de partes inapropiadas, incluida la pasarela Hyatt Regency
conexiones, las juntas tóricas del Challenger y el refuerzo del techo del Hartford Coliseum. Los
¡El diablo realmente está en los detalles!
Dado que muchas partes y componentes pueden comprarse desde catálogos,
mientras que otros son hecho de nuevo, qué tipo de información debemos, como diseñadores,
incluir en una fabricación ¿especificación? Hay muchos tipos de requisitos que podemos
especificar en una fabricación especificación, incluyendo:
Dimensiones
Dimension
es físicas;
Materialess a utilizar;
Materiale
Condiciones de montaje inusuales (por ejemplo, andamios de construcción de puentes);
Condiciones de funcionamiento (en el entorno de uso previsto);
Parámetros operativos (definiendo la respuesta y el comportamient
comportamiento
o del artefacto);
Requisitos de mantenimiento y ciclo de vida;
Requisitos de fiabilidad;
Requisitos de embalaje;
Requisitos de envío;











Marcas
externas,
especialmente
etiquetas
de uso ydebe
advertencia.
Necesidades
especiales
o inusuales
(por ejemplo,
usar aceite de motor sintético)
sintético)..
Esta lista de los diferentes tipos de problemas que deben abordarse en una fabricación
especificación hace hincapié en nuestros requisitos para las propiedades de tal especificación.
La especificación del tipo de acción de resorte que vemos en un corta uñas no parece ser un
gran problema, pero los resortes en la estructura de aterrizaje de un avión comercial tenían
¡Será mejor especificarlo muy cuidadosamente!
De la misma manera que existen diferentes maneras de escribir los requisitos de diseño,
podemos Anticipar diferentes formas de escribir especificaciones de fabricación. Cuando
especificamos un particular parte y su número en el catálogo de un proveedor, estamos
escribiendo una fabricación prescriptiva especificación; Cuando especificamos una clase de
dispositivos que hacen ciertas cosas, estamos presentando una especificación de fabricación
de procedimiento; y cuando se lo dejamos a un proveedor o al fabricante para insertar algo que
logre
una determinada
función en un nivel específico, estamos estableciendo una especificación
de fabricación
de rendimiento.
9.5 NOTAS FINALES SOBRE LOS DIBUJOS
Hay muchas normas que definen las prácticas en las diversas disciplinas de ingeniería y
dominios Es menos probable que estos entren en juego en el diseño conceptual, por lo que
cerramos nuestra discusión de dibujos de diseño y especificaciones de fabricación con algunos
generales y Observaciones filosóficas.
En primer lugar, diferentes disciplinas de ingeniería utilizan enfoques específicos que
surgieron debido a las formas en que estas disciplinas han crecido y evolucionado, pero
continúan debido a las necesidades de cada disciplina. En el diseño mecánico, por ejemplo,
para
un complejo.
Pieza que tiene
una gran
cantidad de
que encajan
entre
sí enhacer
condiciones
extremadamente
apretadas,
tolerancias,
no componentes
podemos completar
ese diseño
sin construir la secuencia de dibujos hemos descrito anteriormente. Por lo tanto, tenemos que
dibujar representaciones
representaciones explícitas
explícitas de los dispositivos reales. En el diseño de circuitos, por otra
parte, tanto la práctica como la tecnología se han fusionado hasta el punto que un diseñador de
circuitos puede terminar cuando ella ha dibujado un diagrama de circuito, la analogía de Un
esbozo de un amortiguador de masa de primavera. Como diseñadores, debemos tener en
cuenta que si bien hay hábitos y estilos de pensamiento que son comunes a la empresa de
diseño, también hay prácticas y estándares que son exclusivos de cada disciplina, y es nuestra
responsabilidad aprende y úsalos sabiamente.
También queremos reforzar el tema que algunas representaciones pictóricas externas,
en cualquiera que sea el medio, es absolutamente esencial para la finalización exitosa de todos
menos los más Trivial de diseños. Estas representaciones no siempre toman la forma de un
detallado dibujo de ingeniería. Algunos ejemplos de representaciones pictóricas que reflejan los
tipos. De las diferencias dependientes de la disciplina que discutimos anteriormente son: (1) el
uso de diagramas de circuitos para representar dispositivos electrónicos, (2) el uso de
diagramas de flujo para representar procesos de ingeniería química diseños de plantas, y (3) el
uso de diagramas de bloques para representar sistemas de control. Estas Las imágenes, los
cuadros y los diagramas sirven para ampliar nuestras capacidades humanas limitadas para
desarrollar y Comunicar las imágenes complicadas que existen únicamente dentro de nuestras
mentes.
Quizás esto no sea más que el reflejo de una traducción más precisa de un favorito.
Chino proverbio, "Una muestra vale cien refranes". También puede reflejar el Proverbio alemán:
“Los ojos se creen a sí mismos; Los oídos creen a otras personas ". Un buen El boceto o la
representación pueden ser muy persuasivos, especialmente cuando un concepto de diseño es
nuevo o polémico. Un dibujo es una excelente manera de agrupar información porque su
naturaleza lo permite. a colocar información adicional sobre un objeto en un área adyacente a
su "hogar" en un dibujo. Podemos hacer esto para el diseño de un objeto complejo en su
totalidad, o en una forma más Localizado, parte por parte.
9.6 NOTAS
Sección 9.1: Gran parte de la discusión sobre el dibujo se basa en Ullman, Wood y Craig (1990)
y Dym (1994). La lista de tipos de dibujos de diseño está adaptada de Ullman (1997). Los
dibujos mostrados en Las figuras 9.4 –9.6 están adaptadas de Boyer et al. (1991).
Sección 9.2: Nuestra breve descripción de los conceptos básicos de dimensionamiento y
tolerancia aquí y en el Apéndice B tiene se basó en la información encontrada en ASME (1994),
TDCA (1996), Goetsch (2000) y Wilson (2005).
Sección 9.5: Los proverbios chinos y alemanes son de Woodson (1966).
CAPÍTULO 10
PROTOTACIÓN Y
PRUEBA DEL DISEÑO
Aquí está
está mi diseño;
diseño; ¿Qué tan bien funciona?
Los RESULTADOS DE DISEÑO se pueden comunicar de varias maneras. En este capítulo nos
centramos sobre cómo traducir nuestras ideas de diseño en modelos y prototipos que se
pueden usar para probar Nuestros conceptos de diseño y comunicamos nuestras ideas al
cliente. A menudo, el primer paso en tal proceso involucra dibujar o dibujar nuestro diseño,
como vimos en el Capítulo 9, Porque podemos usar estas representaciones para crear el
prototipo o modelo. Uno útil La herramienta para este proceso es una representación
tridimensional (3D) del objeto diseñado en un programa de software como Cleo Elements /
ProTM (anteriormente ProEngineer) o SolidWorksTM. Esta representación en 3D se puede
usar: (1) como entrada a un programa de modelado computacional para simular el desempeño
del diseño
bajo
especificaciones
condiciones
(2) impresión;
como entrada
una variedad
de
creación
rápida
de prototipos,
como 3D
(3) en
generar
planos de
detecnologías
ingeniería
detallados del diseño; y (4) para guiar El recorrido de la herramienta en el mecanizado por
ordenador de control numérico (CNC). Ahora describimos una alguna herramienta común de
modelado y prototipado.
10.1 PROTOTIPOS, MODELOS Y PRUEBAS DE CONCEPTO
Para muchos proyectos de ingeniería, queremos construir realizaciones tridimensionales, físicas
de nuestros conceptos y artefactos diseñados. Hay varias versiones de cosas físicas que
podrían hacerse, incluidos prototipos, modelos y pruebas de concepto, y a menudo son Hecho
por sus diseñadores.
Los prototipos son “modelos originales en los que algo está modelado”. También son
definidas como “las primeras formas a gran escala y generalmente funcionales de un nuevo tipo
o
diseñodedeartefactos
un construcción
(como
un avión)en
”. los
En mismos
este contexto,
losoperativos
prototipos en
sonlos
modelos
de
trabajo
diseñados
Se prueban
entornos
que están
Se espera que funcione como producto final. Es interesante que las compañías de aviones
rutinariamente construir prototipos, aunque rara vez, si es que alguna vez, alguien construye un
prototipo de un edificio.
Un modelo es "una representación en miniatura de algo" o un "patrón de algo". ", o" un
ejemplo para imitación o emulación”. Usamos modelos para representar Algunos dispositivos o
procesos. Pueden ser modelos en papel o modelos informáticos o físicos. modelos Los usamos
para ilustrar ciertos comportamientos o fenómenos cuando intentamos verificar el Validez de
una teoría subyacente (predictiva). Los modelos son generalmente más pequeños y hechos de
materiales
diferentes
que son
los algún
artefactos
originalescontrolado
que representan,
y son
probados en
un laboratorio
o en
otro entorno
para validar
sustípicamente
resultados
esperados comportamiento.
Una prueba de concepto, en este contexto, se refiere a un modelo de alguna parte de
un diseño que es se utiliza específicamente para probar si un concepto en particular funcionará
como se propone. Hacer pruebas de prueba de concepto significa hacer experimentos
controlados para probar o refutar un concepto.
10.1.1 Los prototipos y modelos no son lo mismo
Las definiciones de prototipos y modelos suenan lo suficientemente parecidas como para
plantear una pregunta: ¿Son los prototipos y los modelos lo mismo? La respuesta es: "No
exactamente". Las distinciones entre prototipos y modelos puede tener más que ver con la
intención detrás de su fabricación y los entornos en los que se prueban que con cualquier tipo
de diccionario claro diferencias Los prototipos están destinados a demostrar que un producto
funcionará como diseñados, por lo que se prueban en sus entornos operativos reales o en
sistemas similares, no controlados entornos que están lo más cerca posible de sus "mundos
reales" relevantes. Los modelos son intencionalmente probado en entornos controlados que
permiten al creador de modelos (y al diseñador, si no son la misma persona) para entender el
comportamiento particular o Fenómeno que se está modelando. Un prototipo de avión está
hecho de los mismos materiales. y tiene el mismo tamaño, forma y configuración que los
destinados a volar en esa serie (es decir, Boeing 747s o Airbus 310s). Un modelo de avión
probablemente sería mucho más pequeño. Puede ser "Volado" en un túnel de viento o por pura
diversión, pero no es un prototipo. Un prototipo es el el primero de su tipo; Un modelo
representa un dispositivo o un proceso.
Los ingenieros a menudo construyen modelos de edificios, por ejemplo, para hacer
pruebas en el túnel de viento de los rascacielos propuestos, pero estos modelos no son
prototipos. Más bien, construyendo modelos utilizados en una simulación de túnel de viento de
un paisaje urbano con un nuevo rascacielos son esencialmente juguetes Bloques de
construcción que están destinados a imitar el horizonte. No son edificios que trabajen en El
sentido de los prototipos aeronáuticos que realmente vuelan. Entonces, ¿por qué los ingenieros
aeronáuticos construyen prototipos de aviones, mientras que los ingenieros civiles no
construyen prototipos de edificios? Qué hacer lo hacen en otros campos?.
10.1.2 Probar prototipos y modelos, y probar conceptos
Introducimos las pruebas en la discusión de modelos y prototipos. En diseño el tipo de La
prueba que a menudo es más importante es la prueba de concepto en la que un nuevo
concepto, o un dispositivo o configuración particular, se puede demostrar que funciona de la
manera en que fue diseñado. Cuando Alexander Graham Bell convocó con éxito a su asistente
de En otra habitación con su nuevo aparato, Bell había probado el concepto del teléfono. Del
mismo modo, cuando John Bardeen, Walter Houser Brattain y William Bradford Shockley
Controlaron exitosamente el flujo de electrones a través de cristales, probaron el concepto de
La válvula electrónica de estado sólido, conocida como el transistor, que reemplazó los tubos de
vacío. Las demostraciones de laboratorio de estructuras de ala y conexiones de edificios
también pueden ser se consideran pruebas de prueba de concepto cuando se utilizan para
validar una nueva estructura de ala Configuración o un nuevo tipo de conexión. De hecho, las
encuestas de mercado de nuevos productos — donde las muestras se envían por correo o se
guardan en sacos en los periódicos del domingo, se pueden concebidas como pruebas de
prueba de concepto que prueban la receptividad de un mercado objetivo a un nuevo producto.
Las pruebas de prueba de concepto son esfuerzos científicos. Nos propusimos razonados y
apoyados.
Hipótesis que son probadas y luego validadas o refutadas. Encendiendo un nuevo
artefacto
y ver sidebe
"funciona"
o no nocon
es una
demostración
adecuada
de prueba
de concepto.
Un
el experimento
ser diseñado,
hipótesis
a ser refutadas
si ciertos
resultados
resultado.
Recuerde que los prototipos y los modelos difie ren en sus “razones para siendo”y en sus
entornos de prueba. Mientras que los modelos se prueban en controlado o entornos de
laboratorio, y los prototipos se prueban en forma no controlada o "en el mundo real" Entornos,
ambos son pruebas controladas. Del mismo modo, cuando estamos haciendo prueba de
concepto pruebas, estamos haciendo experimentos controlados en los que el hecho de no
refutar un concepto puede ser clave
Por ejemplo, supongamos que elegimos los envases Mylar como nuestro nuevo
producto de jugo y los diseñó para soportar el envío y la manipulación, tanto en la planta de
fabricación y en la tienda. Si pensamos en todas las cosas que podrían salir mal (por ejemplo,
pilas de envío) paletas que podrían derribar) y analizar la mecánica de lo que sucede en tales
incidentes, entonces podríamos concluir que el criterio principal de diseño es que los
contenedores Mylar Debe soportar una fuerza de X Newtons (N). Entonces haríamos un
experimento en aplicamos una fuerza de X N, tal vez dejando caer los contenedores de forma
adecuada altura calculada Si las bolsas sobrevivieran a esa caída, podríamos decir que es
probable que sobrevivan Envío y manipulación. Sin embargo, no pudimos garantizar
absolutamente la supervivencia porque no hay manera de que podamos anticipar
completamente cada cosa concebible que pueda Pasar a un contenedor Mylar lleno de bebida.
Por otro lado, si el contenedor Mylar falla una prueba de caída correctamente diseñada,
entonces podemos estar seguros de que no sobrevivirá al envío y manejo, y por eso nuestro
concepto es refutado. La Aeronáutica y el Espacio Nacional. Administración (NASA) realizó una
prueba de prueba de concepto similar para el choque lleno de gas Absorbentes para uno de los
módulos de aterrizaje de Marte. Hay posibles problemas de responsabilidad legal. involucrado
en la prueba del producto (por ejemplo, la cantidad de uso no estándar de un producto puede
¿Se responsabiliza a un fabricante?), pero están fuera del alcance de este texto.
Los prototipos, modelos y pruebas de prueba de concepto tienen diferentes roles en ingeniería
Diseño por sus intenciones y entornos de prueba. Estas distinciones deben ser llevadas en
Mente mientras las planeas para el proceso de diseño.
10.1.3 ¿Cuándo construimos un prototipo?
La respuesta es: "Depende". La decisión de construir un prototipo depende de una serie de
cosas, incluyendo: el tamaño y tipo del espacio de diseño, los costos de construcción de un
prototipo, la facilidad de creación de ese prototipo, el papel que puede desempeñar un prototipo
de tamaño completo en garantizar la aceptación generalizada de un nuevo diseño, y el número
de copias de la Artefacto final que se espera que sea hecho o construido. Aviones y edificios
proporcionan Ilustraciones interesantes debido a las amplias similitudes y diferencias marcadas.
Los espacios de diseño de las aeronaves y los edificios altos son grandes y complejos
complejos.. Hay
millones de partes en cada uno de estos ejemplos, y muchas opciones de diseño se hacen a lo
largo del camino. Los costos de construcción de aviones y edificios altos también son bastante
altos. Además, en este En el momento, tenemos amplia experiencia con tecnologías tanto
aeronáuticas como estructurales, de modo que, en general, tengamos una buena idea de lo que
tratamos en estos dos dominios Entonces, de nuevo, ¿por qué prototipo de avión y no prototipo
de edificios? De hecho, no La complejidad y el costo de la construcción, incluso un prototipo de
avión argumentan directamente contra el ¿Idea de construir tales prototipos?
experiencia
cia pasada con aviones exitosos, construimos
A pesar de toda nuestra experien
prototipos de aviones porque, en gran parte, las posibilidades de un fallo catastrófico de un El
"diseño de papel" sigue siendo inaceptablemente alto, especialmente para los altamente
regulados y muy industria de la aerolínea comercial competitiva que es el cliente para nuevos
aviones civiles. Es decir, simplemente no estamos dispuestos a pagar el precio de tener un
avión nuevo que tome por primera vez con una carga completa de pasajeros, solo para ver
cientos de vidas siendo pérdida, así como la pérdida concomitante de inversión y de confianza
en variantes futuras de ese plano particular. Es en parte un problema ético, porque tenemos
responsabilidades para decisiones técnicas cuando afectan a nuestros semejantes. También es
en parte un problema económico, porque el costo de un prototipo es económicamente
justificable cuando
cuando Pesado
Pesado contra posibles
posibles pérdidas. Cuando
Cuando construimos
construimos prototipos
prototipos de aviones
esos particulares los aviones no se desechan simplemente como "pérdidas" después de la
prueba; son retenidos y utilizados como El primero en la serie de los muchos diseños de
tamaño completo que son el resto de la flota de ese tipo, de avión.
Los edificios fallan catastróficamente, durante y después de la construcción. Sin
embargo, este ocurre tan raramente que hay poco valor percibido en requerir pruebas de
prototipo Edificios antes de la ocupación. Las fallas en la construcción son raras en parte
porque los altos edificios pueden ser Probados, inspeccionados y experimentados
gradualmente, a medida que se construyen, piso por piso. Los Inspección continua que tiene
lugar durante la construcción de un edificio, desde el desde arriba, tiene su contraparte en las
numerosas inspecciones y certificaciones que Acompañar la fabricación y montaje de un avión
comercial. Pero el vuelo inaugural de un avión es un problema binario, es decir, el avión vuela o
no, y una falla no es probable que sea una degradación agraciada!
Otro aspecto interesante de comparar el diseño y las pruebas de aviones con el de
Los edificios tienen que ver con el número de copias que se están realizando. Ya hemos
señalado que los aviones prototipo no se descartan después de sus vuelos de prueba iniciales;
Ellos son volados y usados.
De hecho, los fabricantes de fuselajes están en el negocio de construir y vender tantas copias
de sus Prototipar aeronaves como puedan, por lo que la ingeniería económica desempeña un
papel en la decisión de construir Un prototipo. La economía es complicada porque el costo de
fabricación de la primera El plano en una serie es muy alto. Se toman decisiones técnicas sobre
los tipos de herramientas y el número de máquinas necesarias para hacer un avión y las
compensaciones económicas entre los los ingresos anticipados de la venta del avión y el costo
del proceso de fabricación son evaluado Abordaremos algunas cuestiones relacionadas con los
costos de fabricación en el Capítulo 13.
Otra lección que podemos aprender al pensar en edificios y aviones es que no existe
una correlación obvia entre el tamaño y el costo de la creación de prototipos, o la decisión de
construir un prototipo, y el tamaño y tipo del espacio de diseño. Y si bien puede parecer que el
La decisión de construir un prototipo podría verse fuertemente influenciada por la relativa
facilidad de construcción. En este caso, el caso de los aviones muestra que hay veces en que
incluso prototipos costosos y complicados debe ser construido Por otro lado, si es barato y fácil
de hacer, entonces generalmente parece una Buena idea para construir un prototipo.
Ciertamente hay casos donde los prototipos son lugar común, por ejemplo, en el negocio del
software. Mucho antes de que un nuevo programa sea Se envuelve y se envuelve, se prueba
con alfa y beta, ya que las versiones anteriores son prototipo. Probado, evaluado y, con suerte,
arreglado.
Si hay una sola lección sobre prototipos, es que el calendario y presupuesto del
proyecto Debe reflejar los planes para construirlos. Más a menudo que no se requiere un
prototipo, aunque puede haber casos en que los recursos o el tiempo no estén disponibles. En
armas contratos de desarrollo, por ejemplo, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos
virtualmente siempre Requiere que los conceptos de diseño sean demostrados para que su
desempeño pueda ser evaluado. Antes de las compras costosas. Al mismo tiempo, es
interesante que las compañías de aviones (y otros) están demostrando que los avances en
diseño y análisis asistidos por computadora les permiten Reemplazar algunos elementos del
desarrollo de prototipos con simulación sofisticada. A veces construimos prototipos de partes de
sistemas grandes y complejos para usar como modelos para comprobar qué tan bien se
comportan o funcionan esas partes. Por ejemplo, los ingenieros estructurales construyen
conexiones de tamaño completo, digamos, en un punto donde varias columnas y vigas se
intersecan en una. De forma geométrica complicada, y probarlas en el laboratorio. Del mismo
modo, aeronáutica los ingenieros construyen alas de avión de tamaño completo y las cargan
con bolsas de arena para validarlas Modelos analíticos de cómo se comportan estas estructuras
de ala cuando se cargan. Un prototipo de una parte de un artefacto más grande se construye en
ambas instancias, y luego se usa para modelar el comportamiento que Necesitaba ser
entendido como parte de completar el diseño general. Utilizamos prototipos para Demostrar la
funcionalidad en el mundo real del objeto que se está diseñando, y usamos modelos en el
laboratorio para investigar y validar el comportamiento de una miniatura o de una parte de un
sistema grande
10.2 MODELOS DE CONSTRUC
CONSTRUCCIÓN
CIÓN Y PROTOTIPOS
Hay principios subyacentes y pautas para construir y probar prototipos y modelos. Las
preguntas importantes que debemos hacer son: ¿Qué queremos aprender del modelo o
¿prototipo? ¿Quién lo va a hacer? ¿Qué partes o componentes se pueden comprar? Cómo y
¿De qué se va a hacer? ¿Cuánto costara? Ya hemos respondido el primera pregunta en la
Sección 10.1, pero debemos tener en cuenta nuestras respuestas a medida que nos dirigimos a
la Detalles de implementación de (en realidad) la construcción de un modelo o un prototipo.
10.2.1 ¿Quién lo va a hacer?
Tenemos dos opciones básicas cuando queremos un modelo o prototipo: hacemos y / o
ensamblamos Es interno o lo subcontratamos. Con suficiente tiempo y dinero, podemos hacer
casi Todo lo que queramos, desde un circuito integrado específico de la aplicación hasta una
dinámica computacional. (CFD) modelo de una válvula de alivio de presión para una refinería de
petróleo a escala piloto. Tres mayores los factores entran en la decisión sobre quién hace
nuestro modelo: experiencia, gasto y tiempo.
Muchas empresas y escuelas mantienen maquinistas, técnicos en electrónica y
programadores, en el personal para la construcción de modelos. A menudo tienen instalaciones
que los individuos pueden usar para construir prototipos, y algunas escuelas incluso requieren
que los estudiantes aprendan cómo usar tales instalaciones. Sin embargo, es bastante raro
tener instalaciones o experiencia para hacer artículos complejos o con tolerancia estricta. Así,
Primero queremos preguntar si alguien en nuestro equipo de diseño tiene la experiencia
necesaria o si está dispuesto a aprender. Debemos identificar la experiencia y las instalaciones
que están disponibles en la empresa. Si es necesario falta experiencia en la empresa, debemos
planear subcontratar partes o componentes.
El tiempo y el costo suelen estar entrelazados. Si necesitamos una parte "ayer", no es
probable que podemos externalizarlo sin gastar mucho dinero, pero podemos ir a nuestro Posee
taller mecánico y máquina en una hora. Sin embargo, a los ingenieros no siempre se les permite
utilizar el taller de máquinas de su empresa, por lo que podríamos tener que convencer a un
maquinista para que lo haga. Entonces la probabilidad de hacerlo de inmediato dependerá de la
carga de trabajo del maquinista y su voluntad de complacer. Podemos ver que es una buena
idea cultivar buenas relaciones con los maquinistas y técnicos de una empresa (o de una
escuela!) Siempre es una buena idea intentarlo. para darles tiempos de entrega significativos,
pedirles consejos a menudo y no pedir cosas que Son tontos o imposibles. Trate a los técnicos
y maquinistas, y de hecho a todo el personal, como Profesionales y como iguales. Además de
ser lo correcto, esto lo hará mucho más probable que podamos obtener su ayuda cuando la
necesitamos.
A veces, especialmente
artículos especializados,
especializados, todavía
todavía puede
puede ser más barato y
especialmente para artículos
/ o más rápido para tener elementos específicos subcontratados. Por ejemplo, es probable que
los engranajes y las placas de circuito impreso Ser más barato y más rápido cuando se
subcontrata. Si hacemos algo subcontratado, será mucho más fácil si preparamos
detalladamente Especificaciones para lo que somos outsourcing. Eso podría incluir
apropiadamente dibujado, tolerado, y planos mecánicos especificados para piezas mecanizadas
o manufacturadas (ver Capítulo 9); archivos Gerber precisos y verificados para placas de
circuito impreso; o completa y Números de pieza correctos para piezas o componentes.
10.2.2 ¿Podemos comprar piezas o componentes?
Hay muchas piezas y componentes que se compran mejor de los proveedores, a menos que
nosotros resulta que están en el negocio de diseñar y hacer esos artículos particulares. Por
ejemplo, rara vez vale la pena el tiempo, el equipo y el gasto para hacer tornillos o transistores:
Común los artículos producidos en masa siempre deben comprarse, aunque también es una
buena idea revisar su El (los) almacén (es) de la institución para ver si las piezas ya están
disponibles. Sujetadores, tales como clavos, tuercas, pernos, tornillos y anillos de retención casi
siempre deben comprarse, al igual que Partes o dispositivos mecánicos comunes tales como
poleas, ruedas, engranajes, ruedas, transmisiones, y bisagras. Del mismo modo, componentes
electrónicos, electromecánicos y ópticos, tales como Resistencias, condensadores, circuitos
integrados, motores eléctricos, solenoides, diodos emisores de luz. (LEDs), lentes y fotodiodos
se pueden comprar.
TABLA 10.1 Una lista corta de proveedores y sus URL para una variedad de productos
que podrían ser útiles En la construcción de modelos y prototipos.
¿Qué se está buscando?
Materiales,
mecánicos.
del proveedor
McMaster-Carr
URL
http://www.mcmaster.com/
Grainger
Digi-Key
Newark
Mouser
http://www.grainger.com/
http://www.digikey.com/
http://www.dig
ikey.com/
http://www.newark.com/
http://www.mouser.com/
artículos
Suministros electronicos
Óptico, opto-mecánico,
componentes
electro- Thorlabs
ópticos
Newport
Thomas Register
Proveedores (es decir,
catálogos de
otros proveedores)
Global Spec
http://www.thorlabs.com/
http://www.newport.com/
http://www.thomasnet.com/
http://www.thom
asnet.com/
http://www.globalspec.com/
http://www.gl
obalspec.com/
Interne t y widep leen el uso de just-i n-time manufactura tienen un aliado dramático Cambie d la
facilidad con la que podemos encontrar proveedores y repuestos. Te mostramos una lista de
algunas de ellas. Los proveedores disponibles y sus URL en la Tabla 10.1. Muchas empresas
permiten realizar pedidos en línea. y proporcionar el envío rápido (es decir, durante la noche) de
artículos
in-sto
ck. Asísitios
queweb
misofrecen
compañías
enviaran
ambas Pequeños
lotes(Suponiendo
y grandes
cantidades,
y algunos
excelentes
capacidades
de búsqueda.
que conocemos el término apropiado para la parte que queremos) y muestre inventarios en
tiempo real.
Realmente vale la pena dedicar un tiempo a buscar piezas y componentes. Un El
ingeniero experimentado o una libraría a menudo pueden ser muy útiles mientras buscamos.
Deberíamos tomar nota los precios o costos cuando encontramos lo que queremos porque eso
será útil para nuestro presupuesto. Probablemente podamos encontrar muchos, o incluso todos,
de nuestros componentes prototipo ya disponible. en línea o en una tienda, y es mucho mejor
aprender que antes de comenzar a construir, instale d como terminamos
10.2.3 ¿Cómo y a partir de qué se realizará el modelo / prototipo?
Ahora pasamos a los principios básicos y las mejores prácticas para la fabricación, el
maquinado y la confiabilidad partes mecánicas. El máximo im del carpintero es: mida dos veces,
corte una vez. Debemos crear Se detallaron, anotaron datos y planes antes de comenzar a
cortar o maquinar: pagará enormes dividendos para asegurar que las cosas encajen bien la
primera vez que se muelen, y seguramente minimizará el problema o las partes.
Los planes detallados deben incluir una lista de materiales, que describiremos en el
capítulo siguiente, 13 como una característica importante de las ingenierías económicas en el
diseño. Es más fácil construir una factura de materiales durante un ensamblaje de papel o
material, y así identificar todas las partes necesarias Antes de que todo se haya hecho. Luego
podemos verificar la disponibilidad de las piezas para ayudar. nuestra programación También
puede ser útil para construir un enrutador de proceso: una lista de instrucciones para Cómo se
fabrica y ensambla el prototipo.
Figura 10.1 Modelo de madera del equipo B de su diseño para el soporte para brazos
Danbury. El modelo era construidas para demostrar y aclarar la articulación dual de los
movimientos del brazo que debían ser soportado.
Los prototipos verdaderos se hacen típicamente de los mismos materiales que están
destinados para el diseño final. Por supuesto, esos materiales pueden cambiar para el diseño
final como respuesta a Lo que se aprendió del prototipo. Un modelo, por otro lado, puede ser
construido a partir de cualquier material ayudará a responder las preguntas para las cuales se
diseñó
modelo
para posar.
Los materiales
más comunes
la construcción
modelos sony
papel, el
cartón,
madera,
madera
contrachapada,
polímerospara
(como
PVC, ABS,depoliestireno
acrílico), aluminio y aluminio suave acero. (Vea el Apéndice A para más detalles sobre la
elección de materiales).
La Figura 10.1 muestra el modelo que construyó el equipo B, y la Figura 10.2 muestra
prototipos de los dos equipos de proyectos de Danbury. Tomamos nota de que el modelo fue
construido en madera porque uno El miembro del equipo, que tenía habilidades en la madera,
se dio cuenta de que podía demostrar claramente El concepto de brazo del equipo B con ese
modelo. Los dos prototipos fueron construidos en gran parte de aluminio. porque ambos
equipos querían dejar atrás sus prototipos para que Jessica y otros Los estudiantes de Danbury
podrían, y con seguridad, usarlos.
Hay muchas opciones para construir prototipos y modelos. Podemos construir maquetas de un
diseño de formas 2D, partes de máquinas directamente, piezas de máquinas CNC o uso
Tecnologías de prototipado rápido. Nuestra elección de cuál de estos usar depende del costo,
tiempo y complejidad de nuestro diseño:
Maquetas: una opción para hacer prototipos o modelos básicos es construir una
maqueta. de una pieza 3D a partir de recortes 2D. Estas partes 2D se pueden hacer
usando un cortador de vinilo o un Cortador láser, y luego las piezas se ensamblan en
maquetas 3D de un diseño. Materiales utilizado para estas maquetas puede ser
espuma, plástico fino o madera.
Mecanizado: es posible que tengamos la opción de mecanizar partes o todos nuestros
prototipos nosotros mismos en un taller mecánico. Típicamente, hay talleres de
máquinas separados para Carpintería y metalurgia. Las máquinas para trabajar la
madera incluyen prensas de taladro para hacer agujeros, sierras de cinta para cortar en
varios ángulos, y tornos para reducir Diámetro y creación de piezas con superficies
curvas simétricas. Una tienda de metal incluye.


Figura 10.2 Prototipos del soporte de brazo de Danbury, hechos por los equipos A (a) y B
(b)..
(b)
Tornos para reducir el diámetro de una pieza, golpear un agujero o enfrentar un extremo, y
fresas para Creando ranuras, agujeros y superficies planas. Técnicas básicas para dar forma y
unir. Los materiales mecanizados se describen en el Apéndice A.
Si nuestra parte es particularmente compleja, puede ser más sencillo utilizar el
mecanizado CNC para producirlo Las máquinas CNC varían en tamaño y costo y pueden
producir objetos muy pequeño muy objetos grandes en una gama de materiales. Estas
máquinas utilizan el diseño 3D asistido por ordenador. Modelos (CAD) y / o dibujos de su pieza
para crear un registro de máquina paso a paso en un Programa de software como
MastercamTM, que luego ingresa a la máquina CNC. Estas Las máquinas pueden alcanzar
tolerancias mucho más altas y pueden producir piezas mucho más complejas. que el
mecanizado a mano. Si tenemos la opción y elegimos mecanizar el prototipo nosotros mismos,
necesitamos.
Recuerda que la seguridad en el taller es de vital importancia. Las herramientas
eléctricas pueden causar fácilmente desmembramiento y muerte. Un momento de falta de
atención puede llevar a un cambio permanente en estilo de vida y carrera Para obtener más
detalles sobre las prácticas comunes de seguridad en el taller de máquinas, consulte Apéndice
A.
Tecnologías de creación rápida de prototipos: las tecnologías de creación rápida de
prototipos han surgido en los últimos años como formas relativamente rápidas y baratas
de fabricar prototipos que lo harían De lo contrario es necesario ser moldeado por
inyección. Técnicas de prototipado rápido utilizan CAD 3D. los modelos como entradas,
y convierte estos archivos 3D en capas 2D finas para construir la parte 3D. Las
tecnologías de prototipado rápido incluyen estéreo-litografía y láser selectivo
sinterización, que implica el uso de un láser para endurecer un baño de resina o un
polímero Polvo en una configuración particular para construir cada capa.
Otra técnica es el modelado por deposición fundida, en el que un filamento calentado
de un El material particular se exprime de un tubo una capa a la vez en un escenario. El
escenario es Luego se movió hacia abajo un incremento fijo y se completó otra capa.
Deposición fundida el modelado utiliza termoplásticos de ingeniería estándar, más comúnmente
acrilonitrilo - Butadieno-estireno (ABS), pero se puede usar más de un material a la vez.
Termoplásticos Se utilizan para hacer productos ligeros, rígidos, moldeados. El ABS es
resistente al impacto y resistente, lo que lo hacen Las piezas producidas a partir de modelos de
deposición fundida estructuralmente funcional. Piezas hechas por Este método se puede lijar y
mecanizar después de la impresión para terminar la pieza. Más comercial Las impresoras 3D
que utilizan esta tecnología tienen resoluciones de compilación de 0.254 mm (0.010 in), pero La
última tecnología disponible tiene una resolución de construcción de 16 micrones (0.0006 in) y

la capacidad de usar múltiples materiales para construir partes, con propiedades de materiales
que van Del caucho a los termoplásticos.
Las piezas impresas en 3D pueden ser muy útiles para comunicar ideas a nuestro
cliente y pueden ser creado relativamente rápido, pero hay algunos inconvenientes. La figura
10.3 muestra tanto un 3D Versión impresa de un destornillador y su contraparte maquinada a
mano. Ambas partes fueron hechas por estudiantes de HMC en el componente de realización
de diseño del curso de diseño E4. El 3D La versión impresa tardó 4 h en completarse, mientras
que la pieza mecanizada puede tardar entre 15 y 20 h para una nueva. maquinista. La versión
impresa en 3D puede ser muy útil para comunicar el tamaño general de la
Figura 10.3 Versiones impresas en 3D (arriba) y mecanizadas (abajo) del destornillador
HMC E4. Nota que sin lijar, la cuchilla impresa en 3D no cabe en el asa debido a la
resolución de impresión limites
Diseño y características ergonómicas, como la profundidad de los surcos en el mango. sin
embargo, el la hoja y el mango impresos no encajan entre sí, ya que la resolución de impresión
no cumple con los requisitos tolerancias Además, las piezas pequeñas, como el pasador, son
muy quebradizas y pueden ser fácilmente roto. Es más fácil lograr tolerancias específicas al
mecanizar una pieza a mano, y si nuestro Las tolerancias son muy ajustadas, debemos
considerar el mecanizado CNC.
10.2.4 ¿Cuánto costará?
Describiremos algunos aspectos de la estimación de costos en el Capítulo 13, pero vale la pena
señalarlos aquí. que es aconsejable planear errores de cálculo de precios y de números de
partes y cantidades de materiales que utilizaremos. Los precios siempre parecen subir entre los
precios de los artículos. y el momento en que se compran. Y muchas veces nos olvidamos de
incluir el impuesto sobre las ventas y el envío los costos Así que es bueno dejar un margen de
error, digamos 10-15%, especialmente si es la primera vez Proyecto de construcción de
modelos. También debemos tener cuidado de garantizar que cualquier artículo de gran
presupuesto realmente satisfacemos nuestras necesidades antes de que las ordenemos: una
reserva del 10% no ayudará si el artículo de $ 100 en El presupuesto de $ 125 es el incorrecto.
10.3 NOTAS
Sección 10.2: Las definiciones citadas al comienzo de esta discusión son de Webster Décima
Diccionario Colegial (Mish 1993).
CAPÍTULO 11
COMUNICANDO DISEÑOS
Oralmente y por escrito
¿Cómo les informamos a nuestros clientes sobre nuestras soluciones?
INFORMAR ES una parte esencial de un proyecto de diseño: no hemos completado nuestro
proyecto si no hemos comunicado nuestro trabajo y hallazgos a nuestro cliente y a otros partes
interesadas que el cliente puede designar. Comunicamos los resultados finales del diseño en
varios formas, incluidas presentaciones orales, informes finales (que pueden incluir dibujos de
diseño y / o especificaciones de fabricación), y prototipos y modelos. En este capítulo primero
considerar algunas pautas comunes para todos los modos de informe, y luego nos fijamos en
orales Presentaciones y en los informes técnicos finales.
El objetivo principal de dicha comunicación es informar a nuestro cliente sobre la
diseño, incluidas explicaciones de cómo y por qué se eligió este diseño en vez de competir
alternativas de diseño. Es muy importante que transmitamos los resultados del diseño proceso.
El cliente probablemente no esté interesado en la historia del proyecto o en el el funcionamiento
interno del equipo de diseño, por lo que debemos asegurarnos de que los informes finales y Las
presentaciones no son narrativas ni cronologías de nuestro trabajo. Más bien, nuestras
presentaciones. e informes deben ser lúcidas descripciones de resultados de diseño, así como
los procesos Con lo que se lograron esos resultados.
11.1 DIRECTRICES GENERALES PARA LA
L A COMUNICACIÓN TÉCNICA
Hay algunos elementos básicos de comunicación efectiva que se aplican a la redacción de
informes, dando presentaciones orales, e incluso brindando actualizaciones informales a su
cliente. Thomas Pearsall resumió estos conceptos comunes como los siete principios de la
redacción técnica pero claramente se aplican más generalmente:
1.
2.
3.
4.
5.
Conozca su propósito.
Conozca a su audiencia.
Elija y organice el contenido alrededor de su propósito y su audiencia.
Escribe con precisión y claridad.
Diseña bien tus páginas.
5. Diseña bien tus páginas.
6. Piensa visualmente.
7. ¡Escribe éticamente!
Si bien Pearsall dedicó más de la mitad de su libro a estos principios, Resúmalos aquí como un
preludio al resto de este capítulo.
Conozca su propósito. Este es el análogo de la escritura de los objetivos de
comprensión y Funciones para un artefacto diseñado. Así como queremos entender cuál es el
objeto diseñado debe ser y debe hacer, debemos comprender los objetivos de un informe o
presentación. En muchos la documentación de diseño de casos busca informar al cliente sobre
las características de un seleccionado diseño. En otros casos, el equipo de diseño puede estar
tratando de persuadir a un cliente de que un diseño es el objetivo. mejor alternativa. En otros
casos, un diseñador puede desear informar cómo funciona un diseño para Usuarios, ya sean
principiantes o altamente experimentados. Si no sabes qué propósito están tratando de servir
con su escritura o presentación, no puede producir nada o servir cualquier propósito
C onoce a tu audienci
audienci a. Todos nos hemos sentado a través de conferencias donde no
sabíamos qué Estaba pasando o donde el material era tan simple que ya lo sabíamos. A
menudo podemos realice alguna acción una vez que nos demos cuenta de que el material no
está configurado en un nivel adecuado. Del mismo modo, al documentar un diseño, es esencial
que un equipo de diseño estructure sus materiales a su público objetivo. Por lo tanto, el equipo
debe hacer preguntas como, "¿Qué es el nivel técnico del público objetivo? "y" ¿Cuál es su
interés en el diseño siendo presentado? ”Tomarse el tiempo para entender al público objetivo
ayudará a asegurar que su Los miembros aprecian su documentación. A veces puedes preparar
varios documentos. y sesiones informativas sobre el mismo proyecto para diferentes públicos.
Por ejemplo, es bastante común. para que los diseñadores cierren proyectos con información
técnica y con una gerencia instrucciones. También es común que los diseñadores limiten los
cálculos o conceptos que son de interés limitado para la audiencia principal de un informe para
secciones específicas de sus informes, generalmente apéndices
E lija y org anice el contenido
contenido en
en torno a s u propósi to y su
s u audiencia
audiencia. Una vez que
nosotros están seguros del propósito del informe o presentación y de su público objetivo, solo
hace tiene sentido intentar seleccionar y organizar su contenido para que alcance su objetivo
previsto. La clave El elemento es estructurar la presentación para llegar mejor a la audiencia.
En algunos casos, por ejemplo, es útil presentar todo el proceso mediante el cual el equipo de
diseño seleccionó un alternativa. Otras audiencias solo pueden estar interesadas en el
resultado.
Hay muchas maneras diferentes de organizar la información, incluyendo ir desde Conceptos
generales a detalles específicos (análogos a la deducción en lógica), pasando de detalles
específicos a conceptos generales (análogos a la inducción o inferencia), y que describen
Dispositivos o sistemas.
Una vez que se elige un patrón organizativo, sin importar qué forma se use, el diseño El equipo
debe traducirlo en un esquema escrito. Esto permite al equipo desarrollar un Documento o
presentación coherente evitando repeticiones innecesarias.
E s cribe con precisi ón y clarida
claridad.
d. Esta guía en particular suena como "uso común
sentido”, es decir, hacer algo que todos quieren hacer, pero pocos lo logran. Hay, sin embargo,
Algunos elemento
elementoss especí
específicos
ficos que parecen ocurrir en todos los buenos escritos y
presentaciones. Estas incluir el uso efectivo de párrafos cortos que tengan una sola tesis o tema
común; corto, Oraciones directas que contienen un sujeto y un verbo; y verbos activos de voz y
acción que Permitir que un lector entienda directamente lo que se está diciendo o haciendo.
Opiniones o puntos de vista debe ser claramente identificado como tal. Estos elementos de
estilo deben ser aprendidos para que Se puede aplicar correctamente. Los jóvenes diseñadores
pueden haber practicado estas habilidades más en Humanidades y clases de ciencias sociales
que en cursos técnicos. Esto es aceptable, y incluso bienvenidos, siempre que el diseñador
recuerde que los objetivos tanto técnicos como Las comunicaciones no técnicas siguen siendo
las mismas.
Di s eña bien tus
tus pág inas . Ya sea escribiendo un informe técnico u organizando apoyo
. Ya sea escribiendo un informe técnico u organizando apoyo
materiales para una presentación verbal o presentación, los diseñadores efectivos utilizan el
Características de sus medios de comunicación sabiamente. En informes técnicos, por ejemplo,
escritores juiciosamente usar encabezados y subtítulos, a menudo identificados por diferentes
fuentes y subrayados, Apoyar la estructura organizativa del informe. Una sección larga dividida
en varias subsecciones ayudan a los lectores a comprender hacia dónde se dirige la sección
larga, y Mantiene su interés durante el viaje. Seleccionando fuentes para resaltar elementos
clave o para indican diferentes tipos de información (como términos nuevos e importantes) que
guían el lector Ojo a los elementos clave de la página. Las tablas deben tratarse como una sola
figura y deben No se dividirá en un salto de página. El espacio en blanco en una página ayuda a
mantener a los lectores alertas y evita Una mirada prohibitiva en los documentos.
Del mismo modo, la planificación cuidadosa de los materiales de apoyo a la presentación, tales
como Las transparencias pueden mejorar y reforzar conceptos o elementos importantes del
diseño elecciones El uso de fuentes que sean lo suficientemente grandes como para que las
vea toda la audiencia es obvio, Pero a menudo se pasa por alto, aspecto de las presentaciones.
Así como el
el espacio en
en blanco en
en una página
página invita a los lectores, para
para enfocarse
enfocarse en el texto
texto sin
distraerse, las diapositivas simples y directas animan a los lectores a Escucha al hablante sin
distraerte visualmente. Por lo tanto, el texto en una diapositiva debe presentar Conceptos
sucintos que el presentador puede amplificar y describir con más detalle. Una diapositiva hace
No tiene que mostrar cada pensamiento relevante. Es un error llenar diapositivas con tantas
palabras. (u otro contenido) que el público tiene que elegir entre leer la diapositiva y escuchar el
hablante, porque entonces el mensaje del presentador casi seguramente se diluirá o se
perderá.
Pensar visualmente. Por su propia naturaleza, los proyectos de diseño invitan al
pensamiento visual. Diseños a menudo comienzan como bocetos, los análisis a menudo
comienzan con diagramas de cuerpo libre o de circuito, y planes Para realizar un diseño
involucra gráficos como los árboles de objetivos y el desglose del trabajo, estructuras Así como
los diseñadores a menudo encuentran que los enfoques visuales son útiles para ellos, las
audiencias Son ayudados por el uso juicioso de la representación visual de la información.
Estos pueden ir desde Las herramientas de diseño discutidas a lo largo de este libro, para
dibujos o ensamblajes detallados. Dibujos, diagramas de flujo y dibujos animados. Incluso las
mesas presentan una oportunidad para un diseño. Equipo para concentrar la atención en
hechos o datos críticos. Dadas las enormes capacidades de software de procesamiento de
textos y gráficos de presentación, no hay excusa para que un equipo no use Ayudas visuales en
sus informes y presentaciones. Por otro lado, un equipo no debe permitir que sus Las
capacidades de los gráficos para seducirlos a nublar sus diapositivas con fondos artísticos. Eso
hace que las palabras sean ilegibles. La clave del éxito aquí, como sucede con las palabras, es
conocer su propósito y su audiencia, y utilizar su medio de forma adecuada.
¡ E s cr
crib
ibe
e étic
éticam
amente!
ente! Los diseñadores a menudo invierten en las elecciones de
diseño que hacen, En tiempo, esfuerzo e incluso valores. Por lo tanto, no es sorprendente que
haya tentaciones de presentar diseños u otros resultados técnicos de manera que no solo
muestren lo que es favorable, sino también Eso también suprime los datos o problemas
desfavorables. Los diseñadores éticos resisten esta tentación y Presentar los hechos de
manera completa y precisa. Esto significa que todos los resultados o resultados de las pruebas,
incluso aquellos Que no sean favorables, se presentan y discuten. Las presentaciones éticas
también describen Honestamente y directamente cualquier limitación de un diseño. Además,
también es importante dar plena Crédito a otros, como autores o investigadores anteriores,
cuando sea necesario. (Recuérdalo esta discusión de los siete principios comenzó con un
reconocimiento a su creador, Thomas Pearsall, y que cada capítulo del libro termina con
referencias y citas.)
11.2 PRESENTACIONES ORALES: DICHO A LA MUCHACHA QUE SE HA HECHO
La mayoría de los proyectos de diseño requieren una serie de presentaciones tanto formales
como informales para los clientes, Usuarios y revisores técnicos. Dichas presentaciones podrán
realizarse antes de la adjudicación de un Contrato para realizar el trabajo de diseño, tal vez
centrándose en la capacidad del equipo para comprender y hacer El trabajo con la esperanza
de ganar el contrato en una adquisición competitiva. Durante el proyecto, se puede solicitar al
equipo que presente su comprensión del proyecto (por ejemplo, el necesidades del cliente y las
funciones del artefacto), las alternativas consideradas y las el plan del equipo para seleccionar
uno, o simplemente su progreso hacia la finalización del proyecto. Después el equipo ha
seleccionado una alternativa de diseño, a menudo se le pide al equipo que realice una Revisión
del diseño ante una audiencia técnica para evaluar el diseño, identificar posibles problemas, y
sugerir soluciones o enfoques alternativos. Al final de un proyecto, los equipos de diseño
usualmente informar sobre el proyecto general al cliente y a otras partes interesadas y partes
interesadas.
Debido a la variedad de presentaciones y sesiones informativas que un equipo puede ser
llamado Para hacer, es imposible examinar cada uno de ellos en detalle. Sin embargo, hay
elementos clave comunes a la mayoría de ellos. Entre las principales se encuentran las
necesidades para identificar a la audiencia, esbozar la presentación, desarrollar materiales de
apoyo apropiados y practicar la presentación.
11.2.1 Conociendo a la audiencia: ¿Quién escucha?
Informes de diseño y presentaciones se dan a muchos tipos de audiencias. Considera el nuevo
envase para bebidas cuyo diseño comenzamos en el Capítulo 3. Es posible que nuestro trabajo
de diseño tenga que ser presentado a los gerentes de logística que están preocupados por la
forma en que se enviarán los contenedores A almacenes en todo el país. El departamento de
marketing, preocupado por establecer Identidad de marca con el diseño, puede que desee
conocer nuestras alternativas de diseño. Similar, Los gerentes de manufactura querrán ser
informados sobre cualquier necesidad especial de producción. Por lo tanto, un equipo que
planea una sesión informativa debe considerar factores tales como diferentes niveles de interés,
Comprensión y habilidad técnica, así como el tiempo disponible. Podemos asumir que la
mayoría los asistentes a una reunión están interesados en al menos algún aspecto de un
proyecto, pero generalmente es Es cierto que la mayoría solo está interesada en las
dimensiones particulares de ese proyecto. Un equipo usualmente puede Identifique dichos
intereses y otras dimensiones simplemente preguntando al organizador de la reunión.
Una vez que el público ha sido identificado, un equipo puede adaptar su presentación
a ese audiencia. Al igual que con otros entregables, la presentación debe ser organizada
adecuadamente y estructurado: el primer paso es articular un esquema aproximado; el segundo
es formular un esquema detallado y el tercero es preparar los materiales de apoyo adecuados,
como visual Ayudas o modelos físicos.
11.2.2 El esquema de la presentación
Al igual que con un informe, una presentación debe tener una estructura clara. Logramos esta
estructura al desarrollando un esquema aproximado. Esta estructura de presentación y
organización, que debe ser lógico y comprensible, orienta la preparación del diálogo y la
discusión de apoyo. Y como una presentación de diseño no es ni una película ni una novela, no
debería tener una “Final sorpresa”. Un esquema de presentación de muestra incluiría los
siguientes elementos:
Una diapositiva de título que identifica al cliente (s), el proyecto y el equipo de diseño o
Organización responsable del trabajo que se presenta. Esta diapositiva debe incluir
logotipos de la empresa.


Una
hoja de ruta
paraEsto
la presentación
muestra
la dirección
en lade
que
La
presentación
tomará.
puede tomarque
la forma
de al
unpúblico
esquema,
un diagrama
flujo,
una imagen grande deslice, y así sucesivamente.












Una declaración de problema, que incluye aspectos destacados de la declaración de
problema revisada que El equipo producido después de la investigación y consulta con
el cliente.
Material de referenci
referencia
a sobre el problema, incluido el trabajo anterior relevante y otros
Materiales desarrollados a través de la investigación en equipo. Se deben incluir
referencias pero Puede ser colocado en una diapositiva al final de la presentación.
Los objetivos clave del cliente y los usuarios se reflejan en el nivel superior o dos de los
árbol de objetivos.
Las restricci
restricciones
ones clave que debe cumplir el diseño.
Funciones que debe realizar el diseño, centradas en funciones básicas y medios para
logrando esas funciones.
Alternativas de diseño, particularm
particularmente
ente aquellas que fueron consideradas en la etapa de
evaluación, Incluyendo diagramas y descripciones de cada uno.
Aspectos destacados del procedimient
procedimiento
o de evaluación y los resultados, incluidas las
métricas clave o Objetivos que influyen mucho en el resultado.
El diseño seleccionado, explicando por qué se eligió este diseño.
Características
Característ
icas del diseño, destacando aspectos que lo hacen superior a otras
alternativas. y cualquier novela o características únicas.
Pruebas de prueba de concepto, especialmente para una audiencia de profesionales
técnicos para a quien esto probablemente sea de gran interés.
Una
delo prototipo,
asumiendo
que ser
se apropiadas
desarrolló un
prototipo y que Se
puededemostración
mostrar. Video
fotos fijas también
pueden
aquí.
Conclusión (s), incluida la identific
identificación
ación de cualquier trabajo futuro que queda por ser
Hecho, o sugerido mejoras al diseño.
Es posible que no siempre haya tiempo suficiente para incluir todos estos elementos
en una charla o presentación, por lo que es posible que tengamos que excluir algunos de ellos.
Esta decisión también dependerá de menos en parte sobre la naturaleza de la audiencia.
Una vez que se ha articulado el esquema general, también debemos desarrollar una
Esquema de la presentación. Esto es importante para asegurar que todos en el equipo Entiende
cada punto que se hace, a lo largo de la presentación. Un esquema de presentación También
nos ayuda a desarrollar viñetas correspondientes o entradas similares en nuestras diapositivas
porque la diapositiva Las viñetas generalmente corresponden a entradas en el esquema
detallado.
La preparación de un esquema detallado para la presentación puede parecer una gran
cantidad de trabajo. Los miembros del equipo con experiencia en hablar en público pueden
resistirse a tales tareas, muy probablemente porque ya han internalizado un método similar de
preparación. Sin embargo, dado que las presentaciones representan a todo el equipo, cada
miembro de un equipo debe revisar la estructura y los detalles de sus presentaciones, así como
el esquema detallado requerido por tales revisiones.
11.2.3 Las presentaciones son eventos visuales
Al igual que un equipo necesita
necesita conocer
conocer a su público,
público, también debe
debe tratar de conocer
conocer el entorno
entorno
en el que Se hará la presentación. Algunas habitaciones soportarán ciertos tipos de ayudas
visuales, mientras que otros no lo harán. En las primeras etapas de la planificación de la
presentación, el equipo de diseño debe averiguar qué dispositivos (por ejemplo, proyectores,
conexiones de computadora, proyectores, y pizarras blancas) están disponibles y la
configuración general de la sala en la que se estar presentando Esto incluye su tamaño y
capacidad, iluminación, asientos y otros factores. Incluso si se dice que un dispositivo o
configuración en particular está disponible, siempre es aconsejable llevar copias de seguridad
(por ejemplo, archivos en unidades, transparencias, copias impresas) para hacer una copia de
seguridad de una presentación de diapositivas. Hay otros consejos y sugerencias para tener en
cuenta sobre las ayudas visuales, que incluyen:
Limite el número de diapositivas. Una estimación razonable de la tasa de
de diapositivas a
la que se deslizan Se puede cubrir es de 1 a 2 diapositivas por minuto. Si se planean
demasiadas diapositivas, el presentador (es) Terminará corriendo a través de las
diapositivas con la esperanza de terminar. Esto hace que para un lejos peor charla que
una selección más pequeña sabiamente utilizada.
Asegúrate de presentarte a ti mismo ya tus compañeros de equipo en la diapositiva del
título. Este es también un tiempo apropiado para una breve descripción general del
proyecto y el reconocimiento del cliente. Los oradores sin experiencia a menudo tienen
la tendencia de mostrar la diapositiva del título y seguir adelante, en lugar de utilizarlo
como una oportunidad para presentar el proyecto y las personas involucrado.
Tenga cuidado con el "desorden". Las diapositivas deben usarse para resaltar los puntos
clave; no son un Sustituto directo del razonamiento del informe final. El orador debe ser
capaz de expandir sobre los puntos en las diapositivas.
Haz puntos de forma clara, directa y sencilla. Las diapositivas que son demasiado
llamativas o inteligentes tienden a restar valor a una presentación.
Usa el color con habilidad. Los paquetes actuales basados en computadora soportan
muchos colores y fuentes, pero sus valores predeterminados son a menudo bastante
apropiados. Además, evite chocar colores en presentaciones profesionales, y asegúrese





de tener endecuenta
que algunos
las combinaciones son difíciles de leer para los
miembros
la audiencia
que soncolores
daltónicos.
Usa la animación apropiadamente. Un video animado de la función de tu diseño podría.
ser muy informativo, mientras que el texto que vuela desde los bordes de la diapositiva
puede que no.
No reproduzca herramientas de diseño completas (por ejemplo, árboles de objetivos,
grandes gráficos morfos) para describir los resultados del proceso de diseño, ya que
probablemente serán demasiado pequeños para leer. En su lugar, resalte los puntos
seleccionados de los resultados y refiera a la audiencia a un Informe para obtener
información más detallada.
Considere cuidadosamente el tamaño y la distancia de la audiencia si las imágenes de
los dibujos de diseño están siendo mostrados. Muchos dibujos de líneas son difíciles de
mostrar y, a menudo, aún más difíciles de ver e interpretar en habitaciones grandes.
Recuerde que las audiencias tienden a leer las ayudas visuales cuando un orador está



hablando,
por(ylomás
que elegantes)
no Necesitoenleer
citar esasporque
diapositivas.
Laspara
ayudas
visuales
pueden ser
más simples
su ocontenido
están ahí
reforzar
al hablante,
en
lugar de al revés
11.2.4 La práctica hace la perfección, tal vez. . .
Los presentadores y discursantes suelen ser eficaces porque tienen una amplia experiencia.
Han dado muchos discursos y hecho muchas presentaciones, como resultado de lo cual Han
identificado estilos y enfoques que funcionan bien para ellos. Los equipos de diseño no pueden
conjurar crear o crear esa experiencia del mundo real, pero pueden practicar una presentación
con la frecuencia suficiente Para ganar algo de la confianza que la experiencia genera. Para ser
efectivos, los hablantes típicamente necesidad de practicar sus partes en una presentación
solo, luego frente a otros, incluso antes una audiencia con al menos algunas personas que no
están familiarizadas con el tema.
Otro para
elemento
importante
la de
presentación
efectiva es tiene
usar palabras
y frases
que
Son naturales
el hablante.
Cadadeuno
nosotros normalmente
una manera
de hablar
cotidiana con que nos sentimos cómodos. Al desarrollar un estilo de habla, sin embargo,
tenemos que mantenernos en Ten en cuenta que, en última instancia, queremos hablar con un
público en su idioma y que queremos Mantener un tono profesional. Por lo tanto, cuando se
practica solo, es útil para un presentador probar diciendo los puntos clave de varias maneras
diferentes como un medio para identificar y adoptar nuevos patrones del habla. Luego, a
medida que encontramos algunos estilos nuevos que funcionan, debemos repetirlos a menudo
suficiente para sentir algo de propiedad.
Las sesiones de práctica, ya sean solitarias o con otros, deben ser cronometradas y
hechas bajo Condiciones que se acercan lo más posible al entorno real. Oradores inexpertos
Por lo general, tienen puntos de vista poco realistas sobre la duración de su conversación, y
también tienen problemas establecer el ritmo correcto, ir demasiado rápido o demasiado lento.
Por lo tanto, la sincronización de la presentación, incluso configurar un reloj frente al
presentador, puede ser muy útil. Si diapositivas (o transparencias o una computadora) se
utilizarán en la presentación real, luego diapositivas (o transparencias o una ordenador) debe
ser utilizado en la práctica.
El equipo debe decidir por adelantado cómo manejar las preguntas que puedan surgir.
Esta debe ser discutido con el cliente o el patrocinador de la presentación antes de que el
equipo haya Terminé de practicar. Hay varias opciones disponibles para manejar las preguntas
que están durante una charla, incluso aplazarlas hasta el final de la charla, responderlas a
medida que surgir, o limitar las preguntas durante la presentación a aclaraciones de los hechos
mientras se aplaza otros hasta más tarde. La naturaleza de la presentación y la audiencia
determinarán cuál de estos son los más apropiados, pero se debe informar a la audiencia sobre
esa elección al comienzo de la presentación. Al responder a las preguntas, a menudo es útil
que un orador repita Pregunta, particularmente cuando hay una gran audiencia presente o si la
pregunta no está clara. El presentador o el líder del equipo deben remitir las preguntas a los
miembros apropiados del equipo para respuestas Si una pregunta no está clara, el equipo debe
tratar de aclararla antes de intentar contestarlo. Y al igual que con la presentación en sí, el
equipo debe practicar el manejo de las preguntas que piensa que podría surgir. Es importante
tener una estrategia para manejar preguntas tales que El equipo no se habla o se corrige
mientras responde preguntas.
Mientras practica su presentación, un equipo debe prepararse para las preguntas de
su audiencia por:
generando una lista de preguntas que puedan surgir, y sus respuestas;
preparar materiales de apoyo para los puntos que probablemente surjan (por ejemplo,
diapositivas de respaldo) que pueden incluir resultados de computadora, gráficos
estadísticos y otros datos que pueden ser necesario para responder a las preguntas
anticipadas); y
preparándose para decir "No sé" o "No lo consideramos". Esto es muy importante: Un
equipo, es decir, ser atrapado pretendiendo saber, ha socavado su credibilidad y invitó
grave vergüenza.



Una nota final sobre la selección de altavoces está en orden. Dependiendo de la
naturaleza de la presentación y el proyecto, un equipo puede querer que todos los miembros
hablen (por ejemplo, para cumplir con un requisito del curso); puede querer animar a los
miembros menos experimentados a hablar para ganar experiencia y confianza; o puede querer
aprovechar su más hábil y miembros seguros Al igual que con muchas de las decisiones de
presentación, elegir un "bateo orden "dependerá de las circunstancias que rodean la
presentación. Esto significa que, como con todos los otros asuntos que hemos tratado, un
equipo debe considerar cuidadosamente y Decidir conscientemente su orden de habla.
11.2.5 Revisiones de diseño
Una revisión de diseño es un tipo único de presentación, muy diferente de todos los demás que
una Es probable que el equipo de diseño lo haga. También es particularmente desafiante y útil
para el equipo. Como tales, algunos puntos sobre revisiones de diseño son dignos de mención.
La revisión de diseño suele ser una reunión larga en la que el equipo presenta sus opciones de
diseño en detalle a una audiencia de profesionales técnicos que están allí para evaluar el
diseño, elevar preguntas, y ofrecer sugerencias. La revisión pretende ser una exploración
completa y franca de la diseño, y debe exponer las implicaciones de resolver el problema de
diseño en cuestión o incluso de creación de newones. La revisión de diseño atípico consistirá
en una sesión informativa del equipo sobre la naturaleza del problema que se está abordando,
seguido de una extensa presentación de la solución propuesta.
En los casos de artefactos, el equipo a menudo presentará un conjunto organizado de
dibujos o bocetos que permite a su audiencia comprender y cuestionar las opciones de diseño
del equipo. En algunos casos, estos Los materiales pueden ser proporcionados a los asistentes
con antelación. Una revisión del diseño es a menudo la mejor oportunidad que el equipo tendrá
para obtener el Atención indivisa de profesionales sobre su proyecto de diseño. También es
preocupante para el equipo de diseño, ya que a sus miembros se les puede pedir que defiendan
su diseño y que respondan preguntas Por lo tanto, una revisión del diseño ofrece tanto un
desafío como una oportunidad para el equipo dándole la oportunidad de mostrar sus
conocimientos técnicos y sus habilidades en conflictos constructivos. Las preguntas y los
problemas técnicos deben explorarse completamente en un entorno franco y positivo. A
beneficiarse de la revisión del diseño, el equipo debe intentar resistir la actitud defensiva natural
que Viene de tener su trabajo cuestionado y desafiado. En muchos casos el equipo puede
responder. Las preguntas planteadas, pero a veces no pueden. Dependiendo de la naturaleza
de la reunión, El equipo puede recurrir a la experiencia de todos los participantes para sugerir
nuevas formas de enmarcar El problema o incluso el diseño en sí.
No en vano, tales revisiones pueden durar varias horas, o incluso un día o dos. Uno
Una decisión importante para el equipo es determinar, durante la revisión, cuándo un asunto ha
sido Cubierto adecuadamente y seguir adelante. Este es un verdadero desafío, ya que hay un
natural La tentación de avanzar rápidamente si la discusión sugiere que se debe cambiar un
diseño. en formas que el equipo no le gusta. Puede haber una tentación similar si el equipo
siente que Los participantes de la revisión no han “escuchado” realmente el punto de vista del
equipo. Es importante resistir ambos impulsos: la gestión del tiempo no debe convertirse en una
cubierta para esconderse de las críticas o Puntos de elaboración.
Un último punto sobre las revisiones de diseño es la necesidad de recordar que el conflicto en el
reino Las ideas son generalmente constructivas, mientras que la crítica orientada a la
personalidad es destructiva. Dado el calor y la luz que a veces surgen en las revisiones de
diseño, líderes de equipo y miembros del equipo (así como los miembros de la audiencia)
deben mantener continuamente el enfoque de la revisión en El diseño, y no en los diseñadores.
11.3 EL INFORME DEL PROYECTO: ESCRIBIR PARA EL CLIENTE, NO PARA LA
HISTORIA
El propósito habitual de un informe final o de proyecto es comunicarse con el cliente en
términos que asegurar la aceptación del cliente de las opciones de diseño de un equipo. Los
intereses del cliente. Exigir una presentación clara del problema de diseño, incluidos los análisis
de las necesidades que deben las alternativas consideradas, las bases sobre las cuales se
tomaron las decisiones y, por supuesto, Las decisiones que se tomaron. Los resultados deben
resumirse de forma clara, comprensible. idioma. Los materiales altamente detallados o técnicos
a menudo se colocan en los apéndices al final del informe, con el fin de apoyar la claridad. De
hecho, no es inusual (y en grandes obras públicas proyectos es la norma) para todos los
materiales técnicos y otros materiales de apoyo que se moverán a Volúmenes separados. Esto
es especialmente
importante
el cliente
y las
partes interesadas No son
ingenieros
o gerentes
técnicos,cuando
sino tal vez
miembros
deprincipales
la general. público.
El proceso de redacción de un informe final, como gran parte del diseño, se administra
mejor y Controlado con un enfoque estructurado. El proceso de diseño y redacción de informes
son sorprendentemente Similares, especialmente en sus primeras etapas conceptuales. Al igual
que con el proceso de diseño, la estructura es No pretende desplazar la iniciativa o la
creatividad. Más bien, encontramos que la estructura nos ayuda a aprender. Cómo crear un
informe organizado de nuestros resultados de diseño. Un proceso estructurado que un diseño.
El equipo que podría seguir incluiría los siguientes pasos:
Determinar el propósito y la audiencia del informe técnico;
Construir un esquema general de la estructura general del informe;
Revisar ese esquema dentro del equipo y con los gerentes del equipo o, en caso de una
Proyecto académico, con el consejero docente;
Construir un esquema de oraciones temáticas (TSO) y revisarlo dentro del equipo;
distribuye tareas de escritura individuales y ensambla, escribe y edita una inicial
borrador;
Solicitar revisiones del borrador inicial a los gerentes y asesores;
Revisar y reescribi
reescribirr el borrador inicial para responder a las revisiones; y
Prepare la versión final del
del informe y preséntela al cliente.
Ahora discutimos
discutimos estos
estos pasos con mayor detalle.
detalle.







11.3.1 El propósito y la audiencia para el informe final
Ya hemos discutido la determinación del propósito y la audiencia del informe en general
condiciones. Varios puntos deben tenerse en cuenta en el caso de un informe final. Lo primero
es enlace
que el del
informe
probablemente
seaequipo
leído ha
porestado
un público
mucho más
que simplemente
el
cliente
con quien el El
interactuando.
A amplio
este respecto,
el equipo
debe determinar si la Los intereses y niveles de conocimiento técnico del enlace son
representativos de la audiencia de El informe final. El enlace puede ser capaz de guiar al equipo
a una mejor comprensión de los lectores esperados, y pueden resaltar temas de particular
preocupación.
Otro elemento importante aquí es que el equipo entienda lo que el informe El
destinatario espera hacer con la información en el informe final. Si, por ejemplo, la intención de
El proyecto consistía en crear un gran número de alternativas de diseño conceptual, el público
es probable que desee ver una presentación completa del espacio de diseño que se exploró. Si,
en el Por otra parte, el cliente simplemente quería una solución a un problema particular, son
mucho más Es probable que desee ver qué tan bien la alternativa seleccionada satisface la
necesidad especificada.
Un informe de proyecto a menudo tiene diferentes audiencias, en cuyo caso el equipo
Hay
organizar
la información
satisfacerocada
unorequerir
de estosuna
grupos
objetivo.
puede
incluirque
usar
suplementos
técnicospara
o apéndices,
puede
estructura
queEsto
comienza
con Lenguaje y conceptos, y luego explora estos conceptos en subsecciones técnicas. Los
equipo, sin embargo, debe escribir claramente y bien para cada audiencia, independientemente
de la Principio organizacional seleccionado.
11.3.2 El esquema aproximado: estructuración del informe final
Sería una tontería comenzar a construir una casa o un edificio de oficinas sin analizar primero el
Estructura en construcción y organización de un proceso constructivo. Sin embargo, muchas
personas se sientan a preparar un informe técnico y comenzar a escribir de inmediato, sin tratar
de exponerlo en avanzar todas las ideas y problemas que deben abordarse, y sin tener en
cuenta cómo estas ideas y problemas se relacionan entre sí. Un resultado de dicha redacción
de informes no planificados es que el informe se convierta en un historial del proyecto, o peor
aún,
suenaluego
comohicimos
un Ensayo
de verano:
Primero
hablamos
cliente, luego fuimos
la
biblioteca,
Investigación,
luego
hicimos
pruebas,con
y asíel sucesivamente.
Si bienalos
informes técnicos pueden no ser tan complejos como Los edificios o aviones de gran altura, sin
embargo, son demasiado complicados para escribirlos como Narrativas simples o cronologías.
Los informes deben ser planeados.
El primer paso para redactar un buen informe de proyecto es construir un esquema aproximado
que establezca la estructura general del informe. Es decir, identificamos las secciones
principales en las que se encuentra el informe divididos, que típicamente son:
Resumen;
Resumen ejecutivo
Introducción y resumen;
Declaración del problema y definición o encuadre del problema, incluido el trabajo
anterior relevante o la investigación;
Se consideran alternativas de diseño;
Evaluación de alternativas de diseño y bases para
para la selección del diseño;
Resultados del análisis de alternativas y selección de diseño;
Materiales de apoyo, a menudo establecidos en los apéndices, incluyendo;
Dibujos y detalles;
Especificaciones
Especificac
iones de fabricación;
Cálculos de apoyo o resultados de modelado; y
Otros materiales que el cliente pueda requerir.
Este esquema parece un índice de contenidos, como debería ser, porque un informe
final de un El proyecto de ingeniería o diseño debe organizarse para que un lector pueda acudir












a cualquier Sección y verlo como un documento independiente claro y coherente. No es que
pensemos cosas debe ser sacado de contexto Más bien, es que esperamos que cada sección
principal de un informe tener sentido por sí mismo; es decir, debería contar una historia
completa sobre algún aspecto de la Proyecto de diseño y sus resultados.
¿Cuándo debemos preparar un esquema aproximado? De hecho, ¿cuándo deberíamos escribir
nuestra final? ¿informe? Es evidente que no podemos escribir un informe final hasta que
hayamos completado nuestro trabajo y Identificado y articulado un diseño final. Sin embargo,
puede ser muy útil desarrollar una Estructura general para el informe final al inicio del proyecto.
Entonces podemos rastrear y apropiadamente archivar o etiquetar documentos clave del
proyecto (por ejemplo, memorandos de investigación, dibujos y árboles de objetivos) según
dónde y si su contenido aparecería en el informe final. Al pensar en el informe desde el principio
también se enfoca en pensar en los entregables de un proyecto, es decir, aquellos artículos que
un equipo está fletado o contratado para entregar a su cliente durante el proyecto. Podemos
encontrar que las etapas finales o el final del proyecto son mucho menos estresantes Si
hubiéramos organizado nuestro informe final desde el principio, simplemente porque habrá
menos minutos de última hora cosas para identificar, crear y editar para su inserción en el
informe final.
11.3.3 El esquema de la oración del tema: cada entrada representa un párrafo
Una regla fundamental de escritura establece que cada párrafo de una pieza debe tener un
tema oración que indique la intención o tesis de ese párrafo. Una vez que el esbozo de un
informe ha sido establecido, por lo general es bastante útil construir un tema correspondiente y
detallado esquema de oraciones (TSO) que identifica los temas o temas que, colectivamente,
conforman el informe. Por lo tanto, si un tema se identifica mediante una entrada en el TSO,
podemos suponer que hay un párrafo en el que se trata ese tema.
El TSO nos permite seguir la lógica del argumento o historia y evaluar la la integridad
de cada sección que se está redactando, así como del informe en su conjunto. Suponer solo
hay una entrada en un TSO para algo que consideramos importante, digamos, el Evaluación de
alternativas. Una implicación de esto es que el informe final tendrá una sola Párrafo dedicado a
este tema. Dado que la evaluación de alternativas es un tema central en diseño, es muy
probable que haya entradas sobre una serie de aspectos, incluida la métricas y métodos de
evaluación, los resultados de la evaluación, los conocimientos clave aprendidos de la
evaluación, la interpretación de los resultados numéricos (especialmente para las alternativas
calificadas de cerca), y el resultado del proceso. Por lo tanto, un examen rápido de un TSO nos
muestra que un El informe propuesto no va a abordar todas las cuestiones que debería.
Por el mismo motivo, los TSO ayudan a identificar las referencias cruzadas adecuadas
que deben ser realizados entre subsecciones y secciones, ya que diferentes aspectos de la
misma idea o tema son Dirigido en diferentes contextos. El formato de un TSO también hace
que sea más fácil de eliminar Duplicación innecesaria porque es mucho más fácil detectar
temas o ideas repetidas. En la sección 11.4 Mostraremos ejemplos que demuestran algunos de
estos puntos.
Es difícil escribir de esta manera, pero los TSO proporcionan una serie de ventajas a
un diseño equipo. Primero, un TSO obliga al equipo a acordar los temas que se tratarán en
cada sección. Eso rápidamente queda claro si una sección es demasiado corta para el material,
o si uno de los coautores (o miembros del equipo) está "cazando furtivamente" en otra sección
que se acordó en el esquema general. En segundo lugar, un buen TSO facilita que los
miembros del equipo se hagan cargo el uno del otro si surge algo para evitar que un "escritor
designado" escriba realmente. Por ejemplo, un la integrante del equipo puede encontrar de
repente que el prototipo no funciona según lo planeado y que ella necesita para hacer un poco
más de trabajo en él. Los TSO también hacen la vida más fácil para el editor de informes del
equipo (ver la siguiente sección) para comenzar a desarrollar y utilizar una sola voz.
Finalmente, a pesar de nuestra definición de la abreviatura TSO, las entradas en un
TSO Realmente no tienen que ser oraciones gramaticalmente completas. Sin embargo,
deberían ser Completa lo suficiente como para que su contenido sea claro e inequívoco.
11.3.4 El primer borrador: convertir varias voces en una
Una ventaja de un esquema general y un esquema de oración temática es que su estructura
permite Los miembros de los equipos se escriben en paralelo o simultáneamente. Sin embargo,
esta ventaja viene en un precio, sobre todo el de acorralar los esfuerzos de varios escritores en
un solo, claro, documento coherente. En pocas palabras, cuantos más escritores, mayor es la
necesidad de un solo editor autorizado Por lo tanto, un miembro del equipo debe disfrutar de los
derechos, privilegios, y responsabilidades relacionadas con ser el editor. Además, el equipo
debe designar un editor tan pronto como comience la planificación del informe, ojalá en o cerca
del inicio de la proyecto.
La función del editor es garantizar que el informe fluya continuamente, sea coherente y Exacto,
y habla en una sola voz. La continuidad significa que los temas y las secciones siguen una
Secuencia lógica que refleja la estructura de las ideas en el esbozo y el TSO. La coherencia
significa que el informe utiliza terminología, abreviaturas y acrónimos comunes. notación,
unidades, estilos de razonamiento similares, etc., a lo largo del informe y todos sus apéndices
También significa, por ejemplo, que el árbol de objetivos del equipo, la comparación por pares
El gráfico y la matriz de evaluación tienen todos los mismos elementos; Si no, las discrepancias
deben ser Notado explícitamente y explicado.
La precisión requiere que los cálculos, experimentos, mediciones u otros aspectos
técnicos El trabajo se realiza y se reporta a los estándares profesionales apropiados y al mejor
nivel actual. Practicas Tales estándares y prácticas a menudo se especifican en contratos entre
un diseño y equipo y su cliente (s). Por lo general, establecen que los resultados y conclusiones
declarados deben ser apoyados por el trabajo previo del equipo. La exactitud, así como la
honestidad intelectual, también requieren Que los informes técnicos no hacen reclamos no
soportados.
menudo
hay no
unasetentación
en un los
finales del proyecto para agregar
a un informeAfinal
algo que
hizo realmente
bienmomentos
o completamente.
La voz o el estilo de un informe refleja la forma en que un informe "habla" al lector, en formas
muy similares a cómo las personas se hablan literalmente entre sí. Es esencial que un El
informe técnico habla con una sola voz, y garantiza que una sola voz sea uno de los Los
deberes más importantes del editor. Este mandato tiene varias facetas, la primera de las cuales
es que el informe debe leerse (o “sonar”) como si lo hubier a escrito una persona, incluso
cuando sus secciones Fueron escritos por miembros de un equipo muy grande. El presidente
de los Estados Unidos suena Como la misma persona familiar, incluso cuando se usan varios
escritores de discursos. Del mismo modo, un Informe técnico debe leer en una sola voz.
Además, esa voz debería ser normalmente Más formal e impersonal que la voz de este libro.
Los informes técnicos no son personales. Documentos, por lo que no deben sonar demasiado
familiares o idiosincrásicos. Y es importante que la voz del informe sea la misma, desde el
resumen de apertura hasta el cierre Conclusiones, y hasta el último apéndice.
Claramente, hay problemas serios para la dinámica del equipo del proceso de escritura. Equipo
los miembros tienen que sentirse cómodos entregando el control de las piezas que han escrito,
y Tiene que estar dispuesto a dejar que el editor haga su trabajo. Discutiremos aspectos de la
dinámica del equipo. de redacción de informes en el capítulo 15.
11.3.5 El Informe Final Final: Listo para el Prime Time
Un buen proceso de revisión garantiza que un informe final borrador obtenga una
reconsideración reflexiva y revisión significativa. Los borradores de informes se benefician de
lecturas y revisiones cuidadosas por equipo miembros, gerentes, representantes de clientes o
enlaces, consejeros de la facultad, así como por Personas que no tienen conexión con el
proyecto. Esto significa que cuando estamos tratando de envolver En nuestro informe del
proyecto, debemos incorporar las sugerencias de los revisores en un informe final de alta
calidad documento. Hay algunos puntos más a tener en cuenta.
Un informe final debe ser hecho profesionalmente y pulido. Esto no quiere decir que
necesita cubiertas brillantes, gráficos y tipos de fantasía, y un enlace costoso. En cambio,
significa que el informe esté claramente organizado, sea fácil de leer y entender, y que sus
gráficos o las figuras también son claras y de fácil interpretación. El informe también debe ser
reproducible. Calidad, ya que es muy probable que se fotocopie y distribuya dentro del cliente
organización, así como a otras personas, grupos o agencias.
También debemos tener en cuenta que un informe puede ir a una audiencia muy
diversa, no simplemente a los compañeros. Así, mientras el editor necesita asegurarse de que
el informe habla con un solo voz a un público anticipado, debe intentar todo lo posible para
garantizar que la El informe puede ser leído y comprendido por lectores que pueden tener
diferentes niveles de habilidad o Antecedentes que el equipo de diseño o su cliente. Además,
un resumen ejecutivo es una forma de dirigirse a los lectores que pueden no tener el tiempo o el
interés de leer todos los detalles de Todo el proyecto.
Finalmente, el informe final será leído y utilizado por el (los) cliente (s), quienes, uno
espera, adoptarán El diseño del equipo. Esto significa que el informe, incluidos los apéndices y
materiales, es lo suficientemente detallado y completo para estar solo como la documentación
final del trabajo realizado.
11.4 ELEMENTOS DEL INFORME FINAL PARA EL APOYO A DANBURYARM
Como se requiere en la mayoría de los proyectos de diseño, los equipos de estudiantes
responsables del soporte de brazos El diseño de la Escuela Danbury informó sus resultados en
forma de informes finales y orales presentaciones En esta sección analizaremos brevemente
algunos de los productos de trabajo intermedios asociados con sus informes para obtener más
información sobre algunos de los "hacer y no hacer" discutido en la Sección 11.3.
11.4.1 Esquemas generales de dos informes de proyectos
Los dos equipos que hemos seguido prepararon un esquema aproximado como primer paso
para el diseño. la estructura del informe. Las tablas 11.1 y 11.2, respectivamente, muestran los
contornos aproximados desarrollados. por los equipos A y B y son similares, pero diferentes.
Equipo A, por ejemplo, dedicado. Varias secciones para justificar su diseño final, mientras que
el equipo B se organizó en torno al proceso.
TABLA 11.1 El bosquejo del equipo A de soporte de brazos de Danbury. El esquema
aproximado debe mostrar el estructura general del informe de manera que permita a los
miembros del equipo dividir el trabajo con poco o No hay duplicación involuntaria. La
estructura también debe proceder de una manera clara y lógica. Hace ¿Para este
informe?
I. Introducción
II. Descripción de la definición del problema
a. Planteamiento del problema
b. Objetivos y limitaciones de diseño.
III. Generación de alternativas de diseño.
a. Carta morfológica segundo.
b. Descripción de alternativas de diseño.
c. Descripción de los subcomponentes
IV. Proceso de selección de diseño
a. Descripción de métricas
b. Aplicación de métricas
V. diseño final
a. Descripción detallada
b. Detalles de prototipo
VI. Probando el diseño
VII. Conclusiones
a. Fortalezas y debilidades del diseño final.
b. Sugerencias para un prototipo más avanzado.
c. Recomendaciones al cliente.
VIII. Referencias
Apéndice:
Apéndic
e: Estructura
Estructura de desglose
desglose del trabajo.
Apéndice:
Apéndic
e: Cuadro de comparación
comparación por pares
TABLA 11.2 El bosquejo del equipo B de soporte de brazo de Danbury. Al igual que con
el esquema presentado en En la Tabla 11.1, este esquema también muestra la estructura
general, y está claro que el informe se centra en Informe de pruebas detalladas y
evaluación del diseño elegido.
Introducción
I. declaración del problema
II. Información de fondo sobre la parálisis cerebral, motivación para el proyecto.
III. Plan de diseño
a. Estructura de desglose del trabajo
b. Definición de objetivos y restricci
restricciones,
ones, incluyendo el árbol de objetivos.
c. Definición de funciones y medios, carta morfológica.
IV. Investigación de diseño
a. Resumen de dispositivos actualmente disponibles
b. Evaluación de estos dispositivos para la idoneidad en este proyecto.
V. Descripción y evaluación de alternativas de diseño.
a. Detalles
dibujos
deentre
cadadiseños.
alternativa.
b.
Métricas ypara
elegir
VI. Diseño final
a. Descripción detallada de la alternativa elegida.
b. Descripción del prototipo y cómo funciona.
VII. Probando el diseño
a. Descripción de tres sesiones de prueba
prueba en Danbury
b. Conclusiones y refinamientos de diseño basados en pruebas.
VIII. Evaluación de diseño
a. Consideración de restriccio
restricciones
nes
b. Que tan bien el diseño cumple con los objetivos.
c. Análisis funcional
d. Detalles sobre los cambios de diseño propuestos basados en pruebas y evaluación
IX. Trabajos citados
Apéndice:
Apéndic
e: Estructura
Estructura de desglose
desglose del trabajo.
Apéndice:
Apéndic
e: Investigación
Investigación sobre
sobre los dashpots.
dashpots.
Ambos equipos relegaron bocetos y dibujos a los apéndices, aunque el segundo equipo puso
Instrucciones de construcción en el cuerpo del informe. Esto refleja la libertad que tienen los
equipos para decidir en una estructura adecuada para transmitir sus resultados de diseño. Esta
libertad, sin embargo, no lo hace excúselos de tener un ordenamiento lógico que permita al
lector entender la naturaleza del problema o los beneficios de su solución.
Al observar
observar la estructura
estructura de estos informes finales, también
también vemos
vemos cuánto de cada uno
uno
Podría haber sido escrito durante el curso del proyecto. Ambos equipos utilizaron el diseño
formal herramientas discutidas
discutidas en los Capítulos 3–8 para documentar sus procesos de decisión.
Así, los equipos podría
podría —y debería— haber seguido y organizado sus productos de trabajo para
facilitar La redacción de sus informes finales.
Finalmente, ninguno de los esquemas se traducirá adecuadamente en un informe.
Existen temas que podrían considerarse en más de una sección, y otros no cubiertos en
absoluto. A menos que un equipo siga el esquema con un TSO o algún otro plan detallado, el
primer borrador desu informe final necesitará un alto grado de edición innecesariamente.
11.4.2 ATSO para el soporte de brazo de Danbury
La tabla 11.3 muestra un extracto del esquema de oraciones temáticas preparado por el equipo
B. Aviso que si bien cada entrada no es en sí misma una oración completa, el punto específico
de esa entrada es fácil de ver. En este nivel de detalle, es relativamente fácil identificar puntos
que son: redundante o inadecuadamente cubierto.
El TSO permite al equipo ver no solo lo que se cubrirá dentro de cada sección, sino
también dentro de cada párrafo de la sección. También permite a los miembros del equipo tener
problemas con o Haga sugerencias sobre una sección antes de escribir y se amplían los
esfuerzos de "forjar palabras". Por ejemplo, las definiciones de métricas del equipo B no están
claras y podrían ser cuestionadas por lector (como un profesor o un gerente técnico). También
está claro que las ideas en algunos párrafos individuales podría explicarse mejor si se dividieran
en dos párrafos Tampoco está claro por qué se llamó específicamente la atención a las
definiciones del enlace de restricciones: ¿No surgieron las limitaciones (y los objetivos y la
declaración de problemas revisada) ¿Fuera de las preguntas y discusiones del equipo con el
cliente? En otra parte del informe, el Teamimplies que solo desarrolló la lista de objetivos.
Quizás esto indica la confusión sobre cómo se ejecutó el proceso de diseño, o al menos cómo
se debe informar su ejecución.
TABLA 11.3 Un extracto del TSO para una sección del bosquejo final del informe del
equipo B (mostrado en Tabla 11.2) para el proyecto de soporte de brazos de Danbury
III. Después
Plan de diseño
A.
de aclarar la declaración
de
declaración del problema,
problema, el equipo comenzó
comenzó el proceso
proceso de diseño del
del
dispositivo.
a. Párrafo que describe el enfoque general del diseño.
i. Estructura de desglose del trabajo
ii. Objetivos y restricciones.
iii. Definiendo funciones y medios.
iv. Creación y evaluación de alternativas de diseño.
B. La estructura de desglose del trabajo consiste en las tareas para el proceso de diseño y sus
plazos
C. Para implementar el diseño, el equipo necesitaba definir objetivos y restricciones.
a. Párrafo definiendo objetivos
i. Los objetivos son cosas que uno quiere que el diseño logre.
ii. Los objetivos tienen una jerarquía.
iii. Lista de objetivos clasificados
b. Párrafo sobre la reacción de enlace a la lista de objetivos clasificados
i. Los enlaces agregaron un objetivo y lo calificaron.
c. Párrafo sobre organización de objetivos.
i. Los objetivos se clasifican en tres categorías: funciones de dispositivo principales, fáciles de
usar y características
ii. Objetivos divididos en subobjetivos.
iii. Listado de subobjetivos
iv. Arbol de objetivos
d. Párrafo sobre evaluación de objetivos utilizando métricas.
e. Párrafo que define las restricciones
f. Las restricciones son límites en el diseño.
ii. Lista de restricciones y descripción.
f. Párrafo sobre la entrada de enlace y la reacción a las restricciones
i. Restricciones iniciales
ii. Restricciones agregadas después de la reacción de los enlaces
También notamos que el equipo B ha emitido su proceso como una narrativa histórica, que es
muy muy en desacuerdo con nuestro estilo recomendado. Por ejemplo, la afirmación “Después
de aclarar La declaración del problema, el equipo comenzó el proceso de diseño del dispositivo.
. . "Es un rojo señala que el equipo está documentando el paso del tiempo y los eventos, no la
evolución de un proceso de diseño. Afortunadamente, debido a que el esfuerzo se invirtió en un
TSO, fue relativamente fácil Identificar los cambios necesarios y hacerlos.
11.4.3 El resultado final: El soporte de brazo de Danbury
Los equipos que seguimos trabajando en el proyecto de soporte de brazos de Danbury informes
finales. Los informes de dos equipos eran tan diferentes como sus diseños. Por ejemplo, los
informes fueron, respectivamente, 18 y 61 páginas! También hemos mostrado algunos de sus
dibujos en Las Figuras 9.3 y 9.7, el modelo del equipo B en la Figura 10.1 y el prototipo del
equipo A en la Figura 10.2.
Si bien los dos diseños tienen similitudes obvias, también tienen diferencias claras.
Por ejemplo, sus estructuras de montaje difieren, al igual que su uso de dispositivos de
amortiguación. Estas las diferencias y similitudes no son una sorpresa para los diseñadores o
para los profesores de ingeniería, y No deberían sorprenderte. Como también hemos señalado
anteriormente, el diseño es un final abierto La actividad, es decir, no existe una solución única,
ni siquiera segura, para un problema de diseño. Relación comercial con la incertidumbre que
implica la ausencia de un resultado único y garantizado es la razón Ese diseño es a la vez
desafiante y emocionante. Lo único que es seguro es la satisfacción. y la emoción
experimentada por los diseñadores, clientes y usuarios cuando un buen diseño es logrado
11.5 NOTAS
Sección
11.1:(2001).
Como seAdemás
señala en
texto, los hay
sietevarios
principios
de la
redacción para
técnica
se extraen
de
Pearsall
deelPearsall,
libros
excelentes
respaldar
la
redacción técnica, incluidos Pfeiffer (2001), Stevenson y Whitmore (2002), y el clásico Turabian
(1996). No hay mejor Referencia al uso efectivo de gráficos que Tufte (2001), un clásico que
pertenece a la biblioteca de todos los ingenieros. Sección 11.4: Los resultados finales para el
proyecto de diseño de soporte de brazo Danbury de Attarian et al. (2007) y Best et al. (2007).
PARTE IV
MODELADO DE DISEÑO,
INGENIERIA
ECONOMICA,
Y USO DE
DISEÑO
DISEÑO
CAPÍTULO 12
MODELO MATEMATICO
En diseño
¡Las matemáticas y la física son una parte muy importante del proceso de diseño!
Los MODELOS MATEMÁTICO
MATEMÁTICOS
S son fundamentales para el diseño porque tenemos que poder
Predecir el comportamiento de los dispositivos o sistemas que estamos diseñando. Cada nuevo
avión o edificio, por ejemplo, representa una predicción basada en un modelo de que el avión
volará o el edificio permanecerá sin producir involuntarios, a menudo trágicos, Consecuencias.
Es importante para nosotros preguntar: ¿Cómo creamos modelos matemáticos? ¿Cómo
validamos dichos modelos? ¿Cómo los usamos? Y, ¿hay límites en ¿su uso?
Posiblemente no podamos presentar aquí todos los modelos y técnicas necesarias
para Modelar todos los tipos de diseños que hacen los ingenieros. Sin embargo, podemos
ilustrar algunos puntos principales y “hábitos de pensamiento” al analizar algunos aspectos
mecánicos y básicos muy básicos aparatos eléctrico
eléctricos.
s. En particular, después de discutir
algunos conceptos matemáticos fundamentales. Ideas de modelado, modelaremos un circuito
básico que se encuentra en los autos de juguete eléctricos. y luego analizar y diseñar un
peldaño de escalera.
12.1 ALGUNOS HÁBITOS MATEMÁTICOS DEL PENSAMIENTO PARA MODELAR DISEÑO
Si un cliente desea un dispositivo que ha reducido el consumo de energía como un objetivo (o
un límite de consumo de energía como una restricción), necesitamos tener un modelo de
nuestro diseño para abordar nuestra Preocupaciones del cliente. Del mismo modo, si sabemos
que los usuarios de una escalera serán inestables por un deflexión de un peldaño de más de
0.5 pulg., necesitamos un modelo de la flexión del peldaño para averiguar cómo cumplir eso
como un objetivo (es decir, el movimiento debe ser pequeño) o como un restricción (por
ejemplo, especificando un valor máximo). Cuando hablamos de modelos y modelos, Utilizamos
el modelo tanto como un verbo para denotar la actividad en la que pensamos y hacemos
representaciones de cómo se comportan los dispositivos u objetos de interés; y como un
sustantivo para denotar el Representación de cómo se comportan los dispositivos u objetos de
interés. Esas representaciones pueden ser, en principio, en palabras, dibujos o bocetos,
modelos físicos, programas de computadora o formulaciones matemáticas. Para nuestros
propósitos actuales, nos enfocaremos en representar la Comportamiento y función de los
dispositivos reales en términos matemáticos.
12.1.1 Principios básicos del modelado matemático
El modelado matemático es una actividad con principios subyacentes y una serie de métodos y
herramientas. Los principios generales son de naturaleza casi filosófica:
¿Por qué necesitamos un modelo?
¿Para qué utilizaremos el modelo?
¿Qué queremos encontrar con este modelo?
¿Qué datos se nos dan?
¿Qué podemos asumir?
¿Cómo debemos desarrollar este modelo, es decir, cuáles son los factores físicos apropiados?
¿Qué principios debemos aplicar?
¿Qué predice nuestro modelo?
¿Podemos verificar las predicciones del modelo (es decir, son correctos nuestros cálculos?)
¿Son válidas las predicciones (es decir, se ajustan nuestras predicciones a lo que
observamos?)
¿Podemos mejorar el modelo?
Esta lista de preguntas no es un algoritmo para la construcción de modelos matemáticos. El
subyacente Las ideas son claves para la formulación de problemas en general. Así, las
preguntas individuales serán se repite con frecuencia durante el proceso de modelado, y la lista
debe considerarse como un enfoque de los hábitos de pensamiento para el modelado
matemático, que son esenciales para una buena diseño de modelos.
12.1.2 Abstracciones, escalado y elementos agrupados
Una decisión importante en el modelado es elegir el nivel correcto de detalle para el problema,
lo que dicta el nivel de detalle para el modelo. Llamamos a esta parte del modelado. proceso de
abstracción. Requiere un enfoque reflexivo para identificar los fenómenos a ser enfatizado, es
decir, a responder la pregunta fundamental sobre por qué un modelo se está desarrollado y
cómo
pretendemos
utilizarlo.
Dicho identificar
de otra manera,
pensando
encontrar
el derecho.
el nivel
de
abstracción
o detalle
significa
la escala
correctaenpara
nuestro
modelo significa
pensar sobre la magnitud o el tamaño de las cantidades medidas con respecto a una norma que
tiene la Las mismas dimensiones físicas.
Por ejemplo, un resorte elástico lineal, generalmente expresado en términos de la ley
de Hooke,
F = kx, se puede usar para
para modelar algo más que la relación entre fuerza y relativa Ampliación
Ampliac ión
de un simple muelle en espiral. Se puede utilizar para describir la desviación de carga estática
comportamiento de un escalón de escalera, y la constante de resorte k reflejará la rigidez del
escalón Tomado como un conjunto. Esta interpretación de k incorpora propiedades detalladas
del paso, tales Como el material del que está hecho y sus dimensiones. Esa misma ecuación de
primavera también puede utilizado para modelar cómo los edificios altos responden a la carga
de viento y a los terremotos. Ambos los ejemplos sugieren que podemos construir un modelo
simple de un edificio agregando varios Detalles dentro de los parámetros de ese modelo. Es
decir, compilaríamos o agruparíamos mucha información sobre cómo se enmarca el edificio, su
geometría, sus materiales, etc. En una rigidez k para el peldaño de la escalera o el edificio.
Necesitamos expresiones detalladas para cada uno dispositivo que nos permite agregar sus
propiedades particulares en el paso global o modelo de construcción. Y, por supuesto,
validaríamos nuestros modelos de resortes lineales observando y midiendo los
comportamientos respectivos del escalón de la escalera o el edificio alto.
También podemos usar resortes para modelar enlaces atómicos si podemos
desarrollar o mostrar cómo las constantes de resorte dependen de las fuerzas de interacción
atómica, distancias atómicas, partícula subatómica Dimensiones, y así sucesivamente. Por lo
tanto, podemos usar un resorte lineal a microescalas muy pequeñas para Modele enlaces
atómicos, y en escalas macro muy grandes, como para edificios. La noción de escalado. incluye
varias ideas, incluyendo los efectos de la geometría en escala, la relación de función a escala, y
el papel del tamaño en la determinación de límites, todos los cuales debemos elegir la escala
correcta para un modelo en relación con la "realidad" que queremos capturar.
Yendo un paso más allá, a menudo decimos que un objeto tridimensional "real" se
comporta como un primavera simple. Cuando decimos esto, estamos introduciendo la idea de
un modelo de elementos agrupados en que las propiedades físicas reales de un objeto o
dispositivo real se agregan o agrupan en Menos detalladas, más expresiones abstractas. Por
ejemplo, podemos modelar un avión en muy Diferentes maneras, dependiendo de nuestros
objetivos. Para trazar un plan de vuelo o trayectoria, podemos simplemente Considere al avión
como una masa puntual que se mueve con respecto a un sistema de coordenadas esféricas: La
masa total del plano se agrupa en una masa puntual; El efecto del entorno. la atmósfera se
modela mediante la introducción de una fuerza de arrastre retardante para actuar sobre el punto
de masa en algunos proporcional a la velocidad relativa de la masa. Para modelar más efectos
locales del aire moviéndose alrededor de las alas de los aviones, nuestro modelo debería tener
en cuenta la forma y el área de la superficie del ala y estar Suficientemente complejo para
incorporar la aerodinámica de diferentes regímenes de vuelo. Modelar (y diseño) las aletas
utilizadas para controlar el ascenso y descenso del avión, nuestro modelo tendría que incluye
un sistema para controlar las aletas y tener en cuenta la fuerza y vibración del ala respuesta.
Una vez más, lo que agrupamos en nuestros elementos agrupados depende de la escala en la
que Elija el modelo, que a su vez depende de nuestras intenciones para ese modelo.
12.2 ALGUNAS HERRAMIENTAS MATEMÁTICAS PARA MODELAR EL DISEÑO
Ahora presenta
presentamos
mos algunas herramienta
herramientass que podemos usar para aplicar los principios de
"visión general" a Desarrollar, utilizar, verificar y validar modelos matemáticos. Estas
herramientas incluyen dimensional Análisis, aproximaciones de funciones matemáticas,
linealidad, y conservación y leyes de equilibrio.
12.2.1 Dimensiones físicas en diseño (I): dimensiones y unidades
Una idea central en el modelado matemático es la siguiente: Cada término independiente en
Cada ecuación que usamos tiene que ser dimensionalmente homogénea o dimensionalmente
consistente, es decir, cada término debe tener las mismas dimensiones físicas netas. Así, cada
término en una el balance de masa debe tener la dimensión de masa, y cada término en una
suma de fuerzas debe tener la dimensión física de la fuerza. También llamamos ecuaciones
dimensionalmente consistentes ecuaciones racionales De hecho, una forma importante de
validar las matemáticas desarrolladas recientemente Los modelos (o de confirmar fórmulas
antes de usarlos para cálculos) es asegurar que Son ecuaciones racionales.
Las cantidades físicas utilizadas para modelar objetos o sistemas representan
conceptos, como tiempo, longitud y masa, a los que adjuntamos medidas numéricas o valores.
Si decimos un El campo de fútbol tiene 60 m de ancho, estamos invocando el concepto de
longitud o distancia, y nuestro La medida numérica es de 60 m. La medida numérica implica una
comparación con un estándar. o escala: las medidas comunes proporcionan un marco de
referencia para hacer comparaciones.
Definimos dos clases para las cantidades físicas que usamos para modelar problemas,
fundamental y derivado:
Las cantidades fundamentales o primarias se pueden medir en una escala que es
independiente de Los elegidos para cualquier otra cantidad fundamental. En problemas
mecánicos, por ejemplo, la masa, la longitud y el tiempo se toman generalmente como la
mecánica fundamental. Dimensiones o variables.
Las cantidades derivadas generalmente se derivan de definiciones o leyes físicas, y son
Expresado en términos de las dimensiones que fueron elegidas como fundamentales.
Por lo tanto, la fuerza es una cantidad derivada que se define por la ley de movimiento
de Newton.
Si la masa, la longitud y el tiempo se eligen como cantidades primarias, entonces las
dimensiones de la fuerza es (longitud de la masa) / (tiempo) 2. Usamos la notación de corchetes


[] para leer como “el dimensiones de. "Si M, L y T representan masa, longitud y tiempo,
respectivamente, entonces
De manera similar, [A¼area] ¼ (L) 2 y [r¼density] ¼M / (L) 3. Además, para cualquier
problema dado, nosotros tener que tener suficientes cantidades fundamentales para poder
expresar cada cantidad derivada en términos de esas cantidades primarias.
Las unidades de una cantidad son los aspectos numéricos de las dimensiones de una cantidad.
Expresado en términos de un estándar físico dado. Así, una unidad es un múltiplo arbitrario o
fracción de un estándar físico. El estándar internacional más aceptado para la longitud de
medición es el metro (m), pero la longitud también se puede medir en unidades de centímetros
(1 cm¼0.01 m) o de pies (0.3049 m). La magnitud o tamaño del número adjunto. Obviamente
depende de la unidad elegida, y esta dependencia a menudo sugiere una elección de unidades
Para facilitar el cálculo o la comunicación. Por ejemplo, un ancho de campo de fútbol puede
decirse que tener 60 m, 6000 cm o (aproximadamente) 197 pies.
A menudo queremos calcular medidas numéricas particulares en diferentes conjuntos
de unidades. Dado que las dimensiones físicas de una cantidad son constantes, debe existir
numérica relaciones entre los diferentes sistemas de unidades utilizadas para medir las
cantidades de ese cantidad (por ejemplo, 1 pie (ft) ¼30.48 centímetros (cm) y 1 hora (h) ¼60
minutos (min) ¼3600 segundos (s o s)). Esta igualdad de unidades para una dimensión dada
permite que las unidades sean cambiado o convertido con un cálculo sencillo. Por ejemplo,
unidades de presión en El sistema americano (psi) se puede convertir a unidades de presión en
el sistema SI (pascal):
Cada uno de los multiplicadores en esta ecuación de conversión tiene un valor efectivo
de unidad porque de las equivalencias de las distintas unidades, es decir, 1 libra ffi 4:45 N, y así
sucesivamente. Esto a su vez, se desprende del hecho de que el numerador y el denominador
de cada uno de los multiplicadores anteriores Tienen las mismas dimensiones físicas.
Notamos antes que cada término independiente en una ecuación racional tiene la
misma red dimensiones. Por lo tanto, no podemos agregar longitud al área en la misma
ecuación, o masa a tiempo, o Carga a la rigidez. Por otro lado, podemos sumar cantidades que
tengan las mismas dimensiones. pero expresada en diferentes unidades (por ejemplo, longitud
en metros y longitud en pies), aunque debemos ten mucho cuidado. El hecho de que las
ecuaciones deben ser racionales en términos de sus dimensiones es central para el modelado
porque es uno de los mejores y más fáciles de verificar para determinar ¡Si un modelo tiene
sentido, se ha derivado correctamente, o incluso se ha copiado correctamente!
En un modelo familiar de la mecánica, la velocidad de una partícula, V, debido a la aceleración.
de gravedad, g, cuando se cae desde una altura, h, viene dada por
Tenga en cuenta que ambos lados de eq. (12.3) tienen las mismas dimensiones
físicas netas, es decir, L / Ton el lado izquierdo y [(L / T2) L] 1/2 a la derecha. Como resultado,
eq. (12.3) es dimensional homogéneo porque es totalmente independiente del sistema de
unidades que se utiliza para medir V, g, y h. Sin embargo, a menudo creamos versiones
dependientes de unidades de tales ecuaciones porque Son más fáciles de recordar o hacen
convenientes los cálculos repetidos. Por ejemplo, Es posible que estemos trabajando
completamente en unidades métricas, en cuyo caso g¼9.8 m / s2, de modo que
La ecuación (12.4) es válida solo cuando la altura de la partícula se mide en metros. Si
fueramos trabajando solo con unidades americanas, luego g¼32.17 ft / sec2 y
La ecuación (12.5) solo es válida cuando medimos la altura de la partícula en pies.
Ninguno eq. (12.4) ni eq. (12.5) es dimensionalmente homogéneo. Si bien estas fórmulas
pueden ser Más fácil de recordar o usar, debemos tener en cuenta su validez limitada. Hay otra
forma en que estas consideraciones dimensionales entran en juego que vale la pena señalar.
En el Capítulo 4, introdujimos conjuntos de unidades de interés para las escalas de métricas.
Para ser utilizado para evaluar el logro de los objetivos. Estas también son a menudo llamadas
figuras de mérito. De igual forma, para optimizar un diseño podríamos construir funciones
objetivas matemáticas que representan cifras de mérito y cuyo valor debe ser optimizado. Es
muy importante Recuerde que tales funciones objetivas, como las ecuaciones, deben ser
igualmente racionales. Funciones: Todos los términos independientes en una función objetivo
deben tener las mismas dimensiones netas.
12.2.2 Dimensiones físicas en el diseño (II): Figuras significativas
Utilizamos mucho los números en ingeniería tanto para el diseño como para el análisis, pero a
menudo necesitamos Recordemos el significado de cada uno de esos números. En particular,
las personas a menudo pregunta cuántos decimales se espera que mantengan. Pero eso es un
errorelpregunta
quedehacer,
porque
el número
de cifras
significativas
(NSF)
está significativas
determinado
por
Colocación
la coma
decimal.
En notación
científica,
el número
deno
figuras
es igual al número de dígitos contados desde el primer dígito distinto de cero a la izquierda
hasta (a) el último dígito distinto de cero a la derecha si no hay un punto decimal, o (b) el último
dígito (cero o distinto de cero) a la derecha cuando hay un punto decimal. (Ver los ejemplos
mostrados en
Tabla 12.1.) Esta notación o convención asume que el terminal se pone a cero sin
decimal los puntos a la derecha significan solo la magnitud o el poder de 10.
1 0. De hecho, la
confusión sobre el NSF surge debido a la presencia de ceros terminales: no sabemos si
esos ceros tienen la intención de significar algo, o si son marcadores de posición para
completar algunos Número arbitrario de dígitos.
Medición
evaluación
5415
5400
54.0
54.1
5,41
0.00541
5,41 103
0.054
0.0540
0.05
Personajes importantes
cuatro
Dos (54 102) o tres (540 101)o cuatro (5400)
tres
Tres
tres
Tres
tres
Dos
Dos (0.054) o tres (0.0540)
Uno
claro
No es claro
claro
claro
claros
Claro
claros
claros
No está claro
Claro
números como productos de un "nuevo" número que normalmente se encuentra en el intervalo
1–10 y una potencia de 10. Por lo tanto, los números grandes y pequeños pueden escribirse en
uno de dos equivalentes, pero formas inequívocas:
También sobre el tema de la NSF, siempre debemos recordar que los resultados de cualquier El
cálculo o la medición no pueden ser más precisos que el arranque menos preciso valor. No
podemos generar dígitos o números más significativos que el número más pequeño de Dígitos
significativos en cualquiera de nuestros datos iniciales. Es demasiado fácil ser cautivado por
todos los dígitos producidos por nuestras computadoras u hojas de cálculo, pero es realmente
importante
recordar que cualquier cálculo es tan preciso como el valor menos preciso con el
que comenzamos.
12.2.3 Dimensiones físicas en diseño (III): Análisis dimensional
A menudo nos resulta útil trabajar con o incluso crear variables o números sin dimensione
dimensiones,
s,
que, por diseño, tienen la intención de comparar el valor de una variable específica con un
estándar de relevancia obvia Por ejemplo, los hidrólogos modelan parte del comportamiento del
suelo en términos de su porosidad, h, que se define como la relación adimensional
donde Vv es la El volumen de huecos (o espacios intersticiales) en el suelo y
Vt es el volumen total del suelo que se está considerado. También vemos que esta definición de
porosidad normaliza o escala el vacío. volumen Vv frente al volumen total Vt. Un ejemplo similar
(y másfamoso) es el de Einstein fórmula para la masa relativista de una partícula,
, en la cual la masa m se normaliza contra la masa en reposo,
m0, y la velocidad de la partícula se escala según la velocidad de luz, c, en la relación
adimensional v / c. Tenga en cuenta que la fórmula de Einstein es dimensional homogénea, y
que la velocidad de las partículas se normaliza de tal manera que 0 v = c 1 y la Masa tal que 1
m = m0 <1.
Podemos aprender mucho sobre algunos comportamientos haciendo análisis dimensionales, es
decir, expresando ese comportamiento en una ecuación dimensionalmente correcta entre
ciertas variables o grupos dimensionales. El método básico de análisis dimensional es un
desestructurado informal enfoque para determinar agrupamientos dimensionales que depende
de la construcción de un funcional Ecuación que contiene todas las variables relevantes, para
las cuales conocemos las dimensiones luego identifica los grupos adimensionales adecuados
eliminando cuidadosamente las dimensiones. Por ejemplo, considere nuevamente la caída libre
de un cuerpo en un vacío descrito por eq. (12.3). Un mas Expresión funcional general de eq.
(12.3) es
Las dimensiones físicas de las tres variables en eq. (12.6) son, respectivamente, [V] ¼L / T, [g]
¼L / T2, y [h] ¼L. La dimensión temporal, T, aparece solo en la velocidad y gravitacional
aceleración, por lo que dividir V por la raíz cuadrada de g nos permite eliminar el tiempo y
encontrar un Cantidad cuya dimensión restante se puede expresar completamente en términos
de longitud, es decir,
Si repetimos esta eliminación reflexiva con respecto a la dimensión de la longitud, lo haríamos
dividir eq. (12.7)
por pag , Lo que significa que
Como no tenemos más que un solo
deduce que
grupo sin dimensiones aquí, se
Ecuación
(12.9):
se encuentra
solo con confirma
análisis dimensional,
invocar
la ley elemental
de Newtonde
ni ningún otro
principio
de la mecánica,
la ec. (12.3).sin
Esta
aplicación
La consistencia dimensional nos dice algo sobre el poder del análisis dimensional. En
Por otro lado, necesitamos algo de física, ya sea teoría o experimento, para definir la constante
en eq. (12.9) que nos lleva a la eq. (12.3).
Como otro ejemplo, supongamos que queremos diseñar un escalón en una escalera.
Un modelo de un El comportamiento de un paso sería pensar que se trata de una viga de
extremo fijo bajo una aplicación centralizada. carga vertical P. Presentaremos el modelo
apropiado en la Sección 12.2.1 cuando lo usemos, pero Veamos primero si podemos identificar
el formulario que veremos aplicando el método básico de análisis dimensional. En la tabla 12.2
mostramos las cuatro variables derivadas para este problema. y sus respectivas dimensiones:
la desviación d en el centro de la viga, la carga P, la longitud de haz L, la rigidez a la flexión EI
de la viga (que en realidad es el producto de su módulo de elasticidad E y el segundo momento
I del área de la sección transversal de la viga). Nosotros También vea que todas nuestras
cuatro variables se expresan en solo dos dimensiones físicas, fuerza (F) y longitud (L). Luego
preguntamos, dimensionalmente, ¿cómo funciona la desviación d de la viga (o paso) depender
de las otras cuatro variables? Es decir, en analogía con nuestro análisis dimensional. de eq.
(12.6), buscamos los grupos adimensionales incorporados en la expresión funcional:
Como sabemos que la desviación de viga o escalón tiene la dimensión física de la longitud,
eliminaría la dimensión de la fuerza al observar que ½P = EI ¼ L 2 y luego eliminar la
Dimensión de la fuerza dividiendo en consecuencia:
TABLA 12.2 Las cuatro cantidades elegidas para modelar la fijación. haz que, a su vez,
será un modelo para un paso en una escalera. P y L se eligen como fundamentales, y d y
EI se toman luego como derivado
Cantidades derivadas
Deflexión (d)
Carga (p)
Longitud (L)
Rigidez a la flexión (EI)
Dimensiones
L
f
L
FL2
Tenga en cuenta que eq. (12.11) también sugiere que la desviación del haz varía con la relación
P / EI, lo que tiene sentido físicamente: aumente la rigidez EI con respecto a la carga P y espere
La desviación a disminuir, y viceversa. Luego, en términos dimensionales, desde [d1] ¼L, se
deduce que tenemos que determinar un valor de un exponente tal que
Claramente, un ¼3 y
La ecuación (12.13) también confirma nuestra intuición física porque a medida que hacemos el
rayo o el paso por más tiempo, esperaríamos que fuera más flexible, es decir, para desviar más.
Podemos describir el método básico de análisis dimensional en una serie de pasos:
a. Enumere todas las variables y parámetros de un problema y sus dimensiones.
b. Anticipe cómo cada variable afecta cualitativamente a las cantidades de interés, e
decir, si ¿Un aumento en una variable causa un aumento o una disminución?
c. Identifique una variable como dependiendo de las variables y parámetros restantes.
d. Exprese esa dependencia en una ecuación funcional (es decir, en los análogos de
las ecuaciones (12.6) y (12.10)).
e. Elija y luego elimine una de las dimensiones primarias para obtener una revisión
ecuación funcional.
f. Repita el paso (e) hasta que se encuentre una ecuación funcional sin dimensiones
revisada.
g. Revise la ecuación funcional adimensional final para ver si el aparente el
comportamiento concuerda con el comportamiento previsto en el paso (b).
12.2.4 Idealizaciones físicas, aproximaciones matemáticas, y linealidad
Generalmente idealizamos o aproximamos situaciones u objetos para que podamos modelarlos
y Aplicar esos modelos para encontrar comportamientos de interés. Hacemos dos tipos de
idealizaciones, Físico y matemático, y el orden en que los hacemos es importante. Pensar en
péndulo básico: una masa conocida m cuelga de una cadena de longitud dada l. Primero,
identificamos Esos elementos que creemos son importantes para el problema. Asumimos que la
cadena es sin peso y actúa solo en tensión, y esa gravedad proporciona la única fuerza externa.
Nosotros También asuma que cualquier resistencia al viento es despreciable y que, por ahora,
el columpio del péndulo El ángulo Ɵ (t) no está limitado en magnitud. Nuestro modelo es
(todavía) verbal, pero hemos idealizado. varias facetas del comportamiento previsto del péndulo
al suponer que la cuerda no pesa y descuidando la resistencia al viento. Pronto también
examinaremos las consecuencias de Considerando solo ángulos pequeños. Pero por ahora,
tenemos una idealización física inicial.
En segundo lugar, traducimos nuestra idealización física en un modelo matemático.
Tenemos que Tenga cuidado de que nuestros modelos matemáticos sean consistentes con lo
que hemos asumido en nuestro La idealización física. Comenzamos con la ecuación básica de
movimiento para el péndulo, que Suponemos que es familiar de la física. Lo escribimos aquí en
su forma exacta, no lineal, fundido en términos del ángulo de giro del péndulo:
La ecuación (12.14) es una ecuación diferencial no lineal debido al término sinusoidal. Tal las
no linealidades hacen que sea difícil encontrar soluciones exactas y cerradas. Mientras que hay,
de hecho, una solución implícita, elegante, de forma cerrada, para el péndulo no lineal, no lo
discutiremos ya que ese no es nuestro enfoque Más bien, queremos hacer la pregunta:
¿Podemos hacer un lineal aproximación de eq. (12.14)? Si es así, ¿cómo y qué significa eso?
Los ingenieros generalmente intentan construir modelos que, matemáticamente
hablando, sean lineales modelos Hacemos esto porque los problemas no lineales son
invariablemente más difíciles de resolver, y también porque los modelos lineales funcionan
extraordinariamente bien para muchos dispositivos y comportamientos de interesar. De hecho,
una de las aproximaciones lineales más utilizadas es un ángulo pequeño. aproximación. La
forma más común de la aproximación de ángulo pequeño es la de sin u para ángulos pequeños
u. En este caso tenemos
Asumiendo
Asumiend
o eq. (12.15) nos permite linealizar el problema clásico del péndulo, es decir,
convertirlo en una ecuación diferencial lineal que se resuelve fácilmente:
En este contexto, también vale la pena observar la tensión en la cuerda del péndulo,
así como la energía potencial del sistema de péndulo,
Ambas eqs. (12.17)
(12.17) y (12.18) contienen el término cos
cos Ɵ (t) por lo que la ecuación se convierte
convierte
en, ¿cómo podemos aproximar ese término para pequeños ángulos cos Ɵ (t) Esto requiere
pensar en el significado de “Pequeño” y en relación a qué. Para ángulos pequeños podríamos
tener cualquiera
Las ecuaciones (12.19a) y (12.19b) presentan resultados muy diferentes, cualquiera de los
cuales Podría ser una aproximación matemática adecuada. El "truco" es entender
adecuadamente la idealización física que intentamos representar, lo que en este caso significa
correctamente identificando la escala por la cual medimos "pequeño". Si estuviéramos
simplemente aproximándonos a cos u para pequeños ángulos u, entonces eq. (12.19a) sería
apropiado,
y, encontraríamos
de eq.
(12.17)
Tffi mg para
ángulos deu,movimiento.
Pero para aproximar
el potencial
Energía
deque
un péndulo
parapequeños
ángulos pequeños
tendríamos
que usar eq. (12.19b) porque en En este caso estamos comparando ð1 cos uÞ a 1, por lo que
encontraríamos en la ecuación. (12.18) que VðtÞ ffi mglu2ðtÞ = 2 para pequeños ángulos de
movimiento.
La linealidad se manifiesta en otros contextos. Considera objetos geométricamente
similares, es decir, objetos cuya geometría básica es esencialmente la misma. Para dos
circulares derechas cilindros de radio r y respectivas alturas h1 y h2, el volumen total en los dos
cilindros es
La ecuación (12.20) demuestra que el volumen es linealmente proporcional a la altura de la
Fluido en los dos cilindros. Además, obtuvimos el volumen total utilizando el principio de
superposición (es decir, agregando los dos volúmenes), lo que podríamos hacer porque el
volumen Vcyl es una función lineal de la altura total h. Tenga en cuenta, sin embargo, que el
volumen no es un lineal función del radio, r. Es decir, para radios diferentes para los dos
cilindros, eq. (12.20) se convierte en
La relación entre el volumen y el radio no es lineal para los cilindros, por lo que no podemos
calcule el volumen total solo superponiendo o sumando los dos radios. Este resultado es
emblemático de lo que sucede cuando un modelo linealizado se reemplaza por su (originario)
Versión no lineal.
12.2.5 Leyes de conservación y equilibrio
Muchos de los modelos matemáticos utilizados en el diseño de ingeniería son afirmaciones de
que algunos se conservan la propiedad de un objeto o sistema. Por ejemplo, el movimiento de
un cuerpo. El movimiento en un camino ideal, sin fricción podría analizarse estipulando que su
energía es La energía conservada, es decir, ni se crea ni se destruye. A veces, como en el
modelado de la población de una colonia animal o el volumen de un flujo de río, las cantidades
que cruzan un determinado El límite (ya sean animales individuales o volúmenes de agua) debe
estar equilibrado. Es decir, nosotros tienen que contar o medir tanto lo que entra como lo que
sale del límite del dominio que estamos viendo. Tales principios de equilibrio o conservación se
aplican para evaluar El efecto de mantener niveles de atributos físicos. Ecuaciones de
conservación y equilibrio. Están relacionados: las leyes de conservación son casos especiales
de leyes de equilibrio.
Las matemáticas de las leyes de equilibrio y conservación son sencillas. Empezamos
por (conceptualmente, ya veces gráficamente) dibujando un límite alrededor del dispositivo o
Sistema que estamos modelando. Si denotamos el atributo físico o propiedad que se monitorea
como N (t) y el tiempo variable independiente como t, una ley de balance para la tasa temporal
o temporal de
El cambio de esa propiedad dentro del límite del sistema descrito se puede escribir como
donde nin (t) y nout (t) representan los caudales de N (t) en (la afluencia) y fuera de (la flujo de
salida) el límite del sistema, g (t) es la velocidad a la que se genera N dentro del límite, y c (t) es
la tasa a la que se consume N dentro de ese límite. La ecuación (12.18) es también se llama
ecuación
de tasacon
porque
cadade
término
tiene N
tanto
el significado
como
de la
tasa de cambio
el tiempo
la cantidad
(t). En
los casos en
quelas
nodimensiones
hay generación
ni
consumo dentro del sistema. límite (es decir, cuando g¼c¼0), la ley de equilibrio en la ec.
(12.22) se convierte en una conservación. ley:
Aquí, entonces,
entonces, la tasa a la que N (t) se acumula dentro del límite es igual a la diferencia entre
la afluencia, n in(t) , y el flujo de salida, n out (t) . Quizás las leyes de equilibrio y conservación
más familiares son las asociadas con Mecánica newtoniana. La primera ley de Newton,
generalmente presentada como la ecuación de movimiento, puede ser visto como una ley de
equilibrio porque se refiere a un equilibrio de fuerzas:
Tenga en cuenta, sin embargo, que eq. (12.24) también representa una ley de conservación
porque establece que conservación del momento: si no hay fuerzas netas que actúan sobre la
masa m, entonces d (mv)=0 y se conserva el momento m ~ v. El segundo principio de
conservación familiar en la mecánica newtoniana es el principio de conservación de la energía:
Por lo tanto, la diferencia en la energía total (cinética y potencial) entre los estados 1 y 2 es
igual al trabajo realizado por las fuerzas que actúan sobre el sistema a medida que atraviesan el
camino desde estado 1 a estado 2.
Por lo tanto, la diferencia en la energía total (cinética y potencial) entre los estados 1 y 2 es
igual al trabajo realizado por las fuerzas que actúan sobre el sistema a medida que atraviesan el
camino desde estado 1 a estado 2.
12.2.6 Series y conexiones paralelas
Casi todos los diseños requieren conexiones, ya sea tan simples como una masa colgada de
una cuerda atado a un gancho, o un circuito que conecta una fuente de alimentación a una
bombilla a través de un interruptor. Tal Las conexiones se pueden caracterizar generalmente
como series o paralelas. Además, ganamos Conocimientos tremendos sobre el comportamiento
del diseño cuando vinculamos estas caracterizaciones para apropiarnos leyes de equilibrio o
conservación. Mostramos dos ejemplos en la Figura 12.1, ambos relacionados con Muelles
lineales simples. La primera es una conexión en serie, donde los dos resortes soportan cada
uno. la misma carga P, mientras que la segunda es una conexión paralela, cada una desviando
el mismo total cantidad. En la conexión de la serie, primero escribimos la ley constitutiva de
cada primavera, el ley, como
El xsi en eq. (12.27) son mediciones absolutas del eje x; xser ¼ xs2 es el movimiento del nodo
2 donde se aplica la carga P. Cada resorte en una serie de series lleva la misma fuerza, Fs1 =
Fs2 = P. Podemos escribir una ecuación de balance de fuerza en los puntos 1 y 2 para calcule
la desviación total del punto final en el que se aplica P:
La rigidez efectiva de un par de muelles en serie es entonces.
También notamos que la extensión neta del resorte 2, §s2 = x ser- xs1, se puede calcular a
partir de eqs. (12.27) y (12.28) como
La ecuación (12.30) es interesante porque muestra que una combinación en serie de resortes
sirve como un divisor de desplazamiento porque la extensión neta ds2 del resorte 2 es una
fracción del total
Figura 12.1 Resortes como un edificio Bloque para sistemas mecánicos o circuitos: a)
una ley constitutiva de primavera; (b) dos muelles en serie; y (c) dos resortes en paralela.
extensión x s2, y esa fracción depende (aquí) de la relación entre la rigidez del resorte 1 y la
Suma de las rigideces. Por lo tanto, si el resorte 1 es muy rígido, será el resorte 2 el que se
extienda más. Si el resorte 2 es relativamente rígido, entonces se extenderá menos y el resorte
1 se extenderá más. Esto es en de acuerdo con nuestra intuición: ¡Imagina una varilla de goma
en serie con una varilla de acero! Toda la Los resultados anteriores se extienden fácilmente a n
resortes en serie.
Un conjunto similar de cálculos para el desplazamiento común y las fuerzas en dos Los resortes
conectados en paralelo producen tipos similares de resultados. La extensión común de los dos
resortes paralelos son
Las rigideces del resorte se agregan linealmente cuando están en paralelo, de modo que su
rigidez efectiva es
Sin embargo, y a diferencia de su homólogo de serie, las fuerzas transportadas por cada resorte
en forma paralela La matriz no es la misma:
Tomamos nota de la eq. (12.33) que un par de resortes en paralelo sirve como un divisor de
fuerza porque la fuerza en cada resorte es una fracción de la fuerza total que está determinada
por la relación de su Rigidez a la rigidez efectiva del sistema.
Los circuitos eléctricos elementales que se muestran en la Figura 12.2 también pueden verse a
través de La serie –prisma paralelo. Nuestra ley constitutiva básica es la ley de Ohm: una
corriente que fluye a través de una resistencia R produce una caída de voltaje a través de esa
resistencia (consulte la Figura 12.2 (a)):
(La tensión se mide en voltios (V), la corriente en amperios (A) y la resistencia en ohmios (V).)
La figura 12.2 (b) muestra una tensión V0 aplicada a través de dos resistencias en serie. Sólo
Figura 12.2 Resistencias como un bloque de construcción para Circuitos o sistemas eléctricos:
(a) de una resistencia derecho constitutivo; (b) dos resistencias en serie; y (c) Dos resistencias
en paralelo.
Como dos resortes en serie llevan la misma fuerza, los dos resistores en serie tienen la misma
fuerza corrient
corriente
e que fluye a través de cada uno. La caída de tensión en las dos resistencias de
la serie Vser debe igual a la tensión de entrada V0 a través de ellos, es decir,
Por lo tanto, la resistencia efectiva de dos resistencias en serie es simplemente la suma del
individuo resistencias
La caída de voltaje en cada una de las resistencias se puede escribir como una fracción de la
entrada voltaje:
Por lo tanto, las dos resistencias en serie sirven como divisor de voltaje, que recuerda a los dos
resortes en Serie que actúa como divisores de los desplazamientos.
También
podemos
hacer observaciones
similares
sobre
las dos
resistencias
paralelo, como
se muestra
en la Figura 12.2
(c). Aquí
vemos
la entrada
comoconectadas
una fuente en
actual,
especialmente desde La naturaleza paralela del circuito requiere que la caída de tensión en
cada resistencia sea la misma que la caída de voltaje a través de esa fuente de corriente. Esto
es similar a la extensión común compartida por Dos muelles en paralelo. Lo que interesa aquí
es que la I0 actual proporcionada por la corriente la fuente se divide en dos componentes I0 = I1
+ I2 que co
comparten
mparten una caída de voltaje común V par:
Expresado en términos de la entrada de corriente, la caída de voltaje en este circuito paralelo es
Así, la resistencia
resistencia e
efectiva
fectiva de este circuit
circuito
o paralelo es
Finalmente, esta conexión paralela de dos resistencias actúa como un divisor de corriente,
como vemos cuando escriba las corrientes a través de cada resistencia como una fracción de la
entrada de la fuente actual:
Por lo tanto, si comparamos eq. (12.41) a eq. (12.33), vemos que el divisor actual en un paralelo
El circuito actúa como el divisor de fuerza en el circuito mecánico paralelo de dos Muelles
mecánicos que actúan en paralelo. En ese sentido, tales divisores también existen para otros
lineales. Elementos en sistemas mecánicos (por ejemplo, amortiguadores) y circuitos eléctricos
(por ejemplo, condensadores y inductores).
No debemos confundir la discusión anterior con algo ni remotamente cercano a Análisis
completos de circuitos o sistemas mecánicos o eléctricos. Hemos mostrado estos cálculos solo
para señalar el valor de buscar conexiones en serie y en paralelo, ya sea en circuitos o en
sistemas muy complicados, que a menudo se pueden modelar en términos De elementos
sofisticados, agrupados. Tales series - evaluaciones paralelas proporcionan un elegante y una
forma intuitiva de rastrear el flujo de variables a través de los elementos del sistema (por
ejemplo, fuerza
mecánicos
y corrientes
en desplazamientos
circuitos eléctricos)
y cambios en
de
variables
a travésendesistemas
Elementos
del circuito
(por ejemplo,
o movimientos
sistemas mecánicos y voltaje en circuitos eléctricos). Lo vemos claramente en la noción de
divisores que distribuyen varias entradas correspondientes a las propiedades del elemento, una
noción que es particularmente interesante al clasificar fuera de funciones.
12.2.7 Analogías Mecánico-Eléctricas
Destacamos la fuerte similitud entre la mecánica elemental y los eléctricos circuitos que
acabamos de analizar, lo que sugiere que puede haber una analogía entre los dos. Sin
embargo, también hay una diferencia notable: los elementos mecánicos son resortes, que
almacenan energía, mientras que los elementos eléctricos son resistencias, que en realidad se
disipan Energía (como calor residual). ¿Esto reduce la probabilidad de una analogía o
disminuye su utilidad? incluso si hay uno? De hecho, hay otras analogías mecánico-eléctricas, y
no están igualmente
útil.
También señalamos
que el enfoque de serie paralela aplicado a otros elementos,
como Como el condensador, que tiene la relación constitutiva.
(La capacitancia C se mide en Farads (F).) Vemos que las ecuaciones en (12.42) fuertemente
se parecen a sus contrapartes de primavera en (12.27), y esta observación se encuentra en el
corazón de La mejor analogía mecánico-eléctrica. Podemos comparar la corriente con la fuerza
como variables. ese flujo a través de los elementos, y el voltaje cae a la diferencia en los
desplazamientos de punto final Como variables que cambian a través de un elemento. Y ambos
condensadores y resortes almacenan energía.
Además, cuando escribimo
escribimoss ecuacion
ecuaciones
es de equilibrio
equilibrio,, o fuerzas de equilibrio, en
realidad somos conservando el impulso. La regla eléctrica correspondiente es la ley actual de
Kirchhoff, que conserva la corriente al equilibrar todas las corrientes que entran y salen de un
cruce o nodo. Del mismo modo, cuando nos aseguramos de que todos los desplazamientos de
punto final de resorte individuales Si se suman adecuadamente a lo largo de una cadena de
resortes, garantizamos la consistencia o compatibilidad espacial. La analogía eléctrica es la ley
de voltaje de Kirchhoff, que dice que la suma de voltaje Las gotas alrededor de un circuito
cerrado deben ser cero. Del mismo modo, al igual que hay almacenamiento de energía.
Elementos (resortes mecánicos, capacitores eléctricos e inductores), también hay energía
Disipadores (amortiguadores mecánicos, resistencias eléctricas).
Una cobertura completa de todos los matices (y potencial) de la mecánica. La analogía
eléctrica está más allá de nuestro alcance. Sin embargo, tal conciencia analógica es otro buen
hábito de pensamiento que los diseñadores experimentados suelen explotar.
12.3 MODELADO DE UN CARRITO DE PAGO CON ALIMENTACIÓN CON BATERÍA
Ahora ilustramos
ilustramos cómo po
podemos
demos hace
hacerr algunos mo
modelos
delos mate
matemáticos
máticos bá
básicos
sicos para un ba
bastante
stante
común problema de diseño Al hacerlo, nos centraremos en cómo formulamos o configuramos
matemática Modelos, en lugar de resolverlos. También, mientras modelamos este diseño de
rampa de carga útil de carro problema, publicaremos signos [entre paréntesis] para indicar qué
principios de modelado (como representado por las preguntas en la Sección 12.1.1) estamos
aplicando.
Supongamos que nos piden que diseñemos un carro para maximizar la altura h a la
que una carga útil de el peso Wp se puede mover por una rampa en un ángulo u con la
horizontal (Figura 12.3). [Por qué] Este es un desafío en varios frentes: ¿Cómo diseñamos un
carrito para contener y apoyar la ¿carga útil? ¿Podemos modelar un carro sin haber realizado
su diseño detallado? ¿Cómo proporcionamos alimentación a ese carro, es decir, ¿cómo
seleccionar la batería y el motor apropiados? (Tenga en cuenta que nosotros Hemos implicado
una solución de diseño aquí suponiendo que estamos usando una batería y un motor: podría
realizar la función de proporcionar energía con un resorte.) [Supongamos] Subsumiremos la
detalla la forma estructural del carro en un parámetro Wc que refleja el peso total del carro y su
batería y motor. [Asumiendo] El propósito básico que queremos que nuestro modelo sirva es
Defina cuánta potencia se necesitará para mover el carro por la rampa. En otras palabras,
nosotros queremos identificar cuánta energía eléctrica necesitamos transformar en energía
mecánica
Para mover el carro por la rampa. [Utilizar]
Para desarrollar un modelo útil, primero debemos decidir qué sistema (s) queremos
modelar,ElYcarro,
en cuanto
detalle.
menos
tres formas
de configurar
un modelo
sistema
[Cómo]:
la batería
y el Hay
motoralse
consideran
un sistema
único dentro
del límitedemostrado
en Figura 12.4 (a); El modelo general del sistema se descompone en dos subsistemas de carro
y de la batería y el motor, como se muestra en la Figura 12.4 (b); El modelo general del sistema
está más lejos. se descompone en tres subsistemas de carro, batería y motor, como se muestra
en la Figura 12.4 (c). Los dos primeros modelos difieren solo si queremos distinguir entre
baterías que están Con cargo y los que no lo sean. Dado que es una diferencia relativamente
poco importante en este etapa, iremos con el modelo de dos subsistemas, en donde la energía
eléctrica es la entrada para La primera etapa, ya sea como una batería nueva o como un cable
de línea para recargar las baterías recargables. [Dado] Formularemos el sistema general que se
muestra en la Figura 12.4 (a) y luego Describe las virtudes y las deficiencias de ese modelo.
Después de eso, proporcionaremos algunos Consideraciones de alto nivel para la elección de
baterías y motores.
12.3.1 Modelando la mecánica de mover un carro de carga útil por una rampa
Desde el punto de vista general de los sistemas y la mecánica, el sistema dentro del límite de
La Figura 12.4 (a) se puede modelar de manera simple: considere una “partícula” o mas a
concentrada de la
Figura 12.3 Un croquis de la geometría y Principales fuerzas involucradas en el modelado de
cómo un carro a batería mueve una carga útil hasta una rampa.
Figura 12.4 Diferentes modelos de una batería que energizan un motor que, a su vez, alimenta
un carro. requieren diferentes límites del sistema (mostrados como líneas discontinuas): (a) un
sistema único (integrado); (b) un modelo de dos subsistemas de (batería-motor) y el carro; y (c)
un modelo de tres subsistemas.
carro Wc / g y carga útil Wp / g en reposo al pie de la rampa (posición 1 en la figura 12.3). La
energía eléctrica es la entrada al sistema (asumiendo un cable eléctrico para recargar un
batería recargable) que se transforma en energía mecánica, que luego se utiliza para mover El
carro sube por la rampa. Parte de esa energía se perderá debido a la fricción, y abordaremos
eso dentro de poco. [Por qué] Así que nuestro punto de partida es el principio de conservación,
expresado en el trabajo – Relación energética de eq. (12.26) y se repite aquí [Cómo]:
La fuerza ~ F en la integral de trabajo en eq. (12.26) es únicamente disipativo porque cualquier
conservador Las fuerzas estarían representadas en términos energéticos potenciales
apropiados.
el presente
En esteencaso,
ambos
términos de Medido
energíaacinética
desaparecen,
que
el carroEn
comienza
y termina
reposo
[Supongamos].
partir de
un dato en ya
la
superficie al pie de la rampa, la energía potencial en posición 2 es
La energía potencial gravitatoria en la posición 1 es cero ya que el carro está en el punto de
referencia. Sin embargo, este es el lugar lógico y conveniente para introducir la entrada de
energía, es decir, el Energía Eb almacenada en la batería. [Dado] Si se tratara de un carro con
resorte, claramente escribiríamos V1 como la energía almacenada en un resorte elástico de
cierta rigidez k (presumiblemente dada). Aquí el La energía se almacena en una batería:
Debemos tener en cuenta que debemos tener cuidado al asignar un valor a Eb simplemente
porque Las baterías y los motores que manejan no son 100% eficientes. Mientras que los
motores son a menudo asignados los índices de eficiencia h (como lo analizamos en la Sección
12.3.3), puede ser más fácil en este nivel de detalle reducir el valor de Eb en alguna fracción
para tener en cuenta las pérdidas del motor.
A medida que modelamos el trabajo realizado para mover el carro y su carga útil por la rampa,
deberíamos Tenga en cuenta que la fricción inevitablemente funciona contra nosotros, la
segunda ley de la termodinámica. siendo lo que es [Dado]. Para nuestro carrito, el trabajo se
realiza contra la fricción interna (por ejemplo, en el engranajes del motor) y la fricción externa
(por ejemplo, entre la superficie de la rampa y el conductor ruedas como resistencia a la
rodadura y las ruedas pasivas como fricción de deslizamiento), hasta que el carro se detiene.
En algún momento, el carro se detendrá porque hemos utilizado algunos de nuestros primeros
Energía para aumentar la energía potencial del carro y su carga útil elevando su altura, y por la
mencionada pérdida por fricción. El modelo general del sistema que estamos usando aquí. Nos
permite "disfrazar" los detalles de los diferentes tipos de fricción suponiendo que todos los El
trabajo realizado contra la fricción puede agruparse y explicarse en un simple producto de la
fuerza normal del carro (producida por el carro y la carga útil) multiplicada por un coeficien
coeficiente
te de
fricción de deslizamiento ^ m [Supongamos]:
Entonces, si sustituimos eqs. (12.43) - (12.45) en eq. (12.26), encontramos el trabajo global – L
a relación de energía se puede poner en la siguiente forma [Predecir]:
a ecuación (12.46) es interesante y parece coherente con muchas de nuestras intuiciones.
Primero el Dimensiones físicas de ambos lados de eq. (12.46) son las de trabajo, según
corresponda. Segundo, vemos que para una cantidad dada de energía de la batería, hay una
clara compensación
compensación entre el total peso Wc þ Wp y la distancia d que el carro puede subir por la
rampa. Nosotros hacemos eso Compensación más evidente por la refundición eq. (12.46) para
calcular la distancia real del carro. se mueve
Podemos calcular de manera equivalente la altura h a la que se eleva el carro cargado:
Ambas eqs.
eqs. (12.47
(12.47)) y (12.48
(12.48)) son dime
dimensionalme
nsionalmente
nte homog
homogéneas.
éneas. A
Además,
demás, ha
hayy dos Li
Limitando
mitando
casos que producen resultados consistentes con nuestras intuiciones. Si el sistema fuera ideal.
ydesin
u =convertido
0), el carro
la rampa
hasta
una altura De
límite
para que
todasilanoenergía
la fricción
batería (i.e,
se ha
ensubirá
energía
potencial
gravitacional.
manera
similar,
hubiera rampa (es decir, Ɵ = 0), eq. (12.48) nos dice que h = 0, mientras que eq. (12.47) nos
dice que en una superficie nivelada, el carro cargado viajaría una distancia
Debemos tener en cuenta que si bien eqs. (12.47) - (12.49) tienen las virtudes de La
consistencia dimensional y el comportamiento limitante razonable, también encarnan una gran
cantidad de Suposiciones sobre el papel de la fricción en este problema. En primer lugar, no
tenemos idea de lo que El coeficiente de fricción ^ m significa realmente o cuál podría ser su
valor. De hecho, probablemente desea hacer análisis más profundos y algunas pruebas físicas
significativas para ver si el supuestos básicos de eq. (12.45) se puede validar [Validar] o cómo
debería ser Modificado si no [Mejorar].
Además, el
el límite gen
general
eral de lo
loss sistemas y la simple su
suposición
posición so
sobre
bre la má
máscara
scara de
fricción Un problema mucho más complicado. Hay muchos coches de juguete que podemos
jugar. con ... y es pro
probable
bable qu
que
e haya
haya.. Así que es probab
probable
le que ha
hayas
yas visto las rueda
ruedass del
conductor de un automóvil de este tipo a menudo gira al inicio, mientras que el auto no se
mueve por un corto período de tiempo. Entonces el n El automóvil parece "agarrarse" y
despegar, pero a menudo las ruedas no parecen girar Tanto como parecen deslizarse. Esto es
en realidad un problema mecánico complicado. Para comenzar Desde el reposo, las ruedas
motrices deben ser suficientes para superar la estática La fricción, que es más grande que la
resistencia a la rodadura o la fricción por deslizamiento. Pero si es demasiado par
proporcionados, entonces las ruedas giran sin “agarrar” la superficie, por lo que Mira lo que
acabamos de describir. Eso significa que el par de arranque debe caer para obtener el carro en
movimiento, y cuando el automóvil se está moviendo, necesitamos un modelo más complejo
para describir su comportamiento Eso, a su vez, significa que necesitamos un modelo mecánico
más detallado: también significa que tenemos que profundizar más en cómo funcionan los
motores, es decir, cómo El par que ha producido con la velocidad a la que giran sus armaduras.
Para entrar en el Detalles de dicho modo, tendremos que trabajar dentro de los límites del
subsistema definido en la Figura 12.4 (c) [Mejorar]. No lo haremos, ya que está fuera de nuestro
alcance, pero no podemos resistir a observar que el tipo de comportamiento que hemos estado
describiendo a menudo se ve cuando los conductores, Intencionalmente o no, dispara sus
motores mientras organiza sus autos.
Antes de comenzar a elegir ba
baterías
terías y motores, e
ess interesa
interesante
nte lanz
lanzar
ar este dise
diseño
ño
Problema en el contexto de un desafío o concurso de diseño. Por el peso-distancia
compensaciones que mencionamos anteriormente, si quisiéramos comparar diferentes diseños
de carros, uno contra otro, podríamos plantear un desafío en términos de maximizar una figura
de mérito (FoM) como [Predecir]:
Tal figura de mérito enfatiza cómo los diseñadores de carros tendrían que negociar el la
distancia que esperan alcanzar contra la carga útil que pueden transportar, con esa carga útil
normalizado contra el peso del carrito, que incluye pesos de una batería y un motor. Por lo
tanto, podría haber más mejoras si, como podríamos esperar, la energía disponible de la batería
varía con el tamaño de la batería, y por lo tanto el peso de la batería. También notamos que
nuestro problema con el diseño del carro fue declarado independientemente del tiempo. Pero
Supongamos que queremos llegar a una cierta altura por encima del dato en un tiempo
especificado, lo que serviría como una restricción de diseño. O imagina que queríamos
minimizar el tiempo tomaría subir la rampa, en cuyo caso minimizar el tiempo de tránsito sería
un objetivo. Ambos desafíos podrían reflejarse en una figura de mérito revisada, a saber, si eq
modificados (12.50) para leer [Predecir]:
En este caso, no solo tendríamos que encontrar suficiente energía para mover el carro, sino que
También tenemos que examinar cómo se entrega esa energía en un intervalo de tiempo, es
decir, nosotros Necesito examinar su poder. Por lo tanto, en la búsqueda de una batería y un
motor, necesitamos evaluar tanto la variación temporal de la energía de una batería como las
características de funcionamiento del motor.
12.3.2 Selección de una batería y características de funcionamiento de la batería
Empezamos con las pilas. ¿Cuánta energía se almacena en una batería? [Por qué] Esta
pregunta no es Se responde fácilmente, especialmente cuando los compramos en un estante.
Cuando las baterias se descargan su energía almacenada, convierten la energía química en
energía eléctrica como insumos a los circuitos. Una batería puede ser caracterizada en términos
de:




voltaje V (V);
densidad de energía Eb [medida típicamente en términos de vatios-hora / kilogramo (W
h / kg) o vatios-hora / litro (W h / l)];
capacidad Q [normalmente expresada en amperios-hora (A h) o miliamperios-hora (mA
h)]; y
La forma de la curva de descarga de la batería.
Dependiendo de la batería en particular, muy pocos de estos datos son realmente
dados: Nosotros más a menudo compran baterías por su voltaje nominal (por ejemplo, 1.5 V),
que a menudo se expresa en términos de un tamaño físico nominal (por ejemplo, AA). La
capacidad de la batería es una característica más importante, especialmente cuando estamos
dimensionando una batería para proporcionar la potencia necesaria durante un tiempo deseado
lapso. En nuestro problema de la rampa de carga útil del carro, no hemos hecho del tiempo un
tema particularmente importante variable o parámetro, así que solo queremos saber cuánta
energía podemos aprovechar, en lugar de a qué velocidad o a qué velocidad está disponible la
energía. Podemos estimar que la energía disponible de La curva de descarga de una batería,
que también llamamos sus características operativas.
Mostramos dos conjuntos de curvas de descarga en la Figura 12.5, junto con un idealizado,
Curva arquetípica que utilizaremos para resaltar nuestras estimaciones de la capacidad de la
batería.
Las Figuras 12.5 (a) y (b) muestran las parcelas medidas de voltaje en función del
tiempo (son fácilmente encontrado en the World Wide Web), y muestran diferentes curvas para
diferentes dibujantes de corriente: La caída de voltaje toma más tiempo cuando el consumo de
corriente es menor. También intuimos que estos Las curvas reflejan de alguna manera la
cantidad de energía disponible. Dado que todos los datos en estos Las curvas de descarga son
empíricas,
necesitamos
estimadores
fácilesdepara
tener idealizada
una idea de
hay12.5
mucha
energía
disponible,
por loalgunos
tanto, utilizamos
la curva
descarga
en cómo
la Figura
(c)
[Asumir]. Para esa curva de descarga, identificamos la capacidad Q como la carga total en el
batería [cómo]. Esa capacidad se puede estimar multiplicando la corriente de drenaje Es por la
tiempo que lleva alcanzar una caída precipitada en la curva de voltaje td:
Las dimensiones físicas de Q son la carga, típicamente medidas en coulombs (C), y aquellas de
la corriente Es la carga por unidad de tiempo, con unidades normales de amperios (A= C / s).
Sin embargo, debido a los rangos de los números involucrados, la capacidad de la batería suele
ser expresado en unidades de amperios-hora (A h = As / 3600) o miliamperios-hora (mAh). Asi
que, Dependiendo tanto de la resistencia a través de la cual se drena la batería como de su
descarga actual, la Figura 12.5 (a) sugiere (aproximadamente) que QAA = (1. 4) ( 1) = (1, 4) (3,
6) (0, 5) = 1. 8 o (8. 2) (0.25) = 2. 05 A h [Buscar]. La capacidad del LR44 es notablemente
menor, como puede estimarse a partir de la Figura 12.5 (b): QLR44 = (675) (181. 8 x 10 -6) =
0. 122 A h [Buscar]. Una batería LR44 tiene menos capacidad que una AA, consume mucha
menos corriente y es Físicamente mucho más pequeño que un AA. Es por eso que los LR44s
se utilizan en dispositivos donde se intercambian con poca frecuencia, por ejemplo, relojes y
calculadoras.
Figura 12.5 Curvas de descarga de la batería o características de funcionamiento de la batería:
(a) AA para diferentes corrientes (b) LR44 a 181.8 mA; y (c) una curva de descarga arquetípica
idealizada con valor nominal. voltaje de servicio Vs, tiempo de servicio ts, e ID de corriente de
drenaje.
La energía almacenada en una batería se puede estimar como [Predecir]:
En eq. (12.53) hemos introducido el voltaje de servicio promedio Vs, que usualmente estimar
buscando la meseta en la curva de descarga de una batería. Además, está bastante claro. de la
curva de descarga idealizada de la batería (Figura 12.5 (c)) que eq. (12.53) es una estimación
de El área bajo la curva de descarga. Eb tiene las dimensiones físicas de la corriente de voltaje
Carga de tiempo o voltaje, que son las dimensiones apropiadas para trabajos eléctricos. Para el
caso de la batería LR44, cuya capacidad de operación se muestra en la Figura 12.5 (b), esa
meseta es bastante evidente, Vs = 1. 3 V, y así ELR44 = (1. 3)(122) = 159W h [Buscar].
Debemos usar el valor calculado de Eb con cierta precaución, principalmente porque
no tienen en cuenta ninguna pérdida en la batería en sí misma ni en las formas en que la
conectamos cualquier dispositivo que usemos para hacer el trabajo mecánico que queremos
que se haga [Por qué]. La forma mas sencilla modelar este aspecto es reconocer que una
batería es una fem: un dispositivo que convierte químicos, Mecánico o algún otro de energía en
energía eléctrica. Tiene un valor (voltaje) Vb. El emf está conectado en serie a la propia
resistencia interna Rb de la batería y a otra Resistencia R que representa una carga (ver Figura
12.6) [Cómo]. Esa resistencia podría representar una simple way para disipar energía a través
de una carga de resistencia, o podría ser un simple complemento para
Figura 12.6 Circuito de una batería con emf Vb y resistencia interna Rb conectado a una
resistencia de carga R, que también puede servir como Modelo elemental para la carga
impuesta por un motor.
Un motor con la potencia, de otro modo disipado, que se alimenta a algún dispositivo
de transmisión para hacer Trabajo mecánico [Supongamos]. En nuestro caso, consideraríamos
que la "pérdida" de poder proporciona la energía necesaria para hacer el trabajo de mover el
carro cargado por la rampa. El circuito en la figura 12.6 es relativamente simple. Tiene una
corriente de un solo bucle I, y nosotros puede analizarlo equilibrando la caída de voltaje en los
dos puntos a y b, lo que produce el siguiente ejemplo de la ley de voltaje de Kirchhoff [Predecir]:
Dado que Rb representa el voltaje interno de la batería, podemos considerar el término (Vb –
Irb) como la Tensión neta disponible en los terminales de la batería (piense en las baterías del
automóvil). La potencia de salida a través de la resistencia R es [Predecir]
Obtenemos la segunda forma de eq. (12.55) eliminando la corriente I, que nosotros encontrado
a partir de la declaración de Kirchhoff (12.54). Las dimensiones físicas del poder son: Las de
trabajo / tiempo, y las unidades métricas correspondientes son vatios o julios / segundos.
(W= J / s).
Recordando que consideramos esto como una salida de potencia útil en nuestro modelo
elemental de Como motor de resistencia, nos gustaría desarrollar la potencia máxima del motor.
Por lo tanto, utilizando cálculo clásico, evaluamos
Encontramos que la potencia máxima se desarrolla cuando la resistencia del motor es igual a la
de la batería (es decir, R ¼ Rb), y esa potencia máxima es
Inevitablemente, habrá pérdidas en un motor real y en cualquier transmisión adjunta
componentes (por ejemplo, engranajes). Por lo tanto, sería extraordinariamente optimista
aceptar simplemente los valores calculados de Eb (eq (12.53)) y Pmax (eq. (12.57)) sin
considerar cómo Tanto la batería como el motor están realmente ubicados y se utilizan en el
diseño general del carro.
12.3.3 Selección de un motor y características de funcionamiento del motor
Terminamos nuestra descripción del comportamiento de la batería al modelar un motor como
una resistencia en serie con una batería. Todo va bien, pero también es útil pensar un poco
acerca de cómo funciona un motor simple, particularmente en términos de su salida. Un motor
puede ser caracterizado en términos de:






velocidad
v [medida
típicamente
en unidades
revoluciones
minuto (rpm)];
Par
T [conangular
dimensiones
físicas
de F L y medido
en el de
sistema
métrico por
en unidades
de (N
m) y en el sistema británico en (lbf ft)];
relación de engranajes n [relación adimensional del número de dientes en el engranaje
impulsor al número de dientes en el engranaje accionado (salida)];
Potencia P [con dimensiones físicas de F L / T y medida en el sistema métrico en
unidades de (W o Nm / s) y en el sistema británico en (hp o lbf ft / seg)];
eficiencia del motor h [relación sin dimensiones Pout = Pin]; y
La forma de la curva de funcionamiento característica del motor.
Como señalamos anteriormente, un descriptor principal de un motor es la forma de su
característica Curva de operación, que es una gráfica del par motor contra su velocidad de
rotación. Para DC En general, los motores, la relación del par a la velocidad de rotación viene
dada por:
La ecuación (12.58) se representa en la Figura 12.7, con la ayuda de la cual podemos ver por
qué Ts es llamado el par de parada: es el par en el que el motor se detiene o deja de girar (es
decir, v = 0); y v0 se denomina velocidad sin carga porque es la velocidad a la que no hay carga
en el motor (es decir, T = 0). Además, la potencia producida por dicho motor de CC puede ser
calculado como:
Desde eq. (12.59) podemos mostrar fácilmente que el motor produce una potencia máxima en
la mitad de la velocidad sin carga con el par correspondiente que es la mitad de la pérdida
Figura 12.7 El par frente a la velocidad de funcionamiento. Curva característica de un motor de
corriente continua. 184 CAPÍTULO 12 MODELADO MATEMÁTICO EN DISEÑO
TABLA 12.3 Características del operador de los motores de CC con engranajes típicos,
dispuestos en orden de sus relaciones de engranaje decrecientes
Tipo Relación de engranajes (n) Torque (T; gf cm)
Torque (T; Nm) Velocidad angular (v;
rpm)
A
344.2
2276
0.2230
38
B
114.7
809
0.0793
115
C
38.2
278
0.0272
345
D
12.7
94
0.0921
1039
par, es decir,
Hablando en términos prácticos, los expertos emplean algunas reglas generales para maximizar
La eficiencia del motor cuando están eligiendo motores para proporcionar un par específico y un
específico velocidad de operación. Esas heurísticas son que el motor:
debe funcionar a 70–90% de la velocidad sin carga (v0); y
debe proporcionar un par de torsión de 10 a 30% del par de torsión (Ts).
Generalmente, cuando elegimos un motor para proporcionar un par de torsión específico
mientras funcionamos a una velocidad específica, también debemos tener en cuenta el
engranaje que viene junto con el motor Porque la relación de transmisión es una propiedad de
ese motor. En la tabla 12.3 mostramos datos para una pequeña, motorreductor de corriente
continua, extraído del catálogo de un fabricante. Hemos ampliado el fabricante Datos para
mostrar dos conjuntos de valores de torque. El primer conjunto muestra valores de T en
Unidades no estándar de gf cm, una práctica que no es infrecuente en muchos de estos
catálogos. ¿Por qué alguien usaría tales unidades no estándar? Quizás la respuesta se deriva
de la segundo conjunto de datos T, expresado en los Nm más habituales, y para los cuales los


números son pequeño: al hacer cálculos manuales rápidos, lo que a menudo hacemos en este
tipo de modelado, es más fácil lidiar con los números que surgen cuando se mide T en aquellos
que no son estándar unidades. Tenga en cuenta, también, que los datos proporcionados (y
extendidos) no identifican explícitamente el poder Salidas de los cuatro motores listados.
La potencia producida por un motor es simplemente el producto del par y del ángulo. velocidad.
En unidades métricas estándar la potencia es
En las unidades americanas convencionales el poder es
Hemos calculado la potencia de salida de cada uno de estos motores y mostramos los datos en
Tabla 12.4. Claramente, los cuatro motores enumerados producen casi la misma cantidad
(pequeña) de potencia, en promedio Pout = ave ¼ 0: 96W ¼ 0: 0018 hp. Sin embargo,
podemos verlo leyendo hasta
TABLA 12.4 Salidas de potencia de motores típicos de CC, dispuestas en orden de su
engranaje decreciente ratios
la tabla (de la fila inferior) en la que la potencia disminuye a medida que aumenta la relación de
transmisión. Esto es común y tal vez debería ser otra heurística motora: un aumento en la
relación de transmisión Producir una disminución en la potencia entregada. Por lo tanto, si bien
podemos proporcionar más torque por utilizando una relación de engranaje más alta, tiene el
costo tanto de una velocidad más baja como de una menor potencia (es decir, menos vatios o
menor número de caballos de fuerza). Estos resultados parecen intuitivamente correctos.
También resulta que muchos de los motores pequeños caracterizados como los de la Tabla
12.3 son Diseñado para trabajar con baterías de una tensión particular. Así, todos los motores
de la tabla 12.3. funciona con baterías de 3V. Así que la combinación de batería y motor es fija,
una vez que elegimos tal motor.
Finalmente, aunque esto probablemente no entraría en juego para los tipos de juguete
pequeño Carros motorizados de los que hemos estado hablando, resulta que hay un problema
importante en el motor La selección es que generan una buena cantidad de calor. La cantidad
de calor generado será un consecuencia de la corriente I a través de la resistencia R del motor,
como se especifica en la ecuación. (12.55). Nuevamente, para los modelos y juguetes a
pequeña escala, esto no debería ser un problema ya que estamos hablando
Sobre cantidades muy pequeñas de poder.
Ahora conocemos los principios
principios de dimensionar una batería y elegir un motor, por lo
que podemos diseñar un carro, al menos hasta el punto de equilibrar la relación de peso de la
carga útil con respecto al peso la distancia d subió por la rampa, como una función del Eb
elegido, y como una función de Pout si El tiempo es importante en nuestro diseño. También
podemos ver la batería como una restricción, por ejemplo, cuando solo ciertas baterías están
disponibles, o quizás debido a consideraciones de costo. Y, Por supuesto, debemos recordar
que el tamaño físico de la batería y el motor también ingrese en nuestras consideraciones de
diseño porque su peso es parte del peso total del carro.
12.4 MODELADO DE DISEÑO DE UN ESCALÓN DE ESCALERA
Ahora modelamo
modelamoss y diseñamos el escalón o peldañ
peldaño
o de una escalera para mostrar cómo se
necesita el modelado para diseñar correctamente Para diseñar el escalón de una escalera
necesitamos un modelo que predice su comportamiento [Por qué], lo que significa que
queremos poder entender cómo el paso Los atributos (por ejemplo, tamaño, forma, material,
conexiones al marco de la escalera) afectan su capacidad para soportar las cargas dadas
[Buscar]. Se nos dice que la escalera debe apoyar a una persona de peso Wp llevando un peso
específico Ww [Dado]. Modelaremos el comportamiento del paso (y la escalera) utilizando un
modelo estándar de comportamiento de haz elástico lineal (descrito en Sección 12.4.1) y
modelos estándar del comportamiento elástico de los materiales [Supongamos]. Lo haremos
desarrollar y aplicar el modelo del paso utilizando los principios básicos de la mecánica [Cómo]
y
Figura 12.8 Diagramas de cuerpo libre (FBD) de varios aspectos de una persona parada en una
escalera: FBD de elevación lateral de persona y escalera tomados como un sistema; (b) un FBD
frontal de la escalera que muestra los vectores de la fuerza Fnormal¼P¼WpþWw debido a la
persona parada en un peldaño, así como las fuerzas verticales (RL, RR) y los momentos (ML,
MR) por los cuales los rieles laterales de la escalera apoyar el peldaño. Cortesía de S. D.
Sheppard y B. H. Tongue. Reimpreso con permiso de John Wiley & Sons, Inc.
muestra cómo el peso total que puede soportar depende de su geometría y material
propiedades [predecir]. Observe cómo estamos limitando nuestro esfuerzo de modelado: En
este punto no estamos analizar
analizar el tamaño, la fforma
orma o los materiales de los marcos laterales, los
refuerzos transversales o las almohadillas para los pies en un peldaño. También estamos
excluyendo cualquier vínculo entre los diversos soportes de escalera. Uno o serían necesarios
más modelos matemáticos para desarrollar estas partes de la escalera, pero nosotros
Sólo modelará un peldaño o paso individual.
Apliquemos ahora algunos principios básicos de mecánica. En la figura 12.8
mostramos tres bocetos de una persona en una escalera, el primero de los cuales es un
diagrama de cuerpo libre (FBD) del La persona y la escalera tomadas como un sistema. El
segundo boceto muestra un FBD de toda la escalera. El tercer dibujo muestra elevaciones de
FBDs del peldaño, en las cuales se muestran vectores que representan (a) la fuerza ejercida
por la persona que transporta la carga y (b) la vertical Fuerzas y momentos proporcionados por
el marco de la escalera para apoyar el escalón.
12.4.1 Modelando un peldaño de escalera como una viga elemental
Imagine los dos escenarios que se muestran en la Figura 12.9, los cuales muestran una carga
vertical P soportado por un elemento transversal (es decir, normal o, aquí, horizontal). La figura
12.9 (a) muestra una Cable o cuerda, junto con FBDs de dos secciones del cable. Vemos que la
carga parece haga que el cable se doble, y que una carga vertical puede ser soportada por una
fuerza de tracción T en el cable o cuerda. En la Figura 12.9 (b) mostramos un haz, junto con
dos FBD del haz dividido en dos secciones En el primer FBD, vemos que la fuerza vertical
externa en cada sección es compatible por las reacciones RA y RB en cada soporte del haz y
una fuerza de corte desarrollada internamente, V. Sin embargo, no hay nada que impida que
ninguna de las secciones gire o gire porque cada una tiene Un par o momento desequilibrado
en la configuración mostrada. En el segundo haz FBD nos han incluido momentos de flexión M
que
son parejas
desarrolladas
internamente
(o momentos)
que mantener
el de
equilibrio
momento
y así evitar
que cada sección
gire fuera
de control. Estos
movimientos
flexión del
se
desarrollan por tensiones en el plano a lo largo del eje de la viga, de modo que ¡Es un conjunto
de tensiones horizontales que soportan una carga vertical en una viga!
Para nuestros propósitos, los aspectos importantes de la teoría de la viga elemental
son que las vigas comportarse como resortes lineales y la rigidez de una viga depende de
varios de los parámetros Para una viga simple, una carga P aplicada en el punto medio de una
viga de longitud L produce una desviación d de la viga bajo ese punto:
Figura 12.9 Apoyo de una fuerza vertical con una estructura transversal (horizontal): (a) cable y
FBDs de dos secciones del cable; y (b) una viga y un FBD de una sección de la viga que
también muestra cómo se desarrolla un momento (pareja) mediante tensiones normales
dirigidas axialmente en la viga área transversal.
Aquí Cd es un nú
número
mero que cambia con las cond
condiciones
iciones de co
contorno
ntorno d
del
el haz. (Nosotros u
usamos
samos
Análisis dimensional
dimensional para deriva
derivarr este resu
resultado
ltado co
como
mo eq. (12
(12.13),
.13), y mo
mostró
stró las di
dimensiones
mensiones de
las variables involucradas en la Tabla 12.2.) También podemos reescribir la ecuación. (12.63a)
como un análogo de la
Fórmula de primavera clásica, F= kx, es decir,
La otra cantidad física de gran interés en la teoría del haz es la tensión de flexión. a lo largo del
eje de la viga. Como puede verse en la Figura 12.9 (b), es la flexión estrés que crea el momento
de flexión y su consiguiente fuerza de corte que permite una larga Haz delgado para soportar
una carga que actúa en una dirección normal al eje (largo) de ese haz. La tensión máxima en
una viga cargada es
Aquí
h es laque
altura
de lacon
sección
transversal de
de contorno
la viga (ver,
nuevame
nuevamente,
Figura
12.9)
y Cs es
un
número
cambia
las condiciones
de la
viga. Elnte,
estrés
tiene
las mismas
dimensiones físicas. como presión, es decir, [o] = F / L2.
La fórmula de resorte clásica tiene una única constante o variable de diseño que
puede ser Elegido o manipulado, k, que limita así su libertad de diseño. Para la viga que tiene
que Abarcando una longitud dada L, hay tres variables que pueden ser variadas: E, I y h. (En la
medida Podemos elegir cómo se soporta la viga en sus extremos, también podemos elegir entre
Pares apropiados de constantes, Cd y Cs). El aumento del número de variables significa que
Podemos diseñar para lograr objetivos o restricciones expresados en términos de la deflexión
(eq. (12.63a)) y su tensión máxima (eq. (12.64)). Así, pronto hablaremos sobre el diseño de la
viga para la rigidez, cuando la desviación es nuestro enfoque, o el diseño de la viga Haz de
fuerza, cuando
máxima
tensión
es que
nuestro
Vemoslaen
la Figura
12.10
hayfoco.
diferentes soportes de escalones (o conexiones)
Estipular o modelar. Los dos casos limitantes que son de mayor relevancia se muestran en la
Figura 12.11: Soportes simples (o fijados o con bisagras) que proporcionan una vertical Fuerza
de reacción y previene cualquier desviación vertical pero deja los extremos de la viga. libre para
girar y soportes fijos (o rígidos o sujetados) que proporcionan tanto vertical Fuerzas de reacción
que evitan las deflexiones verticales y los momentos que fuerzan la pendiente de La desviación
de la viga se desvanece (es decir, los momentos evitan cualquier rotación en ese punto).
apoyo). Estos dos casos limitantes, informados por nuestra experiencia actual, sugieren que
tendremos que hacer otra suposición de modelado-diseño cuando diseñemos el peldaño
Con eqs. (12.63) y (12.64) en la mano, y una decisión tentativa tomada sobre los tipos
de los soportes de viga que consideraremos, hemos especificado las ecuaciones que
usaremos, la los cálculos que podemos realizar y los tipos de respuestas que podríamos
esperar [Predecir]. Así, nosotros hemos establecido un modelo de principios que ahora
podemos usar para el diseño preliminar de un peldaño de la escalera.
Figura 12.10 Conexión de peldaños de escalera a marcos de escalera. (a, b) Vistas superiores
e inferiores de cómo el metal los peldaños están unidos al marco de fibra de vidrio de una
escalera; note la brecha entre la superficie superior del peldaño y el marco, por lo que el soporte
no es ni sencillo ni fijo. (c) En esta escalera metálica las conexiones van. a través del marco en
la caja hueca (curva) que forma el peldaño; también es un intermedio apoyo. (d) Esta escalera
de madera muy vieja tiene peldaños sólidos que están atornillados al marco, pero hay Son
soportes adicionales (parcialmente visibles) que acercan la conexión a los fijos o sujetados.
12.4.2 criterios de diseño
¿Cuáles
son de
nuestros
criterios
de diseño,
es eso
decir,
en función
requisitos
evaluamos
el
rendimiento?
nuestros
diseños?
En parte,
depende
tantode
dequé
nuestros
objetivos
como de
nuestras limitaciones. Identificamos algunos objetivos de alto nivel durante el diseño conceptual:
Peso ligero, es decir, minimizar la masa de material utilizado en la escalera; y
Barato, es decir, minimizar el costo.


Figura 12.11 Algunos aspectos de los modelos de vigas elementales: (a) caja rectangular,
hueca, viga I y Secciones transversales de canales, incluidos espesores (h) y segundos
momentos (I); (b) una viga con simple Soportes en ambos extremos; y (c) una viga con soportes
fijos en ambos extremos.
Debemos tener en cuenta que la importancia relativa de estos dos objetivos variará
con nuestro cliente y aplicación: la misa es mucho más importante para una escalera que se
utiliza en una vehículo espacial, mientras que un minorista de "caja grande" es más probable
que se preocupe por el costo. Pero hay otros dos aspectos de diseño que deben considerarse y
que pueden clasificarse como Objetivos o como restricciones. Esos dos problemas se derivan
de no querer que el peldaño se rompa o falla cuando alguien se para en él, y no quiere que el
peldaño se desvíe demasiado para que eso alguien se siente incómodo. Necesitamos
especificar qué significa exigir que el peldaño “no romper o fallar "y" no desviarse demasiado ".
Y debemos especificar si ambos son (posiblemente compitiendo) objetivos, restricciones, o
alguna combinación.
Un material se rompe o falla cuando se excede cualquiera de las tres fortalezas de
falla. Cuando determinamos los valores de las variables de diseño de modo que la tensión de
flexión
peldañoLas
no tres
se excedemos
las fracaso.
fortalezasson
devalores
falla especificadas,
estamos
diseñando
para la del
fortaleza.
fortalezas del
de las tensiones
en las
que un
material falla, respectivamente, una tensión de tracción, una Prueba de flexión, o una prueba de
tracción que produce deformación permanente. Estos tres fallos las fortalezas son propiedades
de los materiales que se han medido y tabulado para la mayoría de los materiales. Como
resultado, este aspecto de nuestro problema de diseño es en parte un problema de selección de
materiales. Por lo general, podemos agrupar los tres modos de falla y hacer referencia al
mínimo de tres para un material dado como la resistencia de falla de interés, sf. Dado que las
propiedades del material son En gran parte establecido a través de pruebas de laboratorio y
experiencia, nuestro grado de confianza Varía con el material. Reflejamos esa variación de
confianza al afirmar que el fracaso la resistencia se debe dividir por un factor de seguridad S,
con S tan bajo como 1.2 para una buena comprensión materiales y tan altos como5 para
materiales para los cuales las propiedades no son tan buenas establecido. (Por supuesto, otras
incertidumbres pueden incorporarse en S.) Luego la fuerza El requisito se expresaría en
términos
tensión de flexión
como sPa,
sf =donde
S. Fracaso
las fortalezas
suelen
tener
del
orden dede
unlamegapascal,
1 MPa=106
el pascal
(Pa) es la
unidad
SI valores
de tensión
definida como 1 Pa=1 N / m2.
Un peldaño se desvía demasiado cuando se excede una deflexión máxima
especificada. Cuando determinamos los valores de las variables de diseño de manera que la
desviación del punto medio del peldaño no No excedemos los límites de deflexión
especificados, estamos diseñando para la rigidez. El superior especificado el límite
generalmente se deriva de consideraciones ergonómicas: no queremos que una escalera se
sienta tambaleante cuando estamos parados en un peldaño. Así, los códigos o normas a
menudo especifican un máximo desviación dmax como una fracción de la longitud del peldaño,
L. El requisito de desviación entonces expresarse en términos de la desviación como d dmax
CdL, donde Cf es un número muy pe
pequeño,
queño, decir CD L = 100.
Ahora abordamos
abordamos un último final suelto (di
(diseño):
seño): ¿Ele
¿Elegimos
gimos pares de co
constantes
nstantes,, Cd y
¿Cs, para corresponder a vigas con soportes simples o a vigas con soportes fijos? La
experiencia
que los dado
extremos
paso laterales
se modelarían
con mayor
precisión
como fijos
o sujetado. sugiere
Sin embargo,
quede
losunrieles
del marco
no son
verdaderamente
rígidos, siempre habrá sea una (muy) pequeña cantidad de rotación en los extremos del
peldaño (consulte la Figura 12.10). Así lo haremos modelar el peldaño como una viga sobre
soportes simples, sabiendo que será más flexible (y por lo tanto Modelo más conservador) que
predecirá tanto el estrés como la desviación de la paso [Supongamos]. Como resultado, nuestro
diseño final se doblará menos y transportará cargas más grandes que nuestras modelo predice.
Los valores de las constantes para soportes simples, Cd. = 48 y Cs = 4, son encontrado a partir
de soluciones exactas para la deflexión y la tensión de flexión de una viga simple llevando una
carga vertical P en su punto medio.
Para resumir, tenemos cuatro objetivos que alcanzar: Queremos minimizar tanto el la
masa y el costo, sujetos tanto a la restricción de resistencia como a la rigidez (o desviación)
restricción. Hay varias formas de proceder. Podríamos simplemente ver cómo la masa y el
costo varía con los diferentes materiales y luego evalúa los diseños tanto por su resistencia
como
por su
rigidez. Si tuviéramos
experienciapodríamos
los diseñadores
estructurales
o nuestradeintuición
estuvieran
suficientemente
bien. desarrollado,
observar
que la restricción
rigidez
es generalmente mucho más severa que la restricción de fuerza. Es decir, si se cumple la
restricción de rigidez (d dmax=CfL), es bastante improbable que la restricción de fuerza (s sf /
S) sea violada. Si tal caso surgido, podríamos tener que revisar nuestros objetivos de costo y
nuestra restricción de rigidez, y luego vuelva a comprobar si la fuerza es suficiente. También
queremos asegurarnos de que obtengamos una Resultado razonable para el grosor del
escalón. Por ejemplo, las espumas de polímero pueden ser superiores en coste y rigidez, pero
el grosor del escalón final puede ser de 0,5 m, lo que es claramente impracticable para una
escalera. (Un grosor tan grande también violaría las suposiciones subyacentes al modelo de
viga cuyos resultados se dan en eqs. (12.63) y (12.64). [Validar])
12.5 DISEÑO PRELIMINAR DE UN ESCALÓN DE ESCALERA
Ahora emprendemos
emprendemos algu
algunos
nos elemento
elementoss de diseño prelimina
preliminar.
r. En el diseño preliminar “real”. De
una escalera consideraríamos vigas de varias secciones transversales y probablemente
haríamos algunas las estimaciones de qué formas pueden ser más eficientes cuando están
hechas de diferentes materiales. Entonces podríamos elegir una forma para un mayor
desarrollo, junto con un rango o conjunto de materiales Luego, en el diseño detallado "real",
refinaríamos ese diseño trabajando para Optimízalo, haciéndolo lo más ligero y barato posible.
También decidiríamos cómo adjuntar los peldaños al marco de la escalera (por ejemplo, con
remaches, soldaduras o pernos) y luego "tamaño" y fije el Ubicaciones de esos anexos. En
nuestro caso, utilizaremos un diseño preliminar para ilustrar y Selección de materiales de
contraste en el diseño para la resistencia y en el diseño para la desviación. (o rigidez). En
nuestro diseño detallado optimizaremos los diseños de los peldaños para lograr el mínimo.
Masa y coste mínimo.
12.5.1 Consideraciones preliminares de diseño para un peldaño de escalera
Con los criterios de falla y deflexión definidos y los dos cabos sueltos atados, nuestro diseño El
problema es que queremos la desviación del punto medio del peldaño y su máxima tensión de
flexión satisfacer
y donde P representa el peso combinado de alguien que está de pie en la escalera y de la
paquete que lleva la persona, es decir, P¼WpþWw. Una pregunta importante es, ¿tratamos?
Como desigualdades (objetivos) o adoptamos los signos de igualdad (restricciones) tanto para
¿La deflexión y el estrés? La respuesta es que no podemos tratar a ambos como restricciones.
Mientras nominalmente hay tres variables de diseño (E, I, h), I y h están tan fuertemente
relacionadas que Son efectivamente una sola variable. Aún más importante, E y yo (yh) no son
verdaderamente variables independientes. De hecho, como señalamos en la discusión que
sigue a la ec. (12.64), La propiedad del material (E) y las propiedades geométricas (I o h y L) se
incorporan en una rigidez efectiva única, un sable, kef f ¼ 48EI = L3. La implicación de esto es
que
podemos
paralala desviación,
fuerza o para
rigidez,
no para
la época.para
Por rigidez
lo tanto,y
podemos
optarDiseñamos
por minimizar
en lacuyo
casopero
estamos
diseñando
luego debemos verificar que la tensión de flexión correspondiente sea inferior El criterio de
fracaso. Para el diseño de la rigidez, comenzamos a equiparar la tensión de flexión a la
resistencia a la falla, después de lo que calculamos la deflexión correspondiente y evaluamos si
Podemos (o no) aceptar ese valor.
Como se señaló, la rigidez efectiva del peldaño depende tanto del material como de la
geometría propiedades En muchos problemas de diseño estructural, el material se elige o
especifica en avanzar. En ese caso, la variable de diseño que permanece es el área de la
sección transversal del peldaño como se representa por su segundo momento, I. Como se
muestra
en la Figura
12.11variedad
(a), el segundo
momento
I y el grosor
del rectangulares
peldaño h se puede
usar
para
modelar
una gran
de formas,
incluyendo
formas
Secciones
transversales, vigas en I y secciones de canal. Las razones por las que I-vigas, canales, y
similares secciones similares se usan ampliamente porque son más eficientes que las
rectangulares secciones transversales en que soportan mayores esfuerzos por unidad de peso,
y que el material moderno Las capacidades de procesamiento facilitan la fabricación de tales
formas en gran volumen. De hecho, si Miramos de nuevo la Figura 12.10, vemos que solo el
peldaño de la escalera de madera tiene una Sección transversal rectangular. Sin embargo,
sabiendo que nuestros resultados quizás sean poco realistas, Limitaremos nuestra exploración
de este aspecto del espacio de diseño asumiendo que el paso tiene una sección transversal
rectangular, con ancho b [Supongamos]. En este caso, entonces, I=bh3 / 12, y nuestro el
conjunto actual de variables de diseño ha cambiado de E, I y h a E, b y h.
Finalmente, también asumiremos que el ancho del peldaño b está restringido, como de hecho lo
es. Por ejemplo, la Norma nacional estadounidense para escaleras: requisitos de seguridad de
la madera
por de
el American
Standards
Institute)noestipula
anchos
de peldaños
fijos
Para (publicado
una variedad
escalerasNational
de madera.
Así, aunque
estemos
limitando
nuestro
diseño. a los peldaños de madera, asumiremos que el ancho b es una cantidad especificada
[Supongamos]. Como un Como resultado, ahora solo tenemos dos variables de diseño, E y h.
12.5.2 Diseño preliminar de un peldaño de escalera para rigidez
Ahora formulamos el primero de dos problemas de diseño preliminar diferentes para peldaño
peldañoss
de Secciones rectangulares y anchos fijos, es decir, diseñamos para la rigidez mediante la
restricción la desviación lo hacemos porque no sabemos de antemano qué rigidez se requiere
para lograr una desviación específica, aunque sí sabemos (y especificamos) el valor límite que
Nos colocamos en esa desviación. También podríamos pensar en el diseño para la rigidez
como diseño para desviación. En eq. (12.65) vemos que Cd = PL2 = 48EI, que luego produce
La ecuación (12.67) se puede resolver para la variable de diseño de espesor, h:
La ecuación (12.68) determina el grosor del peldaño y su valor depende claramente del valor
dado. valores de P, L, b, y Cf, así como en el valor del módulo E, que es todavía no
especificado Por lo general, tendríamos en mente una gama de materiales (por ejemplo,
aluminio, acero, madera, o un compuesto para una escalera), y calcularíamos los espesores
correspondientes de nuestro peldaño en consecuencia. Sin embargo, tenemos que asegurarnos
de que el paso no falle, y por lo tanto sustituyendo eq. (12.68) en eq. (12.67) verificaríamos que
TABLA 12.5 Posibles diseños del peldaño de una escalera para rigidez. La carga de
diseño (es decir, el peso soportado) es P=1350 N; la longitud del peldaño L=350mm; la
anchura del peldaño b=75mm; la factor de seguridad es S¼1.5; y la constante de
restricción Cd=0.01. Tenga en cuenta que dos de los materiales, aluminio y madera,
violan nuestra restricción de fuerza que s / (sf / S) 1
O, con la tensión emitida en una proporción adimensional,
En la Tabla 12.5 mostramos algunos valores de espesor y módulo de posibles peldaños
diseñados para cumplir con la restricción de rigidez. Notamos que todos los grosores parecen
razonablemente pequeños, pero que la relación de la tensión a la tensión de falla, s / (sf / S), no
siempre es menor que 1. Nuestra intuición de que la restricción de rigidez sería más severa que
la restricción de resistencia resultó ser falso para dos de los materiales, aunque el peldaño de
madera está muy cerca, Incluso con un pequeño factor de seguridad. [Verificar] Un tipo
diferente de madera podría haber producido un Resultado más satisfactorio. Sin embargo, estos
resultados confirman una de las razones básicas para hacer una modelo, es decir, para
(numéricamente) comprobar nuestra intuición.
12.5.3 Diseño preliminar de un peldaño de escalera para fuerza
Diseñamos la fuerza al restringir el estrés para garantizar que no se produzcan fallas. Nosotros
Luego hay que calcular la desviación correspondiente y decidir si podemos aceptar que
desviación. Por lo tanto, la declaración de diseño para la fuerza comienza con eq. (12.68), s =
PL = 8hI = sf = S, lo que significa restringir la tensión de tal manera que
Ahora resolvemos
resolvemos la variable d
de
e diseño d
de
e espes
espesor,
or, h, utiliz
utilizando
ando la re
restricción
stricción (12.7
(12.71):
1):
Luego, la deflexión que corresponde a este diseño de resistencia se formula sustituyendo eq.
(12.72) en eq. (12.65):
Tenga en cuenta, también, que aquí hemos echado la deflexión en una proporción
adimensional.
TABLA 12.6 Posibles diseños del peldaño de una escalera para mayor resistencia. La
carga de diseño (es decir, el peso soportado) es P=1350 N; el factor de seguridad es
S=1.5; la
longitud
es L=350mm;
y la violan
anchura
del peldaño
m. Tenga
cuenta
que
dos de del
los peldaño
materiales,
acero y CFRP,
nuestra
rigidez b=75
restricción
que en
d/
L 0.01
En la Tabla 12.6 mostramos algunos resultados para el diseño de resistencia para los mismos
cuatro materiales enumerados en la Tabla 12.5. Aquí, también, todos los grosores parecen
razonablemente pequeños, pero la proporción de los la desviación del punto medio a la longitud
del peldaño, d / L, es a veces, pero no siempre, más grande que el Límite de 0.01 prescrito en
el
diseñoyde
rigidez.aquí
Los se
dospasa
materiales
que fallaron
la fuerza
el diseñoyde
rigidez,
aluminio
madera,
la restricción
de rigidez
en El restricción
diseño de en
resistencia,
viceversa
para los otros dos, acero y CFRP. Teníamos razón solo la mitad de las veces, suponiendo que
la rigidez es una restricción más severa que fuerza. [Verificar]
12.6 OBSERVACIONES DE CLAUSURA SOBRE MATEMÁTICAS, FÍSICA Y DISEÑO
Hemos visto que el diseño preliminar requiere un cuidadoso modelado matemático y
investigación adecuadamente enfocada para obtener datos relevantes. Hemos examinado dos
casos de modelado matemático y sus resultados, pero diseñando vigas e investigando para
identificar los materiales apropiados son habilidades eminentemente prácticas por derecho
propio. Promover, Las lecciones sobre dimensiones, escalado, simplificación de suposiciones y
cómo un modelo Las respuestas a las preguntas que se le hacen son lecciones que se pueden
aplicar a casi todos los modelos. (y diseño) esfuerzos.
de las razones
las de
quelalos
programas
dedicho
ingeniería
enfatizan
contenido de
de
la cienciaUna
de ingeniería
es unpor
reflejo
medida
en que
modelado
y laselactividades
investigación relacionadas deben ser Realizado para hacer una buena ingeniería.
12.7 NOTAS
Sección 12.1: La discusión del modelado matemático tiene sus raíces en Dym (2004) y Dym
(2007). Sección 12.2: El modelado de vigas se toma de Dym (1997), mientras que el enfoque de
la selección de materiales es Debido a Ashby (1999). Sección 12.3: De nuevo, el enfoque de la
selección de materiales, especialmente el uso de tablas de selección de materiales, es Basado
en Ashby (1999).
CAPÍTULO 13
INGENIERIA ECONOMICA EN DISEÑO
¿Cuánto va a costar?
LOS DISEÑOS CASI siempre tienen que cumplir con objetivos relacionados con los costos u
otros objetivos económicos. Por lo tanto, es esencial que entendamos cómo estimar y
administrar los costos. Asociado a nuestro trabajo de diseño. En este capítulo, introducimos dos
conceptos básicos de ingeniería económica en el contexto del proceso de diseño, después del
cual cerramos con Algunas observaciones sobre el campo de la economía de la ingeniería.
13.1 ESTIMACIÓN DE COSTOS: ¿CUÁNTO HACE ESTE PARTICULAR? COSTO DEL
DISEÑO?
¿Cómo estimamos los costos de un diseño, tanto como lo hacemos y luego sobre su vida
planificada? En la práctica, la estimación de costos es un negocio complejo que requiere
habilidad y experiencia. Sin embargo, hay varias maneras en que podemos desglosar la
estructura de costos de un dispositivo que están diseñando Lo más simple, conceptualmente,
es estimar mano de obra, materiales y gastos generales. los costos Esta simple declaración
ignora las ganancias y enmascara la complejidad del costo total Detalles de todos menos los
artefactos más simples. Sin embargo, limitaremos nuestra discusión. para describir solo los
elementos principales que conforman las categorías de costos enumeradas anteriormente, ya
que permiten a los diseñadores comenzar a comprender la economía de un diseño.
Antes de pasar a categorías
categorías de costos pa
particulares,
rticulares, es útil recordar
recordar que el "bajo costo"
es muy probablemente esté entre los objetivos de un artefacto diseñado. Incluso cuando el
dinero no es objeto ", preferiremos una solución menos costosa a una más costosa si ambas
son iguales en todos otros aspectos. Esto significa que un diseñador debe entender los
elementos fundamentales de costar un diseño, aunque solo sea para responder a la pregunta
inevitable, "¿Cuánto cuesta?".
13.1.1 Mano de obra, materiales y costos generales
Los costos a menudo se dividen en las categorías de mano de obra, materiales y costos
generales. Labor los costos incluyen pagos a los empleados que construyen el dispositivo
diseñado, así como a personal de apoyo que realiza tareas necesarias pero a menudo invisibles
como
tomar
llenar Pedidos,
embalaje
envío del
dispositivo.
Losgeneralmente
costos laborales
incluyen
una yvariedad
de costos
que sony menos
evidentes
porque
no setambién
pagan
directamente a los empleados. Estas los costos indirectos a veces se denominan beneficios
complementarios e incluyen seguros de salud y de vida, los beneficios de jubilación, las
contribuciones de los empleadores a la Seguridad Social y otros impuestos sobre la nómina. No
debemos pasar por alto estos costos indirectos de mano de obra cuando estimamos El costo de
un diseño porque en muchas empresas representan hasta el 50% de la mano de obra directa.
Pagos o salarios. Por supuesto, necesitamos estudiar cuidadosamente las actividades
requeridas para producir Un ejemplo de nuestro diseño para estimar los costes laborales. Es
fácil exagerar cómo se necesita mucho tiempo, ya que podemos estar construyendo la primera
instancia, y porque también podemos estar aprendiendo a usar nuevas herramientas y
tecnología. Deberíamos revisar Nuestras estimaciones laborales con profesionales
experimentados en producción antes de que las consideremos, preciso. Dicho esto, un simple
punto de partida para estimar costos es mantener una buena Los registros o las actividades
necesarias
para
construir de
nuestro
de diseño.
Deldemismo
modo,
tenemos
Desarrollamos
un enrutador
procesoprototipo
para describir
las tareas
ensamblaje
y susisecuencia,
podemos usar Ese router para estimar tiempos mínimos y típicos para construir un sistema
mecánico.
Los materiales incluyen aquellos elementos e insumos utilizados directamente en la
construcción del dispositivo, junto con materiales intermedios e inventarios que se consumen en
la fabricación proceso. Una herramienta clave para estimar el costo de los materiales de un
artefacto es la lista de materiales (BOM), la lista de todas las partes en nuestro diseño, incluidas
las cantidades de cada parte requerido para el montaje completo. La lista de materiales es
particularmente útil, ya que suele ser Desarrollado directamente a partir de los planos de
montaje, por lo que refleja nuestro diseño final intenciones Podríamos pensar en la lista de
materiales como parte de una receta que especifica todos de los ingredientes que necesitamos,
así como las cantidades exactas necesarias para hacer una tamaño del lote (es decir, el
número de dispositivos diseñados que queremos hacer). La figura 13.1 muestra la BOM para un
destornillador.
que la lista
de piezas
seuna
incluye
dibujo en este
Para una parteObserve
más compleja,
podríamos
tener
lista directamente
de materialesen
porel separado,
tantocaso.
para
la claridad de El dibujo y para facilitar a los agentes de compras la recolección de piezas
similares utilizadas para hacer Una variedad de dispositivos.
La lista de materiales enumera todos los materiales utilizados para hacer el
dispositivo. Como tal, importa mucho Si nuestro diseño comienza con materias primas o con
materiales que ya han sido Trabajado por nuestros proveedores. En el caso del destornillador,
podríamos decidir "externalizar" el manija, en cuyo caso nuestra lista de materiales incluiría una
manija preparada en lugar de una pieza de stock De acrílico fundido que debe ser mecanizado.
Dicha subcontratación afecta el costo tanto del Los materiales y la mano de obra necesaria para
transformar las materias primas en productos terminados. Los costos de los materiales a
menudo se pueden reducir significativamente mediante el uso comercial
Materiales en lugar de hacer los nuestros. Esto se debe a que los proveedores
externos tienen la maquinaria. y experiencia para hacer un gran número de piezas para muchos
clientes. Es un buen hábito de pensado para ver catálogos de piezas y otros listados de
componentes y piezas prefabricados.
Figura 13.1 La lista de materiales (BOM) para un destornillador, que enumera todos los
materiales necesarios para fabricar la pieza. En En este caso, la lista de materiales está
integrada en un dibujo, pero se puede dar como una lista separada. (Dibujo cortesía de R. Erik
Spjut.)
Los costos incurridos por un fabricante que no se pueden asignar directamente a un
solo producto se denominan gastos generales. Si, por ejemplo, una empresa fabrica un
producto en una fábrica que También produce otros 20 productos, el costo del edificio, las
máquinas, el personal de limpieza, la electricidad, y así sucesivamente, de alguna manera debe
compartirse o distribuirse entre los 21 elementos. Si la compañía ignorara estos costos
generales al establecer los precios de sus productos, pronto se encuentran incapaces de pagar
por el edificio y los servicios necesarios para mantenerlo. Otro Los elementos de gastos
generales incluyen los salarios de los ejecutivos, que presumiblemente están utilizando parte de
su tiempo para supervisar cada una de las actividades de la empresa, así como los costos de
Funciones comerciales necesarias, como contabilidad, facturación y publicidad. Mientras que
hay normas contables que definen las categorías de costos y sus atributos, estimaciones
precisas de Los gastos generales varían mucho con la estructura y las prácticas de la empresa
en cuestión. Una empresa puede tener solo una pequeña cantidad de productos y una
organización muy magra, con la mayoría de sus costos directamente atribuidos a los productos
fabricados y vendidos, y solo una pequeña Porcentaje asignado a los gastos generales. En
otras organizaciones los gastos generales pueden ser iguales o mayor que los costos laborales
que se pueden asignar directamente a uno o más productos. Estimando los costos de producir
un diseño requieren una consulta cuidadosa con los clientes o sus proveedores.
Los costos estimados producidos durante la etapa conceptual de un proyecto de
diseño son a menudo bastante inexactos en comparación con los hechos para diseños
detallados. En construcción pesada proyectos, por ejemplo, una precisión del 35% se considera
aceptable para estimados. Sin embargo, esta amplia gama no se debe utilizar para justificar
costos ocasionales o descuidados estimación.
En la práctica, cada disciplina de ingeniería tiene sus propios enfoques para la
estimación de costos que son capturados por pautas generales (es decir, reglas generales o
heurísticas) que son útiles en La etapa de diseño conceptual. En ingeniería civil, por ejemplo, la
Guía de costos de medios de S.S. proporciona estimaciones de costos por pie cuadrado para
los diversosofrece
elementos
en diferentes
tipos
de proyectos
deProyectos
construcción.
El Manual
de
Richardson
información
similar para
productos
químicos.
de planta
y refinería
de petróleo. Los costos por pulgada cuadrada pueden ser más relevantes para Ciertos diseños
de placa de circuito impreso. Como diseñadores, debemos consultar con experiencia
profesionales en la disciplina de ingeniería adecuada para estimar los costos con éxito, incluso
cuando estamos haciendo "solo" elecciones de diseño conceptual.
13.1.2 Economías de escala: ¿Lo hacemos o lo compramos?
Tanto el trabajo como los materiales están sujetos a economías de escala, es decir, la idea de
que podemos reducir El costo unitario de producción de un diseño al hacer muchas copias, en
lugar de solo hacer algunas “Originales”. Considere la diferencia entre el costo de hacer una
lata de refresco en una máquina compre y los costos unitarios para las empresas
embotelladoras que hacen millones de latas diarias utilizando altamente Herramientas y
materiales
de ingeniería.
La producción
de alto volumen
las empresas
distribuir
costos de tecnologías
especializadas
e innovadoras
sobrepermite
muchasa unidades,
lo que
reducelos
el
costo por unidad producida. Esto puede tener un efecto profundo en nuestros diseños.
Las economías de escala influyen en nuestras opciones de diseño de varias maneras.
Primero, requieren que el diseñador conozca la naturaleza y el tamaño del mercado en el que
se utilizará el diseño: si hay pocas ventas, entonces los costos de producción deben ser
compartidos por un pequeño número de artículos, lo que eleva el costo unitario (estimado). Aún
más significativo para muchos productos, economías de La escala afecta nuestra selección de
los componentes que entran en nuestros diseños. En muchos casos, los clientes insistirá en
que usemos componentes estándar que se producen y venden en grandes volúmenes siempre
que sea posible, para garantizar tanto costos más bajos como suministros adecuados de piezas
de repuesto.
Debido a las economías de escala y al valor del conocimiento especializado, es casi
Siempre es el caso de que un ingeniero de diseño elija un componente totalmente funcional
producido en grandes volúmenes sobre un componente único hecho en casa.
13.1.3 El costo del diseño y el costo del dispositivo diseñado
Hay una distinción importante entre el costo de diseño, creación de prototipos y pruebas de un
Producto y el costo del producto después de la fabricación y distribución. Considera un nuevo
microprocesador. Una empresa puede gastar muchos millones de dólares para diseñar y
desarrollar un chip de vanguardia, con la intención de que inicialmente venda los productos
finales por decenas de Dólares, y eventualmente por un dólar o menos. En otros casos, el costo
de diseño es relativamente pequeña parte del costo final del proyecto, como construir un dique
o un rascacielos. A pesar de tales diferencias, la mayoría de los clientes esperan que un equipo
de diseño estime correctamente sus propios Costos y presupuestos con precisión. Así, incluso
al costar la actividad de diseño, un El equipo de diseño efectivo tiene que entender y controlar
sus costos con precisión.
También se debe tener en cuenta que si bien el cálculo de costos es un elemento
importante en la rentabilidad de un diseño, generalmente no es un factor clave en la fijación de
precios del artefacto. Este aparente la contradicción se puede explicar fácilmente al señalar que
las ganancias brutas (es decir, las ganancias antes de impuestos) y otras consideraciones) son
simplemente el neto de ingresos menos costos. Como tal, los costos son una Elemento
importante en la ecuación del beneficio. Los ingresos, por otra parte, están determinados por el
precio cobrado por un artículo multiplicado por el número de artículos vendidos. Para la
maximización de beneficios las empresas, los precios no se establecen sobre la base de los
costos, sino más bien en términos de lo que el mercado está dispuesto a pagar. Considere
nuestro microprocesador de vanguardia. Puede ordenar una Precio de cientos de dólares
cuando se introdujo inicialmente. Sin embargo, los costos de hacer cada Los chips, amortizados
duranteunos
todacentavos,
la producción,
están
debajo de eso.
Los materiales
en el los
chipcostos
pueden
costar
el trabajo
pormuy
chip por
es esencialmente
insignificante,
e incluso
de
investigación y las líneas de producción innovadoras son relativamente modestas cuando se
comparten entre los muchos Millones de fichas finalmente vendidas. Los costos de distribución
claramente no son diferentes para los nuevos chips que para los mayores. Pero ya que la
compañía anticipa gran demanda por su nuevo liderazgo procesadores de borde, establecerá
su precio alto: hay clientes dispuestos a pagar una prima para conseguirlos. De hecho, las
responsabilidades de los profesionales de marketing en un equipo de diseño por lo general
incluyen la identificación de atributos de diseño que hacen que los consumidores estén
dispuestos a pagar un alto Precio para un nuevo diseño de producto.
13.2 EL TIEMPO VALOR DEL DINERO
Más allá de los costos inmediatos de hacer un nuevo producto diseñado, también debemos
considerar
Lasdiseño
consecuencias
de nuestras
opciones
lo largo
de cambia
toda la
vida útil del
artefacto.económicas
Esto se hace
más difícil
porquedeeldiseño
valor adel
dinero
dependiendo de Cuando lo recibamos o lo paguemos. Si alguien nos ofreciera $ 100 hoy o $
100 por año a partir de Ahora, preferiríamos tomar el dinero ahora. Tener el dinero antes nos
ofrece un número de ventajas. Podemos invertir o utilizar el dinero durante el año intermedio;
nosotros También eliminen el riesgo de que el dinero no esté disponible el próximo año; y no
tenemos preocuparse de que la inflación reducirá el poder adquisitivo de esos $ 100 durante el
próximo año. Este ejemplo simple destaca un concepto importante, el valor temporal del dinero:
el dinero obtenido antes es más valioso que el dinero obtenido más tarde, y el dinero gastado
antes es Más costoso que el dinero gastado más tarde.
El valor temporal del dinero captura los efectos tanto de los costos de oportunidad
como del riesgo. Un El costo de oportunidad es una medida de cuánto podría haber ganado el
dinero diferido en el tiempo intermedio El riesgo captura la posibilidad de que el dinero valga
menos (debido a inflación), y que las circunstancias cambiadas podrían hacer que el dinero no
estuviera
el tiempo
intermedio Economistas
y profesionales
financieros
agrupan eldisponible
alcance dedurante
estos riesgos
y oportunidades
perdidas en una
tasa de descuento
única
que actúa como una tasa de interés en una cuenta de ahorros o tarjeta de crédito: la tasa de
interés en una cuenta de ahorros mide cómo Mucho un banco está dispuesto a pagar por el
privilegio de usar nuestro dinero en el próximo año. Un la tasa de interés en una tarjeta de
crédito mide cuánto debemos pagarle al emisor de la tarjeta en el futuro por el privilegio de usar
su dinero ahora. Así como estas tarifas varían según el crédito. las calificaciones de los clientes,
las tasas de descuento variarán según los otros usos y riesgos Frente a los inversores. Los
cálculos de intereses en tarjetas de crédito y cuentas bancarias normalmente muestran Montos
en dólares que aumentan desde un momento dado hacia adelante o hacia adelante. Por otra
parte, las tasas de descuento generalmente funcionan a la inversa, mostrando el valor actual
del dinero que será Disponible o requerido en algún momento en el futuro.
¿Cómo distinguimos entre “$ 100 hoy” y “$ 100 dentro de un año” en un forma racional
y consistente? Para un conjunto dado de eventos financieros futuros o flujos de efectivo (tanto
hacia nosotros y lejos de nosotros), utilizamos una tasa de descuento determinada para traducir
todos nuestros eventos en un marco de tiempo común, ya sea la hora actual o una futura.
Considerar de nuevo nuestra elección de obtener $ 100 hoy o $ 100 el próximo año. Si la tasa
de descuento anual es del 10%, entonces esperaríamos necesitar $ 110 dólares en un año para
compensarnos por no tener $ 100 hoy (o para comprar entonces lo que podríamos comprar hoy
con $ 100). Estaríamos recibiendo el mismo valor si aceptamos $ 100 ahora o $ 110 dentro de
un año. Podemos escribir esto más generalmente como
Aquí VF es el valor futuro del dinero (dentro de un año), VP es el valor presente (en este
momento tiempo), y r es la tasa de descuento expresada en porcentaje. También podemos
trabajar esto de otra manera, preguntando cuánto necesitamos hoy para tener el equivalente a
$ 100 al año a partir de ahora. En este caso, VF ¼ $ 100, r es 0.1, y ahora invertimos eq. (13.1):
Tomar los $ 100 el próximo año es equivalente a obtener e invertir alrededor de $ 91 hoy, dado
nuestro Tasa de descuento del 10%. Podemos realizar estos cálculos de descuento en el futuro
hasta queremos. El principio es el mismo. Así, $ 100 prometidos por dos años a partir de ahora
serían vale menos que los $ 100 prometidos para el próximo año, ya que no se tiene en cuenta
que estamos poder usar los $ 100 durante dos años, o poder usar los $ 10 ganados en el primer
año.
Los economistas han desarrollado enfoques estándar para descontar dinero y
determinar el valor presente de los dólares futuros, ya sean costos o beneficios, y viceversa. La
aplicación de estas fórmulas puede involucrarse bastante cuando la inflación o el momento
inusual los problemas están involucrados, pero prácticamente todos los análisis de este tipo se
basan en la relación
En eq. (13.3) VP es el valor presente de los costos o beneficios, VF es el valor futuro, r es el
tasa de descuento, y t es el período de tiempo medido en años durante los cuales se incurre en
un costo o un Se realiza beneficio. Consideremos el caso en el que estamos interesados en el
valor presente de un Pago de $ 100 después de tres años a partir de ahora. En este caso, VF =
$ 100, t = 3 y r = 0.10. Si sustituye estos valores en eq. (13.2), encontramos que VP = $
100/(1+0.10)3 = $ 75.13. Así, nuestro pago de $ 100, diferido al tercer año, es equivalente a un
pago inmediato. pago de unos $ 75.
utilizar
eq. (13.3)
para
unahemos
mezcla
de costos
durante con
varios
períodos También
de tiempopodemos
como bien.
Considere
el caso
en ver
el que
diseñado
un sistema
un
costo inicial de $ 1000, costos anuales de mantenimiento de $ 100, y un costo de revisión de $
300 en el tercer año. Suponer Además, el sistema está destinado a durar cinco años. Podemos
tomar el valor presente de cada uno de estos costos y sumarlos para obtener el valor presente
total de la corriente de costos para el sistema:
Dado que el costo inicial ocurre desde el principio, no necesitamos descontar ese costo en
absoluto: $ 1000 Hoy tiene un valor presente de $ 1000. Podemos determinar el valor presente
de anual. costos de mantenimiento para cada uno de los cinco años utilizando eq. (13.2) y
sumarlos, Mientras redondea al dólar más cercano:
Finalmente, utilizamos eq. (13.2) para descontar el costo de la reparación de $ 300 en el tercer
año:
Por lo tanto, la suma de los valores actuales del costo inicial ($ 1000), el costo de
mantenimiento anual ($ 379), y la revisión del tercer año ($ 225) lleva a un valor presente del
costo
total
por vidade
de comparar
$ 1604. los costos en la vida útil de un sistema al colocarlos en una
Esta es
la de
capacidad
sola El marco del tiempo es muy importante para elegir entre diseños. Considera un diseño
alternativo. Al ejemplo que acabamos de dar, en el costo inicial es de $ 1500, el mantenimiento
anual es Solo $ 25, y no se requiere ninguna revisión. Si aplicamos el mismo enfoque que el
anterior, encontraremos El valor presente en el costo de la vida en este segundo diseño será de
$ 1595. Así, en este caso, una Un diseño que cuesta un 50% más al principio resultados tener
costos de vida más bajos que un Aparentemente, el diseño es mucho más barato porque tiene
pequeños costos de mantenimiento y revisión. En En la práctica, la diferencia entre $ 1604 y $
1595 es tan pequeña que probablemente Considere los dos diseños como económicamente
equivalentes. Esto quiere decir que si nuestro cliente pregunta por un bajo costo, nos
preguntamos si queremos un bajo costo inicial, bajos costos de mantenimiento, o Bajos costos
de ciclo de vida. El descuento nos ayuda a responder estas preguntas y seleccionar mejores
diseños, porque podemos traducir correctamente todos los costos anticipados a un marco de
tiempo común.
¿Qué significa todo esto para nosotros como diseñadores? En primer lugar, tenemos
que darnos cuenta de que el diseño. las decisiones y decisiones tomadas hoy se traducirán en
eventos financieros que ocurrirán en Diferentes tiempos en el futuro. Nuestras opciones de
diseño llevarán a los usuarios a incurrir en costos en el futuro, tales como gastos de
mantenimiento o mayor consumo de energía; algunos de estos costos pueden Dominar el costo
de producción inicial. Los compradores y usuarios de nuestro diseño incurrirán en estos costos
en un horizonte de tiempo, incluyendo el precio de compra inicial, costos de operación,
mantenimiento Costos, y eventualmente costos de eliminación y reemplazo. Así que cuando
nuestro cliente nos dice que considerar que "bajo costo" es un objetivo importante, debemos
cuestionarlos para averiguar qué "Bajo costo" significa para ellos.
13.3 CONSIDERACIONES DE CLAUSURA SOBRE INGENIERÍA Y ECONOMÍA
La
ingeniería
la economía
han estado
estrechamente
vinculadas
duranteque
casilos
tanto
tiempo
como
los dos ycampos.
ha existido.
De hecho,
los economistas
reconocen
ingenieros
fueron los desarrolladores de un número De elementos importantes de la teoría económica. Por
ejemplo, la teoría de la utilidad y la discriminación de precios. fueron articulados por primera vez
por el ingeniero del siglo 19 Jules Dupuit, y ubicación La teoría fue desarrollada por un ingeniero
civil llamado Arthur Wellington. Wellington es también acreditado con la definición de ingeniería
como “el arte de hacerlo bien con uno que cualquier Bungler puede hacer con dos ". Este
vínculo de ingeniería a economía debería venir como no Sorprende al diseñador, ya que es un
proyecto raro para el cual el dinero realmente es "sin objeto". Prácticamente todas las
decisiones de ingeniería tienen consecuencias económicas.
El campo (formal) de la economía de la ingeniería tiene que ver con la comprensión de
Implicaciones económicas o financieras de las decisiones de ingeniería, incluida la elección
entre alternativas (por ejemplo, análisis de costo-beneficio), decidir si o cuándo reemplazar
máquinas u otros sistemas (análisis de reemplazo), y la predicción de los costos totales de los
dispositivos durante el período de Tiempo en que serán de propiedad y uso (análisis del ciclo de
vida). Estos temas pueden llenar fácilmente todo cursos en un plan de estudios de ingeniería y
están mucho más allá de nuestro alcance actual. Tenemos cubrió dos temas de economía de la
ingeniería: el valor temporal del dinero y la estimación de costos que son muy importantes para
el diseño y que deberían ayudar a los equipos de diseño e ingeniería a cumplir decisiones.
Si bien los factores económicos son extremadamente importantes en el diseño,
debemos tener en cuenta que la economía de la ingeniería es otra forma de modelado de
ingeniería, al igual que la creación de prototipos o simulación; No debe ser el único factor que
influye en un diseñador. Hay otros Enfoques de modelación “cuasi económicos” que pueden
utilizarse para evaluar el efecto de los diseños, Incluyendo el llamado "triple resultado final", que
se utiliza para estimar la situación económica, social, y consecuencias ambientales de un
diseño.
capítuloambientales,
14, veremosque
cómo
la vida
El ciclo Pensar
de un producto
analizar
en
términosEn
deelefectos
algunas
personas
en cómoseunpuede
tipo de
costo no
económico.
13.4 NOTAS
Sección 13.2: Hay muchos textos excelentes en ingeniería económica que pueden usarse para
ir más lejos con estos temas El material de estimación de costos se basa en notas de clase
preparadas por nuestro colega, Donald S. Remer por su curso sobre estimación de costos y
sobre Oberlander (2000). Vista de ingeniería que cuesta Se basa más en la contabilidad que se
puede encontrar en Riggs (1994). La relación entre precios y costos. se discute en Nagle (1987)
y Phlips (1985).
CAPÍTULO 14
DISEÑO PARA LA PRODUCCION,
USO Y SOSTENIBILIDAD
¿Qué otros factores influyen en el proceso de diseño?
El tema ACENTRAL de este libro es que el diseño de ingeniería generalmente se realiza por
equipos Los equipos de diseño suelen incluir no solo ingenieros, sino también fabricación
expertos (que pueden ser ingenieros industriales), profesionales de marketing y ventas,
expertos en confiabilidad, contadores de costos, abogados, etc. Tales equipos están
preocupados Con la comprensión y optimización del producto en desarrollo para toda su vida
incluyendo su diseño, desarrollo, fabricación, comercialización, distribución, uso y,
eventualmente,
disposición.
Laun
preocupación
todas estas
áreas,ajunto
consela conoce
necesidad
de
reducir El momento
de llevar
producto al por
mercado,
ha llevado
lo que
como
concurrente. Ingenieria. La ingeniería concurrente significa que un equipo de diseño
multidisciplinario trabaja simultáneamente y en paralelo para diseñar un producto, un enfoque
de fabricación, un Esquema de distribución, soporte al usuario, mantenimiento y, finalmente,
eliminación. Mientras que es más allá del alcance de este libro para explorar en profundidad la
ingeniería concurrente, es importante que los ingenieros comprendan y aprecien estos campos
relacionados que influyen. Tanto el diseño inicial como el ciclo de vida completo de un producto.
Los ingenieros siempre han tratado de realizar varios atributos deseables para algunos Grado
en sus diseños, plasmado en el proceso de diseño como objetivos. Esto es a menudo
denominado "diseño para X", donde X es un atributo como la fabricación, mantenibilidad,
confiabilidad, o asequibilidad. Los diseñadores e ingenieros también se refieren a ellos con un
nombre diferente, las funciones, porque muchos de estos atributos deseables son expresados
como sustantivos que tienen un sufijo "-ility". Como diseñadores, podemos utilizar la idea de la
ciclo de vida del producto para guiarnos a través de algunas de estas X. Dado que la mayoría
de los productos son diseñados para ser construidos, vendidos, usados y luego desechados,
podemos ver primero el diseño para Fabricación y montaje, y luego en el diseño para su uso,
incluida la fiabilidad y mantenibilidad, y por último, en el diseño para la sostenibilidad. Ya hemos
considerado Diseño para la asequibilidad en el Capítulo 13, donde analizamos los aspectos
económicos del diseño. Todos estos conceptos relacionados también pueden considerarse
aspectos de calidad, que Considerado cuando miramos el despliegue de la función de calidad y
la casa de calidad.
14.1 DISEÑO PARA LA PRODUCCIÓN: ¿SE PUEDE HACER ESTE DISEÑO?
En muchos
casos,
un artefacto
seque
producirá
o fabricará
en grandes
cantidades.
los
últimos
años,
las empresas
handiseñado
aprendido
el diseño
de un producto
puede
tener unEn
Gran
impacto en los métodos y costos de producción. Hacia este fin, a nivel mundial. Industrias
competitivas como la industria automotriz y electrónica de consumo, rutinariamente considere
cómo se fabrica un producto durante las primeras etapas de diseño. Un factor importante de
esta preocupación es el número de productos que se fabrican, que puede permitir las
economías de escala que analizamos en el Capítulo 13. Además, el momento en que Las
tomas para llevar un producto al consumidor, conocido como el tiempo de comercialización,
definen el Capacidad para dar forma a un mercado. Los procesos de diseño que anticipan los
problemas de fabricación pueden ser clave Elementos en la aceleración de productos hasta la
producción comercial.
14.1.1 Diseño para Fabricación (DFM)
Design
for manufacturing
(DFM) de
es un
un producto,
diseño basado
en minimizar
los adecuado
costos de de
producción
y/
o el tiempo
de comercialización
manteniendo
un nivel
calidad. La
importancia de mantener un nivel apropiado de calidad no puede ser exagerada porque sin una
garantía de calidad, DFM se reduce a simplemente producir el menor costo producto.
DFM comienza con la formación del equipo de diseño. En entornos comerciales,
diseño los equipos comprometidos con DFM tienden a ser multidisciplinarios e incluyen
ingenieros, Gerentes de manufactura, especialistas en logística, contadores de costos y
marketing y ventas profesionales Cada uno trae intereses particulares y experiencia a un
proyecto de diseño, pero todos debe ir más allá de su experiencia primaria para centrarse en el
proyecto en sí. En muchos worldclass empresas, estos equipos multidisciplinarios se han
convertido en el estándar de facto de la organización del diseño moderno.
La fabricación y el diseño tienden a interactuar de manera iterativa durante el
desarrollo del producto. Es decir, el propio equipo de diseño descubre un posible problema al
producir un diseño propuesto o se entera de una oportunidad para reducir los costos de
producción
o el tiempo,
el equipo de
luego
reconsidera
su diseño
Delleva
manera
un equipo
de diseño puede
sugeriry enfoques
producción
alternativos
Eso
a lossimilar,
especialistas
en
fabricación a reestructurar procesos. Para lograr fructíferos y interacción sinérgica entre los
procesos de fabricación y diseño, es importante que DFM se considerará en todas y cada una
de las fases de diseño, incluidas las primeras etapas de diseño conceptual.
Una metodología básica para DFM consiste en seis pasos:
1. estimar los costos de fabricación para una alternativa de diseño dada;
2. reducir los costos de los componentes;
3. reducir los costos de montaje;
4. reducir los costos de apoyo a la producción;
5. considerar los efectos de DFM en otros objetivos; y
6. Si los resultados no son aceptables, revise el diseño una vez más.
Este enfoque depende claramente de una comprensión de todos los objetivos de la
diseño; de lo contrario, la iteración requerida en el Paso 6 no puede ocurrir de manera
significativa. Un También se requiere la comprensión de la economía de la producción. Este
tema suele ser Se imparte en cursos de ingeniería industrial, o cursos de fabricación. Además
de estas áreas, sin embargo, hay decisiones de ingeniería y procesos tomadas por el equipo de
diseño que Puede influir directamente en el costo de producción de un producto. Algunos
procesos para dar forma y formar metal, por ejemplo, cuestan mucho más que otros y solo se
requiere para cumplir Necesidades particulares de ingeniería. Del mismo modo, algunos tipos
de circuitos electrónicos se pueden hacer con Máquinas de producción de gran volumen y alta
velocidad, mientras que otras requieren ensamblaje manual. Algunos Las opciones de diseño
que requieren costos más altos para pequeñas series de producción pueden ser en realidad
menos
caro
si elsolo
diseño
tambiéncompletar
se puedeunusar
paraexitoso
otro propósito
de mayor
volumen.profundo.
En cada
En estos
casos,
podemos
diseño
combinando
conocimiento
de técnicas de fabricación con profunda experiencia en diseño.
Hay algunas cosas específicas que los equipos de diseño pueden tener en cuenta al
realizar DFM. En primer lugar, consultar con expertos en fabricación a menudo puede revelar la
fabricación. Técnicas que funcionarán (o no) con su diseño. Si son miembros de la facultad en
una universidad, expertos en la firma del cliente, o incluso ingenieros de fabricación retirados,
haciendo tapping En su conocimiento es tremendamente útil para el diseñador. Segundo, los
costos de producción pueden por lo general, se reducen utilizando insumos disponibles en el
mercado en lugar de partes personalizadas los El uso de componentes listos para usar también
hará que la estimación de costos sea más simple, ya que existen Listado de catálogos,
especificaciones y precios. Finalmente, DFM siempre debe hacerse con los objetivos del cliente
en mente: en algunos campos, facilidad de fabricación o incluso costos reducidos puede no ser
lo más importante en la mente del cliente, especialmente si hay vidas en juego.
14.1.2 Diseño para el montaje (DFA)
El diseño para ensamblaje es un tipo relacionado, pero formalmente diferente de diseño para X.
Ensamble se refiere a la forma en que se unen las distintas partes, componentes y
subsistemas, adjuntos, o agrupados de otra manera para formar el producto final. Asamblea
puede ser caracterizado por consistir en un conjunto de procesos mediante los cuales el
ensamblador (1) maneja partes o componentes (es decir, los recupera y los posiciona de
manera apropiada entre sí), y (2) inserta (o combina o combina) las partes en un subsistema o
sistema terminado. Por ejemplo, el montaje de un bolígrafo puede requerir que el cartucho de
tinta se inserte en el tubo que forma la empuñadura, y que las tapas se adjuntan a cada
extremo. Este proceso de montaje puede realizarse de varias maneras, y el diseñador debe
considerar enfoques que harán que Es posible que el fabricante reduzca los costos de montaje
mientras se mantiene alto. Calidad en el producto terminado. Claramente entonces, el
ensamblaje
es un oaspecto
clave
de la fabricación
y debe
considerarse
como parte del diseño
para la fabricación
como un
elemento
separado, pero
Tarea
de diseño relacionada.
Debido a su lugar central en la fabricación, se ha pensado mucho en el desarrollo de
directrices y técnicas para hacer el montaje más eficaz y eficiente. Algunos de los enfoques
típicamente considerados son:
1. Limitar el número de componentes al menor número de componentes esenciales para el
funcionamiento del producto terminado. Entre otras cosas, esto implica que el diseñador
diferenciar entre las partes que podrían eliminarse mediante la combinación de otras partes y
los que deben ser distintos por necesidad. Los problemas habituales para esto. son para
identificar:


partes que deben moverse unas respecto a otras;
partes que deben estar hechas de diferentes materiales (para resistenci
resistencia,
a, por e
ejemplo,
jemplo, o
aislamiento); y
Partes que deben separarse para que el ensamblaje proceda.
2. Usar sujetadores estándar y / o integrar sujetadores en el propio producto. Utilizando Los
sujetadores estándar también permiten que un ensamblador desarrolle rutinas estándar para
Montaje de componentes, incluida la automatización. Reduciendo el número y tipo de Los
sujetadores le permiten al ensamblador construir un producto sin tener que recuperar Cuantos

componentes y partes. El diseñador también debe considerar que los sujetadores tienden para
inducir concentraciones de estrés y por lo tanto puede causar problemas de fiabilidad.
3. Diseñar el producto para tener un componente base sobre el cual otros componentes pueden
ser ubicado (incluido el diseño para que el ensamblaje proceda con tan poco movimiento del
componente base como sea posible). Esta guía permite a un ensamblador, ya sea humano o
máquina, para trabajar a un punto de referencia fijo en el proceso de montaje y para minimizar
el
enelque
el ensamblador
restablecerque
los faciliten
puntos de
4. grado
Diseñar
producto
para tenerdebe
componentes
la referencia.
recuperación y el montaje. Esto
puede incluir elementos de diseño detallado que, por ejemplo, reducen la tendencia de piezas y
subconjuntos que se enredan entre sí, o el diseño de piezas que son simétricos, de modo que
una vez recuperados pueden ser ensamblados sin recurrir a un Fin u orientación preferente.
5. Diseñar el producto y sus componentes para maximizar la accesibilidad, durante Tanto
fabricación como posterior reparación y mantenimiento. Si bien es importante Para que los
componentes sean eficientes en su uso del espacio, el diseñador debe equilibrar este necesita
con la capacidad de un ensamblador o reparador para obtener acceso y manipular Partes, tanto
para la fabricación inicial como para su posterior reemplazo.
Si bien estas pautas y heurísticas representan solo un pequeño conjunto del diseño
Consideraciones que conforman el diseño para el montaje, proporcionan un punto de partida
para el pensamiento. sobre DFA y DFM. Un principio central en ambos es que la calidad, y
específicamente Funcionalidad, no puede ser sacrificado por la fabricación o el montaje.
14.1.3 La Lista de Materiales y Producción
El diseño efectivo para la fabricación y el ensamblaje requiere un conocimiento profundo de
Los procesos de producción, entre los más importantes, están las formas de planificar y
controlar inventarios Una técnica de planificación de inventario común es la planificación de
requisitos de materiales. (MRP). Utiliza dibujos de ensamblaje para desarrollar una lista de
materiales (BOM) y un gráfico de ensamblaje, a veces llamado ingeniosamente un gráfico de
"gozinto", que muestra el orden en que las partes en la lista de materiales se ponen juntas.
Como vimos en el capítulo 13, la lista de materiales es una lista de todas las partes, incluidas
las cantidades de cada parte requeridas para ensamblar un objeto. Notamos que la lista de
materiales también se usa al estimar algunos de los costos de produciendo el artefacto
diseñado.
Cuando una empresa ha determinado el tamaño y el calendario de su programa de
producción, los planificadores de producción pueden determinar el tamaño y el tiempo de los
pedidos de inventario. (La mayoría de las empresas Ahora use la entrega de piezas justo a
tiempo, ya que tratan de evitar llevar grandes inventarios de piezas que se pagan pero no
generan ingresos hasta después de que se ensamblan y envían.) La Importancia de los planos
de montaje y del BOM en la gestión del proceso de producción. no puede ser exagerado. Para
ser efectivo, el equipo de diseño no solo debe seguir métodos precisos. de informar su diseño,
pero toda la organización debe estar comprometida con la disciplina que Cualquier cambio de
diseño, o órdenes de cambio de ingeniería, se informará de manera precisa y exhaustiva A
todas las partes afectadas. La mayoría de las organizaciones tienen procedimientos formales
para la grabación y gestión de cambios en el proceso de diseño y producción.
Un último punto a destacar es que las preocupaciones de fabricación incluyen tanto la
logística como distribución, por lo que estos elementos también se han convertido en una parte
importante del diseño para Fabricación y montaje. Muchas empresas forjan vínculos entre los
proveedores de los materiales necesarios para hacer un producto, los fabricantes que fabrican
ese producto y Los canales necesarios para distribuir eficientemente el producto terminado.
Este conjunto de relacionados Las actividades, a menudo denominadas la cadena de
suministro, requieren que un diseñador entienda los elementos de todo el ciclo de vida del
producto. Está más allá de nuestro alcance explorar el papel de la cadena de suministro La
gestión en el diseño, excepto señalar que en muchas industrias, los diseñadores exitosos no
solo entienden sus propios procesos de producción y fabricación, sino también aquellos de sus
proveedores y de sus clientes.
14.2 DISEÑO PARA USO: ¿CÓMO FUNCIONARÁ ESTE DISEÑO?
El diseño para el uso une el triángulo diseñador-cliente-usuario de una manera poderosa.
Nosotros
menudo
escuchesilas
palabras
"fácil Esta
de usar"
aplicadaspuede
para describir
un producto,
pero esto asolo
tiene sentido
hecho
especifico
especificidad
incluir interfaces
entre
el sistema diseñado y el usuario, requisitos de habilidades, exigencias físicas del usuario
(capturadas en el campo de la ergonomía), e incluso qué tan bien funciona el sistema en
relación con las aplicaciones no deseadas. Las limitaciones de tiempo y espacio requieren que
describamos solo algunos de los temas ricos diseño subyacente para su uso; En esta sección
consideramos confiabilidad y mantenibilidad.
La mayoría de nosotros tenemos una comprensión personal y visceral de la fiabilidad y
la falta de fiabilidad como Consecuencia de nuestra propia experiencia con los objetos
cotidianos. Decimos que el coche familiar es. poco confiable, o que un buen amigo es muy
confiable, alguien con quien podemos contar. Mientras que tal Precisión cuando estamos
funcionando como diseñadores de ingeniería. Así, ahora describimos cómo Los ingenieros
abordan la fiabilidad, junto con su concepto hermano, la mantenibilidad. Las evaluaciones
informales son aceptables en nuestras vidas personales, necesitamos una mayor claridad y
recisión
cuando
estamos
funcionando
como
diseñadores
de ingeniería.
Así,
ahora describimos
cómo Los
ingenieros
abordan
la fiabilidad,
junto
con su concepto
hermano,
la mantenibilidad.
14.2.1 Fiabilidad
Para un ingeniero, la confiabilidad se define como “la probabilidad de que un elemento realice
su funcionar bajo las condiciones establecidas de uso y mantenimiento para una medida
declarada de una variable (tiempo, distancia, etc.) ". Esta definición tiene una serie de
elementos que justifican aún más comentario. La primera es que podemos medir correctamente
la confiabilidad de un componente o sistema solo bajo el supuesto de que ha sido o será usado
bajo ciertas condiciones específicas. El segundo punto es que la medida apropiada de uso del
diseño, llamada la variable, Puede ser algo más que el tiempo. Por ejemplo, la variable para un
vehículo podría ser millas, mientras que para una pieza de maquinaria vibrante, la variable
podría ser el número de ciclos de operación. Tercero, debemos examinar la confiabilidad en el
contexto de las funciones discutidas en El Capítulo 6, que hace hincapié en el cuidado que
debemos tener en el desarrollo y la definición de Funciones que debe realizar un diseño. Por
último, tenga en cuenta que la fiabilidad se trata como una probabilidad, y por lo tanto puede
caracterizarse por una distribución. En términos matemáticos, esto significa que nosotros puede
expresar nuestras expectativas de cuán confiable, seguro o exitoso esperamos un producto o
una El sistema debe ser en términos de una función de distribución acumulativa o una función
de densidad de probabilidad.
En la práctica, nuestro uso de una definición probabilística nos permite considerar la
confiabilidad en El contexto de lo opuesto al éxito, es decir, en términos de fracaso. En otras
palabras, podemos enmarcar nuestra consideración de confiabilidad en términos de la
probabilidad de que una unidad no pueda realizar sus funciones en las condiciones establecidas
dentro de un período de tiempo especificado. Esta nos obliga a considerar cuidadosamente lo
que entendemos por fracaso. El estándar británico 4778 define una falla como "la terminación
de la capacidad de un elemento para realizar una función requerida" definición, aunque útil en
algún nivel, no captura algunas sutilezas importantes que nosotros, como diseñadores, deben
tener en cuenta que no captura los muchos tipos de fallas que pueden afectar a un dispositivo o
sistema complejo, su grado de gravedad, su tiempo o su efecto en El rendimiento del sistema
global.
Por ejemplo, es útil distinguir cuándo falla un sistema y cómo falla. Si el elemento falla
cuando está en uso, la falla se puede caracterizar como una falla en servicio. Si el artículo falla,
pero las consecuencias no son detectables hasta que se realice alguna otra actividad, nosotros
referirse a eso como una falla incidental. Una falla catastrófica ocurre cuando una falla de
algunos La función es tal que falla todo el sistema en el que está incrustado el elemento. Por
ejemplo, si nuestro auto se descompone mientras estamos en un viaje y necesita una
reparación
para que
completar
el viaje, favorito
lo llamaríamos
en servicio.durante
Una falla
incidental puede
ser podamos
parte de Nuestro
mecánico
sugiere una
que falla
reemplacemos
el
servicio de rutina de nuestro automóvil. UNA Una falla catastrófica, causante de un accidente,
puede seguir a la falla de una parte crítica de la Coche mientras conducimos a velocidades de
autopista. Cada tipo de falla tiene sus propias consecuencias. para los usuarios del artefacto
diseñado, por lo que deben ser considerados cuidadosamente por los diseñadores.
A menudo especificamos
especificamos la confiab
confiabilidad
ilidad usand
usando
o medidas como el tiempo med
medio
io entre
fallos (MTBF), o millas por fallo en servicio, o alguna otra métrica. Sin embargo, deberíamos
tenga en cuenta que enmarcar la definición de confiabilidad en términos de probabilidades nos
da una idea En las limitaciones inherentes a tales medidas. Considere las dos distribuciones de
falla mostradas en la figura 14.1. Estas dos distribuciones de probabilidad de confiabilidad
tienen la misma media (o promedio), es decir, MTBFa = MTBFb, pero tienen grados de
dispersión muy diferentes
Figura 14.1 Distribuciones de falla (también llamadas funciones de densidad de probabilidad)
para dos diferentes componentes Tenga en cuenta que ambas curvas tienen el mismo valor de
MTBF, pero que las dispersiones de Los posibles fallos difieren notablemente. El segundo
diseño (b) se vería como menos confiable porque más fallos serían durante la vida temprana del
componente (es decir, durante el intervalo de tiempo t0 t t1). (medido típicamente como la
varianza o desviación estándar) sobre esa media. Si no somos preocupados por la media y la
varianza, podemos elegir una alternativa de diseño que Aparentemente es mejor en términos de
MTBF, pero mucho peor en términos de varianza. Incluso podemos Elija un diseño para el cual
el MTBF sea aceptable, pero para el cual el número de Las fallas son inaceptablemente altas.
Uno de los problemas de confiabilidad más importantes para un diseñador es cómo las
distintas partes del diseño se unirán y cuál será el impacto si alguna de las partes falla.
Considere, por ejemplo, el esquema conceptual del diseño del sistema de la serie, que se
muestra en Figura 14.2. Es una cadena de partes o elementos, el fracaso de cualquiera de los
cuales rompa la cadena, lo que a su vez hará que el sistema falle. Así como una cadena no es
más fuerte. más que su eslabón más débil, un sistema en serie no es más confiable que su
parte
confiabilidad,
la probabilidad
de que
el sistema
funcione
como más
fue confiable.
diseñado, En
de De
unahecho,
serie.laSistema
cuyaso partes
individuales
tienen
confiabilidad
(o
probabilidad de desempeño exitoso) Ri (t) está dado por
Figura 14.2 Este es un ejemplo simple de un sistema en serie. Cada uno de los elementos
en el sistema tiene una confiabilidad dada. La fiabilidad del sistema en su conjunto no
puede ser superior a la de cualquiera de Las partes se deben a que la falla de cualquier
parte hará que el sistema deje de funcionar.
Figura 14.3 Este es un ejemplo simple de un sistema paralelo. Tenga en cuenta que cada
uno de los componentes debe fallar para que el sistema deje de funcionar. Si bien este
sistema tiene una alta fiabilidad, es También bastante caro. La mayoría de los
diseñadores buscan incorporar tal redundancia cuando sea necesario, pero Busque otras
soluciones siempre que sea posible.
O
Aquí Rs(t) es la confiabi
confiabilidad
lidad de todo el sistema de la serie, y Q norte i=1 es la función del
producto. ver desde eq. (14.1) que la confiabilidad general de un sistema en serie es igual al
producto de todos de la confiabilidad individual de los elementos o partes dentro del sistema.
Esto significa que si cualquier componente tiene una confiabilidad baja, como el eslabón débil
proverbial, luego todo el El sistema tendrá una baja confiabilidad y la cadena probablemente se
romperá. Los diseñadores han comprendido durante mucho tiempo que la redundancia es
importante para hacer frente a la Fenómeno del eslabón más débil. Un sistema redundante es
aquel en el que algunas o todas las partes tienen Copias de seguridad o piezas de repuesto que
puedan sustituirlas en caso de fallo. Considerar el esquema conceptual del sistema paralelo de
tres partes o elementos que se muestra en la Figura 14.3. En este caso simple, cada uno de los
componentes debe fallar para que el sistema falle. Los La fiabilidad Rp (t) de todo este sistema
paralelo está dada por
Podemos ver desde eq. (14.2) que la confiabilidad de este sistema paralelo (es decir, la
probabilidad que el sistema paralelo operará con éxito) es ahora tal que si cualquiera de los
Elementos de las funciones, el sistema seguirá funcionando.
Los sistemas paralelos tienen ventajas obvias en términos de confiabilidad, ya que
todos los Las partes redundantes o duplicadas deben fallar para que el sistema falle. Los
sistemas
paralelos
es más
caro, ya
muchas
o elementos
duplicados
se
incluyen solo
para son
uso También
contingente,
es decir,
se que
usan
solo sipartes
otra parte
falla. Por
esta razón,
nosotros debe sopesar cuidadosamente las consecuencias de la falla de una parte contra la
falla del sistema, junto con los costos relacionados con la reducción de la probabilidad de un
fallo. En la mayoría de los casos los diseñadores optarán por un cierto nivel de redundancia, al
tiempo que permiten que otros componentes queden solos. Por ejemplo, un automóvil
generalmente tiene dos faros, en parte, de modo que si uno falla, el automóvil puede continuar
operar con seguridad por la noche. El mismo auto usualmente tendrá una radio, ya que su falla
es poco probable ser catastrófica La matemática de combinar series y sistemas paralelos está
más allá de nuestro alcance, pero claramente tenemos que aprenderlos y usarlos para diseñar
sistemas que tengan algún impacto en La seguridad de los usuarios. En pocas palabras, la
redundancia generalmente aumenta tanto la confiabilidad como los costos.
Los diseñadores pueden considerar modos de falla y desarrollar estimaciones de
confiabilidad solo si Saber realmente cómo pueden fallar los componentes. Tal conocimiento se
gana
realizando el
experimentos,
estadísticas
de fallos
modelando
cuidadosamente
subyacente analizar
fenómenolasfísico.
Diseñadores
que anteriores,
carecen deo experiencia
profunda en la comprensión de fallas de componentes debe consultar con ingenieros
experimentados, otros diseñadores, usuarios y el cliente para poder Asegúrese de que se está
diseñando un nivel apropiado de confiabilidad en el sistema. A menudo la La experiencia de
otros le permite a un diseñador responder preguntas de confiabilidad sin realizar una conjunto
completo de experimentos. Por ejemplo, la adecuación de diferentes tipos de materiales para
Se pueden discutir varios diseños con los ingenieros de materiales, mientras que las
propiedades como la tracción La fuerza y la fatiga están documentadas en la literatura de
ingeniería.
Podemos tomar pasos específicos para diseñar para la confiabilidad. Esto es porque
el fracaso generalmente es causado por un diseño inadecuado, defectos de fabricación, uso
fuera de las condiciones especificadas, o uso inapropiado. En cada uno de estos casos, el
diseñador reflexivo puede anticipar problemas y "Retirar el riesgo".



El diseño inadecuado, por ejemplo, puede abordarse en parte mediante la selección de
material: es el ¿Se está utilizando el material adecuado para el uso previsto? En el
capítulo 12, miramos el Relación entre el diseño para la fuerza y la rigidez en nuestra
escalera. Ese material El proceso de selección también puede informarnos sobre la vida
útil general esperada de nuestro diseño. Mientras más allá de nuestro alcance, los
ingenieros profesionales necesitan entender y considerar propiedades del material tales
como resistencia a la tracción, dureza, vida de fatiga y arrastre Selección de materiales
que se utilizan en ambientes críticos.
Los defectos de fabricación se resuelven mejor mediante la atención al DFM anterior,
pero también podemos Haga preguntas específicas sobre la naturaleza de la fabricación
y el montaje propuestos. Procesos y su impacto en la fiabilidad. Por ejemplo, son
defectos
en la
fabricación.
¿Revelado
durante elo proceso?
no ser
así, ¿existen
pruebas que
podamos
realizar
para descubrirlas,
al menos De
estimar
su probabilidad?
Cuando se revelan defectos, ¿hay procedimientos en ¿Lugar para permitirnos rechazar
partes de baja calidad antes de ponerlas en uso? Si no, es ¿Desarrollo y aplicación de
dichas pruebas como parte del trabajo esperado del equipo de diseño?
En cuanto a las fallas relacionadas con el uso, podemos preguntar si la operación de
nuestro diseño es suficientemente claro para los usuarios finales que el artefacto solo se
utilizará de la manera y condiciones previstas. ¿Cómo lo sabemos? Tiene nuestro
esquema de prueba y evaluación. nos ha dado una idea de cómo el sistema podría ser
utilizado por alguien fuera del diseño la órbita del equipo? ¿Hemos diseñado de manera
que permita el etiquetado visible de ¿Prácticas o entornos peligrosos o inseguros?
Incluso en la etapa de diseño, debemos considerar las preguntas anteriores si vamos a Producir
un diseño confiable. Pero eso plantea una pregunta final: ¿qué tan confiable es el producto?
¿Necesitamos estar para satisfacer las necesidades de nuestros clientes? Hacer esa pregunta
nos lleva de regreso a nuestra consideración de objetivos y métricas en el Capítulo 4. La
métrica adecuada para la confiabilidad es una número: la probabilidad de que el sistema
funcione en condiciones específicas para un cantidad especificada de uso. Cuanto más crítico
es el sistema (por ejemplo, control de tráfico aéreo electrónica), cuanto mayor sea el número
tendrá que ser.
14.2.2 Mantenibilidad
Nuestra comprensión de la confiabilidad también sugiere que muchos de los sistemas que
diseñamos fallar si se usan sin mantenimiento, y que pueden necesitar cierta cantidad de
Reparar incluso cuando estén debidamente mantenidos. Este hecho de la vida lleva a los
ingenieros a considerar cómo diseñar cosas para que el mantenimiento necesario pueda
realizarse de manera efectiva y eficientemente. La capacidad de mantenimiento se puede
definir como “la probabilidad de que un componente o sistema será restaurado o reparado a
una condición específica dentro de un período de tiempo cuando el mantenimiento se realiza
dentro de los procedimientos prescritos”. Como en nuestra definición
d efinición de Confiabilidad, podemos
aprender de esta definición.
Primero, la capacidad de mantenimiento depende de una especificación previa de la
condición de la pieza o dispositivo, y en cualquier acción de mantenimiento o reparación que
forme parte del diseñador responsabilidades. En segundo lugar, la capacidad de mantenimiento
se refiere al tiempo necesario para devolver un Falló la unidad de servicio.
El diseño para el mantenimiento requiere que el diseñador tome un papel activo en la
configuración objetivos de mantenimiento, tales como tiempos de reparación, y en la
determinación de las especificaciones para Actividades de mantenimiento y reparación para
realizar estos objetivos. Esto puede tomar una serie de formas, incluyendo:



seleccionando partes que son fácilment
fácilmente
e accesibles y reparadas;
proporcionando redundancia para que los sistemas puedan operarse mientras continúa
el mantenimiento;
especificando procedimientos de mantenimiento preventivo o predictivo; y indicando el
número y el tipo de piezas de repuesto que deben mantenerse en los inventarios en
Para reducir el tiempo de inactividad cuando los sistemas fallan.
Hay costos y consecuencias en cada una de estas opciones de diseño. Por ejemplo,
un El sistema puede diseñarse con altos niveles de redundancia para limitar el tiempo de
inactividad
durantemuy
Mantenimiento,
como
un sistema
de control
aéreo,
puede
tener un asistente
grande costos
de capital.
Del mismo
modo,deel tráfico
costo de
llevarpero
inventarios
de repuestos puede ser bastante alto, especialmente si las fallas son raras. Una estrategia que
ha sido adoptada cada vez más en muchos Industrias es trabajar para hacer piezas estándar y
componentes modulares. Entonces sobra Los inventarios de piezas se pueden utilizar de
manera más flexible y eficiente, y los componentes o subconjuntos Se puede acceder y
reemplazar fácilmente. Cualquier submontaje eliminado puede ser reparado mientras que el
sistema reparado ha sido devuelto al servicio.
Si se ha establecido una alta capacidad de mantenimiento como un objetivo de diseño
significativo, el diseño los equipos deben tomar medidas activas en el proceso de diseño para
cumplir con ese objetivo. Un equipo de diseño debe pregúntese qué acciones de mantenimiento
reducen las fallas (especialmente en servicio y catastróficas fallas), qué elementos del diseño
admiten la detección temprana de problemas o fallas (por ejemplo, inspección), y qué
elementos aceleran la devolución de los artículos fallidos a usar (por ejemplo, reparación).
Mientras nadie diseñaría intencionalmente sistemas para dificultar el mantenimiento, el mundo
es Cargado de ejemplos en los que es difícil creer lo contrario, incluido un coche nuevo en el
cual el propietario tuvo que quitar el tablero solo para cambiar un fusible. Varias
consideraciones que los diseñadores deben tener en cuenta al diseñar para Mantenimiento y
reparación incluyen:
Aislamiento de fallas y autodiagnóstic
autodiagnóstico:
o: por lo general, lleva tiempo identificar lo que
sucedió. mal con un sistema Como diseñadores podemos ayudar a reducir este tiempo
construyendo con claridad. Los indicadores en los sistemas que identifican la parte de
ese sistema requieren atención.
Estandarización e intercambiabil
intercambiabilidad
idad de piezas: uso de piezas estándar en el diseño nos
ayuda a identificar la cantidad de piezas que se mantienen en los inventarios y a reducir
las habilidades Necesario para hacer reparaciones.
Modularización y accesibilidad:
accesibilid ad: diseños que se modularizan (es decir, paquetes
relacionados componentes juntos) reducen en gran medida el tiempo necesario para
restaurar un sistema roto a un Estado de trabajo, especialmente si los módulos son
fáciles de reemplazar. Piezas con las tasas de falla esperadas más altas a menudo se
pueden colocar en un sistema de manera que las haga Accesible sin desmontaje de
otras partes funcionales.
Si seguimos estas directrices como miembros de un equipo de diseño, podemos abordar mejor
nuestros problemas de diseño, y obtendremos una mentalidad que aprecia y respeta a los
usuarios que deben
En definitiva trabajamos con el sistema que estamos diseñando.
14.3 DISEÑO PARA LA SOSTENIBILIDAD: ¿QUÉ HACER CON EL MEDIO AMBIENTE?
Algunas personas
personas han llegado a tene
tenerr puntos de vista nega
negativos
tivos de la tecnología y los sistemas
de ingeniería debido a la constatación de que el progreso de una generación puede producir un
pesadilla para la proxima Ciertamente hay suficientes ejemplos de proyectos miopes (tales
Como sistemas de riego que crearon desiertos o esquemas de control de inundaciones que



eliminaron los ríos. enteramente) que los ingenieros responsables pueden sentir al menos algo
de ansiedad acerca de cuál es su mejor Las ideas podrían eventualmente producir. La profesión
de la ingeniería ha llegado a apreciar estos preocupaciones en las últimas décadas, y ha
incorporado la responsabilidad ambiental directamente en sus códigos de obligaciones éticas de
los ingenieros. La Sociedad Americana de Civiles Ingenieros (ASCE), por ejemplo, dirige
específicamente a los ingenieros a “esforzarse por cumplir con el principios de desarrollo
sostenible”; La Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME) estipula que “los
ingenieros deben considerar el impacto ambiental en el desempeño de sus deberes”. Se están
utilizando varias herramientas para comprender los efectos ambientales introducidos en el
diseño de ingeniería para ayudar con estos problemas y obligaciones (por ejemplo,
evaluaciones del ciclo de vida ambiental (ACV), que veremos a continuación). Algunos de estas
obligaciones
éticas ahora proyectos
toman fuerza
de ley,llevan
comoa vemos
en el requisito
de queambiental
Muchos
proyectos, especialmente
públicos,
cabo revisiones
de impacto
(EIR).
14.3.1 Problemas ambientales y diseño
Las preocupaciones ambientales relevantes para el diseño pueden organizarse de muchas
maneras. Transporte Los textos de ingeniería, por ejemplo, se refieren a los impactos de
sistemas de calidad del agua y del aire, mientras que los textos de ingeniería eléctrica
consideran los efectos de generación y transmisión de energía, o se centran en los efectos
ambientales particulares de algunos de Los solventes y otros productos químicos asociados con
la producción de chips o placas de circuito impreso.
Un enfoque más general es pensar en términos de aspectos particulares del medio ambiente y
luego considerar
las posibles
consecuencias
corto
y largo plazoambientales
de las alternativas
diseño.en
A menudo
podemos
caracteriz
caracterizar
ar alas
implicaciones
de un de
diseño
términos de la Efectos en la calidad del aire, la calidad del agua, el consumo de energía y la
generación de residuos. En cada En este caso, debemos abordar ambos problemas a corto
plazo, que pueden surgir como parte del diseño de fabricación o análisis económico, y
problemas a largo plazo, que pueden no surgir en absoluto A menos que el diseñador los
levante. Desafortunadamente, la experiencia muestra que los efectos a largo plazo Nuestras
opciones de diseño pueden abrumar completamente los beneficios a corto plazo.
La calidad del aire casi inmediatamente viene a la mente cuando enumeramos las
preocupaciones ambientales relacionadas con el diseño. Algunas áreas urbanas tienen
tremendos problemas de smog, las ciudades pequeñas pueden tener una industria con una
gran chimenea, e incluso los bosques nacionales están sufriendo pérdidas de Hábitat debido a
la lluvia ácida y otros problemas de calidad del aire. Es importante darse cuenta de que estos
Los problemas enormes a menudo comienzan con emisiones relativamente pequeñas de varios
pasos en el Producción de objetos cotidianos. Cada milla que conducimos en un automóvil
impulsado por un estándar interno El motor de combustión agrega una pequeña cantidad de
partículas, óxido nitroso y monóxido de carbono. a la atmosfera. Además, refinando el
combustible, fundiendo el acero y curando el caucho. Para los neumáticos se añaden más
emisiones al aire. Problemas de calidad del aire menos obvios pero similares Resultado de la
producción de materiales cotidianos en bolsas de papel y juguetes de plástico. En otras
palabras, los diseñadores preocupados por el medio ambiente deben considerar tanto la
fabricación de El producto y su uso.
Los ingenieros conscientes del medio ambiente también deberían ocuparse de
cuestiones de Calidad del agua y consumo de agua. Podemos tomar la disponibilidad de agua
limpia para concedido, pero muchos de los principales cuerpos de agua del mundo están bajo
estrés por el uso excesivo y contaminación. Al igual que con la calidad del aire, este es un
resultado directo de los múltiples usos que se hacen de nuestra agua. suministros. Muchos
estados han sufrido graves sequías en los últimos años, y en el El suroeste de los Estados
Unidos, el agua se está convirtiendo en la mayor limitación ambiental en un mayor crecimiento.
Los diseñadores efectivos deben considerar y calcular los requerimientos de agua. Para
producir y utilizar sus diseños. Estimación de los cambios en el agua resultantes de Los diseños
particulares son de gran importancia. Estos pueden incluir cambios en la temperatura del agua.
(que para procesos a gran escala puede afectar a los peces y otras partes del ecosistema) y la
Adición de
de produc
productos
tos químico
químicos,
s, particul
particularmente
armente ccompuesto
ompuestoss peligrosos o de larga duración
duración..
La producción y uso de sistemas diseñados requiere energía. Sin embargo, la energía
Las demandas de un sistema pueden ser mucho más altas de lo que creen los diseñadores, o
pueden provenir de fuentes Que son particularmente problemáticos para el medio ambiente.
Hace varios años, California se enfrentó a una Crisis energética que llevó a apagones
esporádicos.
Opciones
devez
diseño
el hogar
común Los
aparatos de
como
refrigeradores
afectan a un mundo
cada
mássobre
hambriento
de energía.
La variedad
Loslos
tamaños,
formas
y niveles de eficiencia de los refrigeradores resaltan las muchas opciones de diseño. Hecho por
ingenieros y equipos de diseño de producto. Debajo de la superficie de tales dispositivos, sin
embargo, hay otras opciones de diseño hechas por los ingenieros al generar y seleccionar
alternativas. El principal consumidor de energía en un refrigerador es el compresor, que puede
Se hará más eficiente energéticamente mediante una selección juiciosa de componentes.
Dentro del refrigerador En las paredes, el uso de materiales de aislamiento tiene un efecto
tremendo en la forma en que el frío Las temperaturas se mantienen. Incluso los diseños de
puertas y su colocación afectan la cantidad de energía. Un refrigerador consume. Los
diseñadores deben abordar tales proyectos de manera sistemática, aplicando todas las
habilidades y técnicas aprendidas en sus cursos de ciencias de la ingeniería y contabilidad por
las consecuencias de sus elecciones de diseño.
Los productos también deben desecharse después de cumplir su vida útil. En algunos
casos,
buenos de
diseños
se convierten
serios problemas
de disposición.
ejemplo,Perfectamente
considere la corbata
ferrocarril
de maderaenutilizada
para asegurar
y estabilizar Por
las
vías de los trenes y distribuir las cargas en El lastre subyacente. Mantenido y sostenido
adecuadamente, lazos tratados con creosota. Por lo general, duran más de 30 años, incluso
bajo cargas pesadas y condiciones climáticas exigentes condiciones No en vano, la mayoría de
los ferrocarriles utilizan tales vínculos. Al final de sus vidas, sin embargo, el mismo tratamiento
químico que los hizo durar tanto tiempo crea una gran Problema de disposición. Eliminados
incorrectamente, los productos químicos pueden filtrarse en los suministros de agua,
Haciéndolos dañinos para los seres vivos. Los lazos también emiten humos altamente nocivos,
incluso tóxicos cuando se quema Por lo tanto, la gestión de los flujos de residuos asociados con
productos y sistemas a convertirse en una consideración importante en el diseño
contemporáneo. Una gran solución para uno El problema se ha convertido en un problema en sí
mismo. La industria ferroviaria ha patrocinado una serie de proyectos de investigación para
explorar formas de reutilizar, reciclar, o al menos disponer mejor de los enlaces usados, pero
Los resultados quedan por verse. Un ejemplo más obvio de flujos de residuos. creado por las
nuevas tecnologías se puede encontrar en los muchos dispositivos portátiles que la mayoría de
nosotros darlo por sentado. Cada nueva generación de teléfonos celulares, asistentes
personales digitales, tabletas, y las computadoras personales también crean una nueva
generación de desechos electrónicos para ser procesados y eliminados. Lamentablemente, hay
historias de horror ambiental que rodean la disposición de productos electrónicos de consumo,
especialmente en los países en desarrollo, que a menudo sirven como terreno para tales
productos.
A veces el mercado no apoya la eliminación planificada posterior al consu
consumo,
mo, incluso
para Productos diseñados para ser reciclables o reutilizables. El reciclaje es el estado final
previsto muchos productos de papel y plástico, por ejemplo, pero a muchas ciudades les ha
resultado difícil
difícil Elimina con éxito el papel reciclado y, por lo tanto, se ve obligado a colocarlo en
vertederos. Batería Las empresas han intentado desarrollar instalaciones de reciclaje para
capturar y controlar metales pesados. y otros productos de desecho peligrosos, pero la
naturaleza pequeña y omnipresente de las baterías tiene Hizo esto muy difícil.
14.3.2 Cambio climático global
Entre las preocupaciones más apremiantes que enfrentamos están los efectos del cambio
climático, a veces referido como calentamiento global. Hay evidencia abrumadora de que el
promedio anual Las temperaturas en el planeta están aumentando, y un consenso muy fuerte
en el ámbito científico. Comunidad que la actividad humana es responsable de parte o todo este
aumento. Los Es probable que las consecuencias de aumentos incluso modestos de la
temperatura global sean catastróficos, para algunas regiones, como los casquetes polares, que
se
están derritiendo
tasas sorprendentes,
y para
algunas
Especies tienen
que dependen
de
condiciones
climáticas aparticulares
(como los osos
polares).
Los ingenieros
un obligación
especial de involucrarse en la búsqueda de formas de abordar el cambio climático global, tanto
porque han jugado un papel clave en las tecnologías responsables como porque Tener
habilidades que pueden ayudar a moderar el cambio climático.
Uno de los elementos más importantes del cambio climático global es la medida en
que El carbono se emite a la atmósfera, introduciendo lo que se conoce como "efecto
invernadero". gases ”. Muchas tecnologías emiten carbono de formas que pueden
sorprendernos, y cuando éstas Las tecnologías se utilizan ampliamente, los efectos pueden ser
muy importantes. Motor de avión Los diseños, por ejemplo, emiten grandes volúmenes de
carbono como un subproducto de la combustión. De hecho, una libra de uvas voladas desde
Chile a los Estados Unidos resulta en seis libras de El carbono se emite a la atmósfera. Los
diseñadores de aviones están trabajando muy duro para encontrar formas de reducir las
emisiones de carbono de los motores, pero queda mucho trabajo por hacer.
El diseño para reducir las emisiones de carbono a menudo comienza con la medición
o estimar todos los gases de efecto invernadero emitidos en todos los procesos para producir el
Producto en cuestión. Esta es todavía una técnica de análisis muy nueva, y estándares y
métodos. están en proceso de cambio en este momento, pero se espera que los ingenieros
responsables comprendan y apliquen Estas técnicas al diseñar para la sostenibilidad. Como
medida de la huella de carbono de Las tecnologías se comprenden mejor, los métodos
encontrarán su camino hacia el ciclo de vida. Evaluación, una técnica importante descrita en la
Sección 14.3.3.
de la “Huella de carbono” asociada a la producción de la tecnología. El diseñador intenta medir
14.3.3 Evaluaciones del ciclo de vida ambiental
La evaluación del ciclo de vida es una herramienta que se desarrolló para ayudar a los
diseñadores de productos a comprender, analizar y documentar la gama completa de efectos
ambientales del diseño, fabricación, Transporte, venta, uso y disposición de productos.
Dependiendo de la naturaleza del ACV y del producto, tal análisis comienza con la adquisición y
el procesamiento de materias primas (como Perforación y refinación de petróleo para productos
plásticos, o forestación y procesamiento de ferrocarriles. y continúa hasta que el producto haya
sido reutilizado, reciclado o colocado en un relleno sanitario. LCA tiene tres pasos esenciales:
El análisis de inventario enumera todas las entradas (materias p
primas
rimas y energía) y
salidas (productos, residuos, y energía), así como cualquier producto intermedio.
El análisis de impacto enumera todos los efectos en el medio ambiente de cada
elemento identificado en El análisis de inventario, y la cuantificación o descripción
cualitativa de las consecuencias. (por ejemplo, efectos adversos para la salud, impactos
en los ecosistemas o agotamiento de los recursos).
El análisis de mejoras enumera, mide y evalúa las necesidades y oportunidades para
abordar los efectos adversos encontrados en los dos primeros pasos.



Obviamente, una de las claves de LCA es el establecimiento de límites de evaluación. Otro es
identificar las medidas apropiadas y las fuentes de datos para llevar a cabo la AACL. No
podemos esperar para encontrar datos buenos y consistentes para todos los elementos en el
ACV, por lo que debemos conciliar Informació
Información
n de múltiples fuentes. Debido a los diferente
diferentess
límites del proyecto, las fuentes de datos y Técnicas de conciliación, diferentes análisis pueden
producir diferentes cifras para el conjunto efectos de un producto, incluso cuando se hacen de
buena fe. Por lo tanto, es muy importante que listemos todos los supuestos que hemos hecho y
documentamos todas las fuentes de datos que hemos utilizado.
Actualmente,, LCA se encuen
Actualmente
encuentra
tra todaví
todavía
a en las primeras etapas de desarrollo como
herramienta para la ingeniería. Diseñadores (y otros interesados en los efectos ambientales de
las tecnologías). A pesar de su "juventud", sin embargo, LCA ya es un modelo conceptual útil
para el diseño, y es probable que se vuelva cada vez más importante para la evaluación de
sistemas
de ingeniería complejos.
14.4 NOTAS
Sección 14.1: Esta sección se basa en gran medida en Pahl y Beitz (1996) y Ulrich y Eppinger
(2000). En en particular, el proceso de seis pasos es una extensión directa de un enfoque de
cinco pasos en Ulrich y Eppinger (1995), con la iteración hecha explícita. Nuestra discusión de
DFA está adaptada de Dixon y Poli (1995) 218 CAPÍTULO 14 DISEÑO PARA PRODUCCIÓN,
USO Y SOSTENIBILIDAD y Ullman (1997); Las reglas de montaje se citan en muchos lugares
pero generalmente se derivan de Boothroyd y Dewhurst (1989).
Sección 14.2: La definición de confiabilidad proviene del Manual de estándares militares de los
EE. UU. 217B (MIL-STD-217B 1970) como se cita en Carter (1986). La discusión del fracaso se
basa en gran medida de Little (1991). Hay una serie de tratamientos formales de fiabilidad y las
matemáticas asociadas, incluyendo Ebeling (2010) y Lewis (1987). La definición de
mantenibilidad es de Ebeling (2010), Como son las pautas de diseño para la fiabilidad y
mantenibilidad.
Sección
14.3: Los
códigos
de ética
para
ingenieros se
analizan
mayor
detalle
en elincluye
Capítulo
17. Secciones
14.3.1
y 14.3.3
dibujar
pesadamente
sobre
Rubincon
(2001),
que
también
un
ejemplo muy instructivo de LCA escrito por Cliff Davidson. La cifra de emisiones de carbono del
transporte de uvas proviene de McKibben (2007). Las metodologías para calcular las huellas de
carbono se dan en Wiedmann y Minx (2007).
PARTE V
EQUIPOS DE DISEÑO, EQUIPO
GESTIÓN Y ÉTICA
En diseño
CAPÍTULO 15
Equipo de diseño dinámico.
¡Podemos hacer esto juntos, como un equipo!
Mientras que las habilidades individuales y la responsabilidad personal son esenciales para el
éxito, La capacidad de trabajar con otros es un talento muy valorado en el diseño exitoso
organizaciones En este capítulo, examinamos cómo los equipos se transforman en un conjunto
de Los individuos en un grupo que puede realizar los objetivos del proyecto. También nos
fijamos en cómo los equipos pueden manejar el conflicto que casi inevitablemente surge cuando
las personas trabajan juntas.
15.1 FORMANDO EQUIPOS DE DISEÑO
El diseño es una actividad que se realiza cada vez más por equipos en lugar de por individuos
actuando solo Por ejemplo, los equipos de desarrollo de productos incluyen diseñadores,
fabricación Ingenieros, y expertos en marketing. Estos equipos están reunidos para reunir a los
diversas habilidades, experiencias y puntos de vista necesarios para diseñar, fabricar y vender
Nuevos productos con éxito. Esta dependencia de los equipos no es sorprendente si
reflexionamos sobre El proceso de diseño (y sus diversas etapas) y las herramientas de diseño
que hemos discutido en este libro: muchas de las actividades y métodos están dedicados a
lograr y actuar sobre una entendimiento común de un problema de diseño. Consideremos, por
ejemplo, la diferencia entre probar una estructura en un laboratorio y analizarla con un modelo
de computadora. Si bien ambas actividades requieren conocimientos de mecánica estructural,
años de inversión están obligados a dominar las pruebas específicas y las habilidades de
laboratorio o el derecho Análisis y habilidades informáticas. Podemos lograr mucho cuando
reunimos equipos cuyos los miembros traen sus habilidades individuales para trabajar juntos
con éxito. Ahora brevemente Describa cómo se forman y realizan los equipos, y cómo podemos
usar este entendimiento para ayudar. Con el proceso de diseño.
15.1.1 Etapas de la Formación de Grupos.
Los grupos y equipos son un elemento tan importante de la empresa humana que han sido
Ampliamente
Ampliamen
estudiado
estudiados
s ysometan
modelado.
Uno etapas
de los modelos
más que
útiles
desido
formación
de grupos
sugiere
quetelos
grupos se
a cinco
de desarrollo
han
memorablemente
nombrado como:
Formando
Asalto
Norming
Actuando y
Levantamiento
Usaremos este modelo de cinco etapas para describir algunos de los elementos de la
dinámica de grupo que se encuentran a menudo en proyectos de diseño de ingeniería.
Formación: La mayoría de nosotros experimentamos varios sentimientos
simultáneamente cuando estamos Inicialmente asignado a un equipo o grupo. Estos
sentimientos van desde la emoción y la anticipación. A la ansiedad y la preocupación. Podemos
preocuparnos por nuestra capacidad, o la de nuestros compañeros de equipo, para Realizamos
las tareas que nos piden. Podemos estar preocupados por quién mostrará el liderazgo.
Necesario para realizar el trabajo. Podemos estar tan ansiosos por empezar que nos
precipitamos hacia Tareas y actividades antes de que estemos realmente listos para comenzar.
Cada uno de estos sentimientos y Las preocupaciones son elementos de la etapa de formación
del desarrollo grupal, que ha sido caracterizado por una serie de aspectos y comportamientos,
tales como:










orientarse a la tarea (diseño) en mano;
familiari
familiarizarse
zarse con los otros miembros del equipo;
probar los comportamientos de grupo en un intento de determinar si hay puntos de vista
comunes y valores;
dependiendo de quien se cree que está "a cargo" del proyecto o tarea; y
intentar definir algunas reglas básicas iniciales, generalmente por referencia explícita
establecidas
impuestas
En estaNormas
etapa, los
miembrosodel
equipo aexternamente.
menudo pueden hacer o decir cosas que reflejen su
incertidumbres y ansiedades. Es importante reconocer esto porque los juicios hechos en el La
etapa de formación puede no ser válida durante la vida útil de un proyecto.
A s alto:
alto: después de la etapa inicial o de formación, la mayoría de los grupos llegan a
comprender que tendrán que tomar un papel activo en la definición del proyecto y las tareas
necesarias para completar eso. En este punto, el equipo puede resistir o incluso resentirse de la
asignación, y puede desafiar Papeles y normas establecidos. Este período de desarrollo grupal
se conoce como el asalto. fase y suele estar marcada por un conflicto intenso, ya que los
miembros del equipo deciden por sí mismos dónde estará el liderazgo y el poder del equipo, y
qué roles deben cumplir individualmente jugar. Al mismo tiempo, el equipo generalmente estará
redefiniendo el proyecto y las tareas, y discutiendo opiniones sobre las direcciones que el
equipo debe explorar. Algunas características de Las fases de asalto son:

resistenci
resistencia
a a las demandas de tareas impuestas externamente;

conflicto interpersonal;
desacuerdo, a menudo sin resolución aparente; y
Una lucha por el liderazgo grupal.
La fase de asalto es particularmente importante para el equipo de diseño porque hay a
menudo ya un alto nivel de incertidumbre y ambigüedad sobre las necesidades de los clientes y


usuarios. Algunos los miembros del equipo pueden querer apresurarse a encontrar soluciones y
considerarán una reflexión Exploración del espacio de diseño simplemente como una pérdida
de tiempo. Al mismo tiempo, la mayoría de diseño los equipos no tendrán una estructura de
liderazgo tan clara como, por ejemplo, una construcción, Fabricación, o incluso un proyecto de
investigación. Es importante que los equipos efectivos reconozcan cuando el equipo pasa
demasiado tiempo en la fase de asalto y para alentar a todo el equipo Miembros para pasar a
las siguientes
fases, En
normando
y actuando.
Norming:
algún momento,
la mayoría de los grupos están de acuerdo en formas
de trabajar juntos y en Comportamientos aceptables, o normas, para el grupo. Este importante
periodo en el grupo. la formación define si, por ejemplo, el grupo insistirá en que todos los
miembros asistan reuniones, ya sea que se toleren insultos u otros comentarios irrespetuosos, y
si o no los miembros del equipo no serán sometidos a estándares altos o bajos para un trabajo
aceptable. Es especialmente importante que los miembros del equipo entiendan y acepten el
resultado de esta llamada fase de normalización porque puede determinar tanto el tono como la
calidad de trabajo posterior. Algunos indicadores de la fase de normalización incluyen:
Se aclaran los roles en el grupo;
emerge el liderazgo informal;
se desarrolla un consenso sobre comportamientos y normas grupales; y
surge un consenso sobre las actividades y el propósito del grupo.
Significativamente, la norma es a menudo la etapa en la que los miembros deciden
qué tan seriamente Ellos van a tomar el proyecto. Como tal, es importante para los miembros
del equipo que quieren un resultado exitoso para reconocer que simplemente ignorar el
comportamiento inaceptable o el trabajo deficiente
Los productos no serán productivos. Para muchos equipos, las normas de comportamiento que
se establecen.
Durante la etapa de normalización se convierte en la base para el resto del proyecto.
Muchas organizaciones utilizan la carta del equipo que se analiza en el Capítulo 16
para documentar o formalizar las normas del equipo, y también articular el alcance general y la
escala de tiempo del proyecto.
R ea
ealiza
lización:
ción: una vez que el equipo ha pasado a través de la formación, asalto y
normalización. Etapas, alcanza la etapa de trabajar activamente en su proyecto. Esta es la
actuación Fase: la etapa que la mayoría de los equipos esperan alcanzar. Aquí los miembros
del equipo enfocan sus energías. En las tareas en sí, conducirse de acuerdo con las normas
establecidas de El grupo, y generar soluciones útiles a los problemas que enfrentan. Atributos
de la La fase de ejecución incluye:
roles y tareas claramente entendidos;
normas bien definidas que apoyan los objetivos generales del proyecto;
suficiente interés y energía para cumplir tareas; y
El desarrollo de soluciones y resultados.
Esta es la etapa de desarrollo del equipo en la que se hace posible para los objetivos de El
equipo se realizará plenamente.
Levantamiento de la sesión : la última fase que los equipos pasan típicamente se
conoce como levantamiento Esta etapa se alcanza cuando el grupo ha completado sus tareas y
es preparándose para disolverse. Dependiendo de la medida en que el grupo haya forjado su
propia identidad, esta etapa puede estar marcada por los miembros que se arrepienten de que








ya no serán trabajando juntos. Algunos miembros del equipo pueden representar algunas de
estas
formas que sonsuelen
No concuerda
con las de
normas
anteriores(odel
grupo.
Estos preocupaciones
sentimientos deenarrepentimiento
surgir después
Los equipos
cualquier
grupo) han estado trabajando juntos durante mucho tiempo.
Se debe hacer un punto final sobre estas etapas de formación de grupo. Los equipos
Normalmente pasan a través de cada uno de ellos al menos una vez. Si el equipo se
compromete significativo, cambios en la composición o estructura, como un cambio en la
membresía o un cambio en el equipo Liderazgo, es probable que el equipo vuelva a revisar las
fases de asalto y normatividad.
15.1.2 Actividades de dinámica de equipo y proceso de diseño
Nuestra discusión sobre la formación de grupos nos ayuda a comprender cómo funcionan los
equipos durante el proceso de diseño general; También proporciona información sobre por qué
algunas
parecen
Mientrasidea
quey otros
fallan.deConsidere
que
casi actividades
todos los equipos
de tener
diseñoéxito.
emprenden:
redacción
informes. dos actividades
Los equipos que entienden la dinámica de grupo están mejor equipados para elegir
buenos tiempos para realice actividades en equipo (por ejemplo, la lluvia de ideas estructurada
que describimos en el Capítulo 2). En las fases de formación y asalto de la formación del
equipo, es probable que los miembros sigan desarrollando confianza y confianza en los demás.
De hecho, el equipo en su conjunto puede estar tratando de definir la propósito del proyecto,
mientras que los miembros individuales del equipo se preocupan por sus propios roles en el
logro de ese propósito común. Es posible que el equipo aún no esté de acuerdo en qué tan
seriamente debe los objetivos iniciales del proyecto, por lo que es probable que aún no haya
llegado el momento de generar ideas como grupo. Sobre el Por otra parte, durante la etapa de
normalización, el equipo está desarrollando un consenso acerca de comportamiento, que hace
posible las técnicas basadas en el respeto, como la lluvia de ideas. Pero Quizás el mejor
momento para que un equipo se involucre con éxito en la generación de ideas es durante el
escenario escénico.
Comprender la dinámica del equipo también puede tener un efecto significativo
cuando el equipo está Redacción de informes o preparación de otra documentación. En la
escuela y en la práctica, la mayoría de los ingenieros. han tenido una experiencia considerable
en escribir documentos por sí mismos: todos hemos escrito documentos de término,
memorandos técnicos e informes de laboratorio. Documentar un diseño en equipo. Es
fundamentalmente diferente a escribir un informe de laboratorio o papel solo, debido a nuestra
la dependencia de los coautores, de las exigencias técnicas y de la necesidad de garantizar un
estilo. Y, recuerde, los informes finales y otros documentos y presentaciones ahora se reflejan
en El equipo en su conjunto y en cada miembro del equipo.
Cuando escribimos en equipo, solo podemos estar seguros de lo que otros escriben si
todos nuestros Las tareas de escritura y su contenido asociado son explícitas. Cada miembro
del equipo debe participar en la preparación de esquemas y borradores, ya que son esenciales
para un equipo éxito. La elaboración del esquema en particular debe ser una actividad de
equipo para asegurar que cada equipo el miembro entiende el flujo general del papel, sin
importar cuánto escriba cada uno.
Eso aclara las responsabilidades y necesidades de cooperación que no ocurren
cuando los individuos escriben solo. Asignar el trabajo de manera justa no garantiza la máxima
calidad del trabajo de un equipo productos Cada miembro del equipo debe leer cuidadosamente
los informes preliminares, y cada miembro del equipo debe tener tiempo suficiente para leer y
procesar los materiales de borrador a su propia velocidad. Ninguno en el equipo debe estar
exento de leer los borradores del informe final. El editor principal debe escuchar las
necesidades individuales de los miembros del equipo, y ellos a su vez necesitan hablar si
Requiere tiempo o cualquier otro recurso para trabajar en el informe. Esto es claramente más
fácil en un Ambiente de respeto y confianza. Igualmente importante, el equipo debe mantener
un ambiente. en el cual los comentarios y sugerencias de otros son tratados con respeto y
consideración. Dada la presión bajo la cual los equipos preparan los entregables finales, las
pruebas de atmósfera La cultura y actitudes del equipo. Los equipos deben monitorear de cerca
y administrar cuidadosamente sus Relaciones interpersonales.
Las presentaciones orales también dependen de la dinámica del equipo exitoso. Los
equipos necesitan dividir Trabaje de manera justa, que se utiliza para cada miembro en
comparación con el trabajo como la gloria. Equipo Los miembros deben reconocer que otros
miembros pueden presentar su trabajo. En algunos En algunos casos, el presentador de una
pieza particular del proyecto puede haber tenido poco que ver con la Elemento del trabajo que
se presenta, o incluso puede haberse opuesto a ese enfoque. Una vez más, entonces, los
problemas centrales aquí son: la necesidad de que cada miembro esté familiarizado con todo el
equipo lo ha hecho; y los miembros del equipo deben actuar de manera apropiada y con
respeto mutuo. Afortunadamente, las presentaciones finales se producen a medida que finalizan
los proyectos, momento en el cual el equipo debería tener estado en la etapa de actuación
durante algún tiempo.
15.2 CONFLICTO CONSTRUCTIVO: DISFRUTAR
DISFRUTAR DE UNA BUENA LUCHA
Un cierto grado de conflicto es un subproducto inevitable de las personas que trabajan juntas
para Gran parte de este conflicto es saludable, una parte necesaria para el intercambio de
ideas, Comparando alternativas, y resolviendo diferencias de opinión. El conflicto puede, sin
embargo, ser Desagradable e insalubre para un grupo. Fuera de lo deseado por el resto del
grupo. Una comprensión sólida de las ideas constructivas.
La noción de conflicto constructivo tuvo su origen en la investigación sobre gestión
dirigida por Mary Parker Follett en la década de 1920. Observó que el elemento esencial. Todo
conflicto subyacente es un conjunto de diferencias: diferencias de opinión, diferencias de
intereses, diferencias de deseos subyacentes, y así sucesivamente. El conflicto es inevitable en
entornos interpersonales, por lo tanto, debe entenderse y usarse para aumentar la efectividad
de todas las personas involucradas. Para ser útil, sin embargo, el conflicto debe ser
constructivo. El conflicto constructivo se basa generalmente en El reino de las ideas o valores.
Por otro lado, el conflicto destructivo se basa generalmente en la Personalidades de las
personas involucradas. Si tuviéramos que enumerar situaciones donde el conflicto es útil o
saludable, podríamos encontrar elementos como "generar nuevas ideas" o "exponer alternativas
puntos de vista ”. Una lista similar de situaciones en las que el conflicto reduce la efectividad de
un equipo probablemente incluiría elementos como "herir sentimientos" o "reducir el respeto por
los demás". y el conflicto es un punto de partida esencial para los proyectos basados en
equipos. Incluso en esos En los casos, en que los miembros del equipo han estado en las
manos y en las herramientas de manejo de los conflictos. Útil para revisarlos al inicio de cada
proyecto.
Los equipos deben reconocer y comprender la diferencia entre destructiva, Conflicto
basado en la personalidad y conflicto constructivo, basado en la idea. Mientras se establece un
equipo Normas, e incluso antes de que éstas se hayan formalizado o acordado en la
"normalización" Fase: debe establecer algunas reglas básicas que prohíban los conflictos
destructivos y hacerlos cumplir respondiendo si se violan estas reglas. Los equipos efectivos no
permiten conflicto destructivo, incluyendo insultos, comentarios personalmente denigrantes, u
otros similares comportamientos Si un equipo no aborda esto desde el principio, invita a un
conflicto destructivo para formar parte de la cultura del equipo.
Una vez que notamos esta diferencia entre conflicto constructivo y destructivo, es Es
útil reconocer las diversas formas en que las personas reaccionan y resuelven los conflictos.
Cinco básicos Se han identificado estrategias para resolver conflictos:
evitación: ignorar el conflicto y esperar que desaparezca;
suavizado: permitiendo que los deseos de la otra parte ganen para evitar el conflicto;
forzar: imponer una solución a la otra parte;
compromiso: intentar reunirse con la otra parte "a medio camino"; y
compromiso constructivo: determinar el deseo subyacente de todas las partes yluego





compromiso constructivo: determinar el deseo subyacente de todas las partes yluego
buscando
de de
realizarlos.
Las tres formas
primeras
estas estrategias (evitar, suavizar y forzar) activan la La noción
de hacer que el conflicto “desaparezca”. La evitación rara vez funciona, y sirve para socavar el
respeto de la otra parte hacia la persona que se esconde del conflicto. Suavizado puede ser
apropiado para asuntos en los que a una o ambas partes en conflicto realmente no les importa
sobre el tema en cuestión, pero no funcionará si la disputa es sobre asuntos serios e
importantes. Una vez más, el respeto de la persona que "cede" puede perderse con el tiempo.
Forzar es solo es probable que sea efectivo si las relaciones de poder son claras, como en una
"subordinación de boss" Situación, e incluso entonces, los efectos sobre la moral y la
participación futura puede ser muy negativo El compromiso, que es una primera opción para
muchas personas, es en realidad un Estrategia muy arriesgada para equipos y grupos. En el
fondo,
asume
que la disputa
es sobre
el "Cantidad"
o "grado"
de algo,
en lugar
de un
principio
subyacente
o diferencia.
Si bien
esto puede
funcionar
en casos
como
lasverdadero
tasas de
mano de obra o los tiempos asignados para algo, no es probable que sea efectivo en asuntos
tales como elegir entre dos Alternativas de diseño en competencia. (No podemos, por ejemplo,
un compromiso entre un túnel y puente mediante la construcción de un túnel de suspensión.)
Incluso en aquellos casos donde es posible llegar a un acuerdo, deberíamos esperar que el
conflicto vuelva a ocurrir después de un período de tiempo. Trabajo y la administración, por
ejemplo, a menudo se compromete con los salarios, solo para encontrarse revisando.
El conflicto constructivo toma la noción de identificar "el deseo subyacente" como su
punto de partida. Cada parte debe reflexionar sobre lo que realmente quiere de un conflicto y
honestamente Informe eso a las otras partes. Cada lado también debe escuchar
cuidadosamente lo que la otra parte realmente quiere En muchos casos, el conflicto no se basa
en el problema aparente, sino más bien en El hecho de que los deseos subyacentes de cada
parte son diferentes.
Follett contó la siguiente anécdota. Ella estaba trabajando en una biblioteca en
Harvard en un Día de invierno, con las ventanas cerradas. Otra persona entró en la habitación e
inmediatamente ese mismo terreno tan pronto como se abra el próximo contrato. Así, el
conflicto constructivo es el Única idea que sostiene la posibilidad de soluciones estables a
conflictos importantes.
Abrí una de las ventanas. Esto preparó el escenario para un conflicto
conflicto,, y para encontrar una
manera de resolver ese conflicto Cada una de las cinco alternativas de resolución descritas
anteriormente estaba disponible, pero la mayoría de ellos eran inaceptables. Haciendo nada o
allanando habría dejado a la Sra. Follett incómodamente frío. Compromiso al abrir la ventana
hasta la mitad no apareció Ser una alternativa viable. En cambio, ella eligió hablar con la otra
persona y expresarle Deseo mantener la ventana cerrada para evitar el frío y el tiro. La otra
parte Estuvo de acuerdo en que esto era algo bueno, pero observó que la habitación estaba
muy tapada, lo que a su vez molestó sus senos. Ambos acordaron buscar una solución
razonable para sus subyacentes. deseos Tuvieron la suerte de encontrar que un área de trabajo
adyacente también tenía ventanas que podían abrirse, permitiendo que el aire fresco entre
indirectamente sin crear un calado. Obviamente, esta solución fue posible solo porque la
configuración de la biblioteca lo permitió. Sin embargo, ni siquiera hubieran buscado este
resultado a excepción de su disposición. para discutir sus deseos subyacentes. Hay muchos
casos en los que esto no funcionará, como cuando dos personas desean casarse con la misma
tercera persona. Hay, sin embargo, muchos casos en los que la participación constructiva
puede lograr ampliar el espacio de la solución disponible para las partes en conflicto y
aumentando la comprensión y el respeto de los otra fiesta. Incluso si un equipo se ve obligado a
volver a una de las estrategias de "ganar perder", debería siempre comience considerando un
compromiso constructivo para resolver conflictos importantes.
15.3 EQUIPOS DE DISEÑO LÍDER
La mayoría de los equipos especifican a los individuos como líderes en algún momento. Los
roles de liderazgo pueden variar desde ser el líder general del esfuerzo de diseño para asumir
la responsabilidad de una tarea en particular, como lijar el prototipo a tiempo para una
presentación importante. En esta sección, nos fijamos primero en algunos conceptos clave
asociados con un liderazgo efectivo. Veremos que los conceptos de El liderazgo del equipo y la
membresía del equipo están estrechamente vinculados y se pueden entender utilizando la
noción de roles. Luego, observamos algunos de los roles clave que desempeñan los miembros
del equipo en una equipo exitoso, y en cómo estos roles son en sí mismos posiciones de
liderazgo.
15.3.1 Liderazgo y Membresía en Equipos
La
de nosotros
hemos
tenido
la experiencia
trabajar con
métodos
muy efectivos
y
muymayoría
ineficaces
líderes Ya
sea en
un entorno
escolar,dedeportes,
un lugar
de trabajo
o alguna
actividad social, Encuentro con personas que actúan como líderes. Nuestra experiencia
personal nos ayuda a identificar los comportamientos exhibidos por líderes exitosos y por
líderes no exitosos. Podemos dibujar varias lecciones importantes al pensar cuidadosamente
sobre estos comportamientos y características, y Quizás el más importante de estos sea este:
los líderes eficaces no son tanto el resultado de tener los atributos "correctos" cómo
comportarse de la manera "correcta". Volveremos a este punto más adelante en esta sección.
Si nos pidieran que hiciéramos una lista de los comportamientos y características de
líderes que hemos experimentado, podríamos identificar elementos como ser:
abierto a otros puntos de vista;
dedicado al éxito del equipo;
respetuoso de los demás;
decisivo, pero solo después de considerar todos los puntos de vista;
dispuestos a hacer su parte del trabajo; y
conocedor del tema del equipo.
Del mismo modo, en una lista de los comportamientos y características de los líderes ineficaces
tenemos encontrado, podríamos incluir:
tener la mente cerrada;
el bullying
esperando que otros ha
hagan
gan más de lo que el líder está haciendo;
exhibiendo interés solo en su propio campo o tópicos; y
No ser respetuoso con los demás.
Podríamos producir listas mucho más largas de liderazgo efectivo e ineficaz
comportamientos, pero incluso estas listas muy cortas nos permiten hacer algunas
observaciones importantes. Primero, note que lo que esperamos encontrar en líderes efectivos











está
relacionado
con las
Más
bien que
quiénes
o qué son.
Esto sugiere
que
los líderes
efectivos
se cosas
hacen que
en hacen.
lugar de
nacidos:
cada
uno puede
aprender
y practicar
acciones y comportamientos que hacen que nuestro equipo sea más eficaz.
Tenga en cuenta también que los comportamientos en nuestras listas cortas, al tiempo
que reconocen el conocimiento técnico, no se limitan a las habilidades técnicas. Para usar una
analogía de los deportes, el máximo anotador no puede Ser el mejor capitán del equipo. Al
mismo tiempo, comprender el alcance y las habilidades necesarias para Completar el proyecto
no se puede pasar por alto. Los líderes de equipo exitosos necesitan tener una profunda
conocimiento suficiente para comprender y avanzar en el proyecto, y poder respetar el
Conocimiento de los demás en el equipo.
Lo que nos lleva a un tercer punto a tener en cuenta: ambas listas tienen elementos
sobre la escucha, respetar y considerar los puntos de vista de otros en el equipo. Esto sugiere
que nosotros Necesitamos desarrollar y practicar "habilidades de la gente" para ser líderes
efectivos. Estas "habilidades de la gente" a menudo se les llama habilidades blandas de los
buenos
y diseñadores, y son mucho más
Buscadoingenieros
por la industria.
Finalmente, es instructivo observar que los comportamientos de los líderes de equipo
ineficaces no son Los comportamientos que quisiéramos que los miembros del equipo exhiban.
Es difícil imaginar decir que “A es un excelente miembro del equipo porque es un matón de
mente cerrada ". De hecho, las conductas que encontrar en equipos efectivos los líderes
tienden a ser los mismos que encontramos en miembros efectivos de equipos. Esto sugiere que
parte de la distinción entre liderazgo y membresía es artificial. y relacionado con los roles de
equipo. Si alguien actúa como editor del informe final del equipo, es que ¿Persona siendo un
líder? El análisis anterior sugeriría que lo son. Uno de los grandes Las oportunidades que
brindan los proyectos de diseño en general, y los proyectos de estudiantes en particular, son
que podemos probar nuevos roles y aumentar nuestras habilidades de liderazgo.
15.3.2 Comportamiento personal y roles en la configuración del equipo
Debido a la importancia de los equipos en las organizaciones modernas, hay muchos formales
Modelos de roles y comportamientos en equipos. Un enfoque que algunos gerentes de
ingeniería y los educadores han encontrado útil centrarse en cuatro comportamientos que son
críticos para el equipo Éxito: comunicación, toma de decisiones, colaboración y autogestión. Los
TABLA 15.1 Comportamientos críticos y roles que los individuos pueden desempeñar en
equipos
Comportamientos
Comunicación
Analizador
Analizad
or de toma de deci
decisiones,
siones,
Colaborador gestor de conflictos,
Director de objetivos de autogestión,
Roles
oyente activo, influencer.
innovador,
innovador, buscado
buscadorr de hec
hechos.
hos.
creador de equipos.
gestor de procesos, generador de consenso
La importancia de una comunicación efectiva, por ejemplo, parece bastante obvia si
consideramos la necesidad de que cada persona presente a sus equipos y clientes sus
problemas, enfoques, y soluciones a las tareas de las que son responsables. Del mismo modo,
necesitamos ser capaces de entienda en qué otros miembros del equipo están trabajando y
contribuya a sus actividades. Sin embargo, la mayoría de nosotros tenemos experiencia
personal con personas que "simplemente no escuchan" o están tan enfocados en sus propias
contribuciones que están planeando su siguiente comentario mientras nosotros todavía están
hablando.
McGourty y DeMeuse han vinculado estos comportamientos críticos a roles
particularess que los individuos pueden jugar en el equipo, como se muestra en la Tabla 15.1.
particulare
La comunicación puede ser mejorada, por ejemplo, asumiendo el papel de oyente activo, en el
que no solo nos sentamos en silencio mientras otra persona está hablando, pero participa en
acciones que les permiten aclarar y explicar sus
tema. Del mismo modo, la toma de
decisiones efectiva requiere que las personas analicen la situación, busquen información
apropiada para apoyar la decisión, y desarrollar nuevas ideas o alternativas. Hemos examinado
los enfoques para la gestión de conflictos anteriormente en este capítulo, y podemos ver en
Este modelo es un contexto para esa discusión.
Este enfoque del comportamiento y los roles del equipo nos brinda una oportunidad
interesante para nosotros como Miembros del equipo, incluso durante la etapa de formación al
comienzo de un proyecto. Podemos examinar nuestras propias habilidades a la luz de los
diversos roles y comportamientos que apoyan, determinando qué roles nos gusta jugar, en
cuáles somos buenos y también cuáles queremos mejorar. Entrar en un proyecto con una
valoración personal abierta y honesta nos hace es muy probable que aprecien a los demás y
nos brinda un marco para crecer como miembro de un equipo.
15.4 NOTAS
Sección 15.1: El modelo de formación de grupo descrito aquí fue desarrollado inicialmente por
Tuckman (1965).
Sección 15.2: El ensayo de Follett que introduce el compromiso constructivo se reimprime en
Graham (1996).
Sección 15.3: la Tabla 15.1 está tomada de McGourty y DeMeuse (2001).
CAPÍTULO 16
GESTIONANDO UN PROYECTO DE DISEÑO
¿Qué deseas? ¿Cuándo lo quieres? ¿Cuánto vamos a gastar?
EL DISEÑO ES una actividad que puede consumir tiempo y recursos significativos. En esto
capítulo, presentaremos cuatro herramientas que un pequeño equipo de diseño puede utilizar
para gestionar y controlar un proyecto de diseño, particularmente dentro de un entorno
académico.
16.1 PARA EMPEZAR: ESTABLECER LAS NECESIDADES DE LA DIRECCIÓN PROYECTO
OFA
Todos los proyectos exitosos, ya sean grandes o pequeños, ya sea a gran escala o dentro de
una clase académica, debe abordar tres preocupaciones esenciales: El equipo del proyecto
debe (1) completar cualquier tarea que requiera el proyecto, (2) hacerlo dentro de un marco de
tiempo específico, y (3) Trabajar con los recursos disponibles. Estos tres elementos se resumen
en términos de la El modelo “3S” se muestra en la Figura 16.1:


El alcance de un proyecto establece límites sobre lo que el equipo debe lograr,
particularmente en prescribir los entregables del proyecto (por ejemplo, un diseño
terminado, un prototipo funcional o especificaciones de fabricación).
La programación de
define
fine el marco de tiempo dentro del cual se debe completar el
proyecto.
El gasto identifica y limita los recursos disponibles y la forma en que pue
pueden
den aplicar
aplicarse
se a
el proyecto.
Estos elementos del proyecto a menudo compiten entre sí, por lo que el gerente del
proyecto tiene que equilibrarlos para mover al equipo a un resultado exitoso. 232

FIGURA 16.1 La gestión del proyecto puede considerarse como un equilibrio entre las
tres Ss; Ámbito de aplicación, y el gasto
Notamos en el Capítulo 2 que un problema de diseño puede comenzar con una simple
declaración del cliente, "Queremos un diseño para un nuevo producto". El equipo de diseño
tiene que perfeccionar este en una lista clara de entregables consistentes con el alcance, el
cronograma y la disponibilidad recursos En analogía directa con la fase de definición del
problema del proceso de diseño, la gestión exitosa del proyecto comienza con un proceso de
cuestionamiento
dirigido Consistente
a articular un
lo que el cliente
u organización
patrocinadora requiere.
conclara
En comprensión
esa analogía,de
comenzamos
haciendo
preguntas,
principalmente, pero no exclusivamente, del cliente, en que tienen como objetivo establecer los
parámetros para los tres elementos básicos del proyecto. Así que para nuestro proyecto
nosotros
Aclare el alcance
alcance del proyecto h
haciendo
aciendo pregunta
preguntass como:
¿Quieres un diseño conceptual, un diseño detallado o algo intermedio?
¿Necesitas un prototipo funcional?
¿Se necesita una funcionalidad de ingeniería completa o una demostración de funciones
clave?
¿Ser suficiente?
¿Cuántas pruebas del diseño y prototipo quieres?
¿Se necesita un conjunto completo de dibujos de ingeniería del diseño final?










¿Cómo se debe documentar y formatear el diseño?
¿A quién informamos nosotros, el equipo? establecer el calendario para el proyecto
haciendo preguntas como:
¿Cuándo se deben entregar los resultados finales?
¿Hay fechas de vencimiento intermedias?
¿Cuándo debería reunirse el equipo? Identifique los límites de gastos y recursos para el
proyecto haciendo preguntas como:
¿Podemos usar recursos externos (por ejemplo, personal de la tienda o expertos en la
redacción)?
¿Cuántas personas formarán parte del equipo y cuánto de su tiempo estará disponible
para
¿este proyecto?
¿Qué materiales y suministros están disponibles para el equipo de diseño?
¿Dónde se reunirá y trabajará el equipo?
Podemos planificar el trabajo de nuestro equipo y evitar problemas más adelante si
obtenemos respuestas a estos Preguntas al comienzo de nuestro proyecto porque entonces
podemos organizar nuestro tiempo y Recursos para cumplir con los entregables del proyecto.
Además, no habrá
habrá sorpres
sorpresas
as al final del proy
proyecto
ecto sobre lo que se esperaba,
esperaba, cuánd
cuándo
o vencían las
cosas o cuánto costaba el proyecto. En la sección 16.2 examinamos dos herramientas que son
particularmente útiles para aclarar y documentar El alcance de un proyecto.






16.2 HERRAMIENTAS PARA GESTIONAR EL ÁMBITO DE UN PROYECTO
Sería bueno si todo sobre un proyecto pudiera ser conocido al principio. Entonces un proyecto
el gerente podría simplemente listar el trabajo, sumar la duración del tiempo, resumir los costos
y Anuncia un plan de trabajo al mundo. Desafortunadamente, la mayoría de los proyectos de
ingeniería no funcionan de esta manera, y los proyectos de diseño enfrentan aún más
incógnitas que la mayoría de los otros proyectos: ¿Cuánto tiempo? ¿Tomará para tener una
buena idea? ¿Cuánto costará construir un prototipo para un diseño que es como aún
desconocido?
En pocas palabras, los gerentes de proyectos de diseño enfrentan las complejidades
de otras ingenierías. Proyectos, a los que se suman las incertidumbres asociadas a la actividad
creativa. Mientras esto podría tentar a un líder del equipo de diseño a renunciar a las
herramientas de administración, a los gerentes de proyectos exitosos han encontrado que
algunas herramientas específicas pueden ser muy poderosas para configurar y controlar
proyectos Dos de estas herramientas son (a) la carta del equipo, que es un "mini-contrato" entre
el equipo, su cliente o patrocinador, y la organización en la que trabaja el equipo de diseño, y
(b) la estructura de desglose del trabajo, que es una lista ordenada de lo que se debe hacer
para Completa todas las tareas requeridas para completar el proyecto.
16.2.1 Cartas del equipo
Una carta de equipo es un acuerdo que el equipo ha alcanzado con otras partes interesadas
sobre el los requisitos del proyecto, incluyendo lo que constituye el éxito del proyecto, y qué
límites en el proyecto puede aplicar.
La carta del equipo es, en muchos sentidos, la gestión análoga al problema revisado
declaración que discutimos en el Capítulo 3. Recuerde que al inicio del proyecto puede haber
Puede haber errores, sesgos e información incompleta en la declaración del problema inicial.
Una efectiva El equipo de diseño trabaja para reafirmar el problema de una manera que indique
claramente las necesidades del cliente mientras que ofrece un gran espacio de diseño dentro
del cual satisfacer esas necesidades. En una vena similar, un gerente de proyecto necesita
entender:



los objetivos del proyecto, incluidos los objetivos mínimamente aceptables y el
"estiramiento"" metas;
"estiramiento
cómo esas metas se alinean con metas organizacionales más grandes;
la autoridad para el proyecto;
los entregables del proyecto;
el marco de tiempo para el proyecto, incluidos los límites en el calendario;
los recursos disponibles para el proyecto; y
cualquier circunstanc
circunstancia
ia inusual asociada al proyecto.
Esta información, una vez recopilada, puede redactarse en forma de una carta del
equipo y distribuido al cliente, a los gerentes dentro de la organización más grande ya todos los
miembros del equipo. En muchas organizaciones, la redacción de la carta comienza antes que
el equipo (o incluso un proyecto) gerente) se selecciona y luego el gerente del proyecto lo
completa. A menudo el patrocinador, altos directivos de la firma de diseño y el gerente del
proyecto firman la carta o el acuerdo para completar el proceso de fletamento.
La carta se utiliza para varios propósitos a lo largo de la vida del proyecto. Eso
describe el proyecto a los posibles miembros del equipo, provoca el compromiso del equipo
miembros, y resuelve conflictos sobre recursos, tiempo o alcance. Debido a su escrito
En la naturaleza, también se puede utilizar más adelante en el proyecto para evitar el "alcance
de la propagación" o "crecimiento de la misión". la tendencia a expandir los objetivos del
proyecto a medida que el problema se comprende mejor, o A medida que los intereses del
equipo o cliente cambian.
Al igual que la declaración de problemas revisada, las cartas del equipo son bastante
cortas, generalmente solo una o dos páginas de largo. Solo tiene que ser lo suficientemente
largo para establecer los objetivos, roles, recursos, Entregables, y principales puntos del
calendario. La clave es que el jefe de proyecto y el equipo incluir la información necesaria para
que la carta sea valiosa como herramienta de negociación y registro formal cuando puede ser
necesario más tarde.
La figura 16.2 muestra un ejemplo de una carta de equipo para un proyecto estudiantil.
Observe la estructura general de la carta. Primero establece los objetivos del proyecto en
términos del cliente o los objetivos del patrocinador, los objetivos del equipo y los objetivos de la
organización (en este caso, el curso instructores). Esto ayuda a identificar cualquier
desconexión entre las partes y también aclara qué Cada parte espera salir del trabajo del
equipo. La carta entonces específicamente especifica la e ntregables, o productos de trabajo,
de los cuales el equipo es responsable. Esto pone límites a lo que debe hacerse y ayuda al
gerente del proyecto a definir los recursos necesarios para completar el proyecto. Muchas
cartas también incorporan un calendario de hitos clave en la entregable sección especificando
fechas de vencimiento. La carta también llama a los límites de recursos para el proyecto. Esto
es importante para que el cliente no malinterprete el esfuerzo de trabajo previsto: pensar, por
ejemplo, que el equipo de estudiantes está trabajando a tiempo completo en el proyecto.
También se compromete el equipo miembros a la participación completa en el nivel de un curso,
evitando problemas de jinete libre. Muchos las cartas también incluirán una sección para
comentarios específicos del proyecto que tal vez sea importante para algunos de las partes.
Finalmente, la carta, aunque no es realmente de naturaleza contractual, puede incluir una
bloque de firmas para ayudar a comprometer al equipo y otras partes interesadas con las
intenciones del proyecto.
La información utilizada para desarrollar el estatuto generalmente está disponible para
el proyecto. Gerentes al inicio del proyecto. Por ejemplo, la declaración de problema revisada
antes mencionada debe identificar los objetivos del proyecto y los entregables, y puede incluir
restricciones de programación. Los gerentes de proyectos inteligentes también saben que
deben negociar recursos al inicio del proceso de toma de decisiones. proyecto; La autoridad del




gerente del proyecto y cualquier circunstancia especial también es probable que emerger
durante estas
primeras discusiones.
Es importante
tener en cuenta que los objetivos del proyecto y los objetivos de la
organización son objetos distintos: Los objetivos del proyecto son los logros o resultados
específicos esperados del proyecto en sí,
PROYECTO DE SOPORTE DE BRAZO DE LA ESCUELA DE DANBURY
CARTA DEL EQUIPO
Esta carta documenta información clave sobre un proyecto a realizar.
Por
estudiantes en Harvey Mudd College (HMC) en nombre de un estudiante en el Escuela de
Danbury. El consejero docente será el profesor Dym; los enlaces para Danbury serán los
señores. H. y J. El jefe de proyecto / jefe de equipo será seleccionado al inicio del proyecto por
y entre los miembros de la equipo de estudiantes
El equipo se compromete a cumplir con todas las restricciones y regulaciones de
Danbury. Escuela cuando está en el sitio, para colocar la seguridad del cliente como su más
alto prioridad, y trabajar de acuerdo con el Código de Honor de HMC.
Metas
El proyecto se asigna como parte del curso de diseño introductorio de HMC, y los
estudiantes entienden que se espera que trabajen para cumplir con los requisitos de HMC
objetivos del curso, los objetivos de Danbury para el proyecto y las necesidades de un usuario
particular
Los objetivos del curso E4 son:
1. Desarrollar un entendimiento y experiencia del diseño conceptual proceso;
2. Dar a los alumnos experiencia en dinámica de equipos. y
3. Permitir que los estudiantes aprendan a gestionar pequeños proyectos de diseño.
Los objetivos del equipo son:
1. satisfacer las necesidades del cliente y cumplir con los requisitos del curso E4;
2. aprender sobre ingeniería y diseño de ingeniería; y
3. Diviértete mientras haces algo bueno por alguien.
Los objetivos de la escuela de Danbury son:
1. mejorar el ambiente de aprendizaje y la calidad de vida de Jessica; y
2. Aumentar la conciencia pública sobre las condiciones que enfrentan los estudiantes como
jessica
Entregables
Los siguientes entregables se completarán el último viernes antes semana del examen final:
1. un dispositivo prototipo de estabilización del brazo que ha sido diseñado, construido y
probado para el uso de Jessica;
2. Documentación de diseño final para Danbury School y para el E4 equipo docente y
3. Una presentación pública del proceso de diseño y resultados del equipo.
Límites de recursos
Se espera que el equipo trabaje un promedio de 10 horas por semana por equipo miembro.
HMC proporcionará no más de $ 125 al equipo con el propósito de Compra de insumos y
materiales para el proyecto.
Otras restricciones o información
El equipo colocará la seguridad del usuario por encima de todos los demás aspectos en Su
actividad de diseño. El equipo celebrará reuniones semanales con sus asesores de la facultad,
y se reunirá regularmente con los patrocinadores en Danbury.
FIGURA 16.2 Una carta del equipo para el proyecto del brazo de apoyo de Danbury establece
objetivos, partes relevantes, Entregables, y límites de tiempo y recursos.
como una solución a un problema específico. Los objetivos organizacionales reflejan las
intenciones de la Entidad más grande (como la universidad, para un proyecto estudiantil). Estas
metas organizacionales pueden Incluir la exploración de tecnologías potenciales o el desarrollo
de habilidades que serán útiles en el futuro esfuerzos Si los objetivos del proyecto y los
objetivos de la organización no están alineados, es muy posible que un proyecto puede parecer
un éxito pero, en última instancia, no ir a ninguna parte, porque la organización optó por no
seguirlo. Si el proyecto y los objetivos organizacionales están alineados, puede ser que un
proyecto que parece relativamente poco interesante por sí mismo se verá como parte de un
proyecto más grande, más programa emocionante
16.2.2 Estructuras de Desglose del Trabajo
La mayoría de los ingenieros abordan problemas complejos dividiéndolos en problemas más
pequeños, con la descomposición continúa hasta que cada pieza se pueda resolver con
métodos conocidos, o hasta que la parte más difícil del problema ha sido caracterizada. De
manera similar, la ingeniería a los gerentes les gusta descomponer los proyectos en unidades lo
suficientemente pequeñas para que puedan identificar quién será responsable, establecerá
cuánto tiempo tomará la tarea más pequeña y determinará la recursos necesarios para
completar esa tarea más pequeña (o subtarea).
La herramienta principal que se utiliza para determinar el alcance de un proyecto es el
trabajo estructura de desglose (WBS). La WBS es una representación jerárquica de todas las
tareas que se debe realizar para completar un proyecto de diseño. Los gerentes de proyecto
generalmente usan WBS para desglosar el trabajo (de ahí el nombre) en pedazos lo
suficientemente pequeños como para que los recursos y el tiempo necesario para cada tarea se
puede estimar con confianza.
Considere la tarea diaria de conducir un automóvil. Aunque esta es una tarea común,
muchos de nosotros podríamos sentirnos abrumados si nos piden que describa exactamente
cómo arrancar y conducir un automóvil. Nosotros podría comenzar con algo como "primero
ajusta el asiento y los espejos", lo que presupone que ya ha subido al auto y, por lo tanto, sabe
cómo entrar. Si se le obliga a describir esta tarea a alguien que rara vez conducía o dependía
exclusivamente del transporte público, podría desglosar nuestra descripción en varios grupos de
tareas, como desbloquear el automóvil puerta, subirse al auto, ajustar el asiento y los espejos,
arrancar el motor, maniobrar El coche, y así sucesivamente. Incluso podríamos querer revisar el
plan completo antes de arrancar el auto para que nuestro conductor novato se siente cómodo
con todos los pasos entre desbloquear el auto en la Comience y salga con seguridad al final.
Esta descomposición de tareas y subtareas es la central. Idea de la estructura de desglose del
trabajo. Cuando nos enfrentamos a un nuevo, grande, o tarea difícil, una de las mejores
maneras de descubrir un plan de ataque es dividirlo en Subtareas más pequeñas, más
manejables.
Un ejemplo más convincente es el de un equipo al que se le ha pedido que diseñe un
astronave. El equipo tendrá que diseñar a través de varias especialidades, incluyendo
propulsión, Comunicaciones, instrumentación y estructuras. Aquí el líder del equipo de diseño
querrá Asegúrese de que todas las tareas necesarias se hayan incluido e incluido para
garantizar que haya No hay sorpresas cuando la nave está en vuelo. La WBS enumera todas
las tareas necesarias para completar el proyectar y organizarlos para ayudar al líder del
proyecto y al equipo de diseño a comprender Cómo todas esas tareas encajan en el proyecto
de diseño general.
La figura 16.3 muestra una estructura de desglose del trabajo para las tareas del
contenedor de jugo. diseño. En el nivel superior, la WBS está organizada en ocho áreas de
tareas básicas:
comprender los requisitos del cliente;
analizar requerimient
requerimientos
os de funciones;








generar alternativas;
evaluar alternativas
alternativas;;
seleccionar entre alternativas;
documentar el proceso de diseño;
gestionar el proyecto; y
diseño detallado.
Cada una de estas tareas de nivel superior se ha dividido en subtareas. Debido al
tamaño de la página limitaciones, mostramos en gran detalle solo algunas de las tareas (por
ejemplo, entender el cliente requisitos) para este ejemplo. Si estuviéramos realmente en un
equipo que llevara a cabo este proyecto, probablemente profundizaría en todas las áreas.
Buscamos cuatro propiedades en una WBS como el que se muestra en la figura 16.3:
1. Desglose completo en partes: cada elemento que se lleva a un nivel inferior siempre se
rompe en dos o más subtareas en ese nivel inferior.
2. Adecuación: el desglose es adecuado para permitir que las partes se manejen. Si no
podemos determine cuánto tiempo tomará una actividad o quién la realizará, luego una WBS
clave La regla es que deberíamos dividir la tarea aún más. De hecho, proyecto experimentado
los gerentes estarán más inclinados a tener WBS más cortas y menos detalladas que
relativamente gerentes inexpertos, porque su mayor experiencia los hace más capaces de
Agregue las subtar
subtareas
eas en ta
tareas
reas identi
identificables
ficables y medibles.
3. Integridad: cualquier tarea o actividad que consuma recursos o lleve tiempo debe ser incluido
en la WBS explícitamente o como un componente conocido de otra tarea. Es por eso que Las
tareas de documentación y gestión se muestran en la Figura 16.3. Ocupaciones tales como
redactar informes, asistir a reuniones y presentar resultados son esenciales para la la
finalización del proyecto, y la falta de planificación para ellos como trabajo sin duda dará lugar a
problemas después
4. Aditivo: todas las subtareas inferiores de la jerarquía deben ser equivalentes a la finalización
de la tarea completa por encima de ellos. Esto también significa que el tiempo necesario para
completar una actividad en un nivel superior debe ser la suma de los tiempos para las tareas
enumeradas en el nivel inferior. Por lo tanto, Desglosar el trabajo al siguiente nivel a
continuación debe hacerse a fondo y completamente.
También es importante tener en cuenta lo que no es la WBS. Primero, una WBS no es
una organización. Tabla para completar un proyecto. Aunque los "organigramas
"organigramas"" son
visualmente similares, una WBS es una desglose de tareas, no de títulos, roles o personas en
una organización. Segundo, una WBS no es una Diagrama de flujo que muestra relaciones
temporales o lógicas entre tareas. El listado de tareas en un La WBS se puede organizar de tal
manera que una tarea (por ejemplo, escribir el informe final) se muestre en una parte de la
jerarquía
jerarquí
a que otras tareas que deben precederla (por ejemplo, todo el diseño, construcción, y
las pruebas que se están reportando). En tercer y último lugar, una WBS no es una lista
completa de todos los Disciplinas o habilidades requeridas para completar el proyecto. Tareas
realizadas por miembros del equipo con muchas habilidades diferentes se pueden combinar en
la misma parte de la jerarquía siempre que la WBS cumple con los criterios anteriores.
La figura 16.4 muestra un ejemplo de WBS para el proyecto de soporte de brazo de
Danbury. Esta organizado como una lista con sangría en lugar de un gráfico, y las tareas se
organizan de manera diferente a El ejemplo del contenedor de jugos, con áreas c omo “Trabajo
preliminar”, “Zonificación” y
Estructura de desglose del trabajo
I. Trabajo Preliminar
a. Examinar la declaración del problema
b. Investigación
c. Visita la escuela de Danbury
d. Hablar con jessica
ii. Tomar medidas
iii. Examen práctico de qué dispositivo debe hacer
iv. Hablar con profesores y fisioterapeuta.
II. Zonificación En
a. Finalizar la declaración del problema
d. Crear una lista completa de objetivos y restricciones
c. Objetivos de rango
d. Crear métricas
e. Crear árbol de objetivos y determinar funciones.
f. Comunicarse con el cliente sobre objetivos, restricciones y funciones.
III. Lluvia de ideas para alternativas de diseño
a. Usa el gráfico de morfología para crear combinaciones de alternativas.
b. Crea bocetos de alternativas de diseño.
c. Pruebas conceptuales de alternativas.
IV. Escogiendo un Diseño
a. Usa métricas y arbol de objetivos.
b. Compara las alternativas de diseño con las métricas.
c. Comunicarse con el cliente
d. Pruebas preliminares en diseño seleccionado
V. Construyendo un prototipo
a. Actividades previas a la construcción.
b. Recoger materiales
c. Determinar las fuentes y herramientas necesarias para construir
d. Dividir trabajo
c. Prototipo de construcción
ii. Ensamblar partes
iii. Prototipo de prueba
iv. Resultados de la prueba de documentos
VI. Reporte final
VII. Presentaciones a cliente y clase.
VIII. Trabajo general
a. Organizar reuniones
b. Organizar días de construcción.
FIGURA 16.4 Un extracto de una WBS para un tercer equipo de brazo de apoyo de
Danbury. Tenga en cuenta que el La estructura general no es la misma que en la Figura
16.3, pero aparecen muchas de las mismas tareas. Ahmad et al. (2007).
“Trabajo general”. El punto clave aquí es que un equipo puede organizar la EDT en algún otro
way (es decir, la WBS no tiene que ser un gráfico), siempre que refleje las cuatro propiedades
básicas: Desglose completo en partes, adecuación, integridad y aditivo. De hecho, los equipos a
menudo lo encuentran es más fácil comenzar con un esquema con sangría cuando primero
hacen un borrador de WBS. Sin embargo, veremos más adelante que la forma gráfica tiene
algunas ventajas para monitorear el progreso de un proyecto.
Al final, la WBS es una herramienta que un equipo de proyecto puede usar para asegura
asegurarr que
entiendan todas las tareas que son necesarias para completar su proyecto. Es por eso que una
WBS es tan valiosa Para determinar el alcance del proyecto.
16.3 EL CALENDARIO DEL EQUIPO: ATOOL PARA LA GESTIÓN DE UN HORARIO DEL
PROYECTO
Las herramientas de programación nos ayudan a planificar actividades, nos recuerdan las
fechas de vencimiento importantes del proyecto y También ayudamos a identificar aquellas
cosas que realmente podrían arruinar nuestro proyecto si no lo hacemos. a tiempo. Nos
centramos aquí en el calendario del equipo, que muestra el tiempo disponible para El equipo de
diseño, con puntos destacados que indican los plazos y los plazos dentro de los cuales se
trabaja debe ser completado. Los calendarios de los equipos son utilizados por prácticamente
todos los equipos, particularmente aquellos que hacen trabajo de diseño, y es la herramienta de
programación más adecuada para hacer diseño conceptual Proyectos en un entorno
académico.
Un calendario de equipo es simplemente un mapeo de fechas límite en un escritorio o
pared convencional calendario. Dichos plazos incluirán sin duda los impuestos externos, como
los compromisos a los clientes (o a los profesores para proyectos académicos), pero también
debe incluir equipos generados Plazos para las tareas desarrolladas en la WBS. En este
sentido, el calendario del equipo es realmente un acuerdo por el equipo para asignar los
recursos y el tiempo necesarios para cumplir con el Plazos indicados en el calendario. La figura
16.5 muestra un calendario de equipo para el diseño de un estudiante. El equipo que está
tratando de completar su proyecto para fines de abril, un impuesto externo fecha tope. Tenga en
cuenta que el calendario incluye varios plazos en los que el equipo probablemente no tiene
control, como cuándo se debe presentar el informe final y cuándo se presentan los resultados
en clase se debe hacer También incluye actividades de rutina o recurrentes, como el equipo del
martes por la noche reuniones Finalmente, incluye algunos plazos que el equipo se ha
comprometido a cumplir, tales como Como completar un prototipo a las 5 p.m. el 2 de abril.
Se deben tener en cuenta varios puntos al configurar un calendario de equipo.
Primero, la idea de un el calendario del equipo implica que todos los plazos de entrega
comprenden y acuerdan los plazos. el equipo. Como tal, el calendario se convierte en un
documento que puede, y debe, ser revisado en cada reunión del equipo. Segundo, el calendario
del equipo debe permitir tiempos que sean consistentes con Las estimaciones de tiempo
generadas en la WBS. Si se determinara que una tarea tardaría dos semanas en completo, no
tiene mucho sentido permitir esa tarea solo una semana en el calendario del equipo. UNA El
último punto a tener en cuenta es que un calendario de equipo, mientras que los miembros de
un equipo lo entienden fácilmente no puede por sí solo capturar la relación entre las actividades.
Por ejemplo, en la figura 16.5 nosotros ver que la construcción del prototipo precede a las
pruebas de prueba de concepto solo porque el equipo Eligió ponerlo así. Para muchos
dispositivos, una prueba de concepto puede preceder a la construcción de una final prototipo.
Un calendario de equipo no puede abordar este tipo de problema, ni puede "recordar"
Decisiones de equipo de este tipo.
Es importante tener en cuenta que la WBS y el calendario del equipo están
relacionados. Aunque el WBS no está estructurado para revelar las relaciones temporales entre
tareas, a menudo puede recordar nosotros, especialmente si hemos seguido los principios de
integridad y adecuación. Por ejemplo, solo observar que el trabajo en una base incluye cavar un
agujero, erigir formas, y verter el concreto, no garantiza que haremos esto en orden, pero
ciertamente debería ayudarnos a recordar. Del mismo modo, la propiedad de adecuación dice
que deberíamos haber roto nuestra Tareas en piezas para las que podemos asignar
responsabilidades y estimar duraciones. Esto significa
FIGURA 16.5 Un calendario de equipo para un proyecto de diseño de un estudiante que
incluye impuestos externos Plazos, compromisos del equipo y reuniones periódicas.
Suele ser mejor hacer el equipo. El calendario es "demasiado completo" de lo que es
para omitir hitos o plazos potencialmente importantes.
un gerente de proyecto puede, mientras construye un calendario de equipo, ir a la persona
responsable para pregunte sobre el tiempo. Para facilitar esto, muchos equipos modifican su
WBS para incluir un cuadro. para cada tarea y subtarea mostrando la duración. Usando la
propiedad aditiva, solo deberíamos Necesitamos duraciones para cada una de las tareas de
nivel más bajo. Finalmente, observamos otras dos herramientas de programación que se
utilizan con frecuencia en el proyecto. de gestión: el diagrama de Gantt, que es una actividad de
mapeo de gráficos de barras horizontales contra un linea de tiempo y la red de actividades, que
grafica las actividades y eventos del proyecto, Mostrando el orden lógico en el que deben
realizarse. Diagramas de Gantt y actividad Las redes son poderosas representaciones gráficas
de las relaciones lógicas entre Tareas y plazos en que se realizarán. Ambos se utilizan para
gran escala Los proyectos y casi siempre se generan utilizando software de gestión de
proyectos.
16.4 EL PRESUPUESTO: ATOOL PARA GESTIONAR EL GASTO DE UN PROYECTO
Un presupuesto es una lista de todos los elementos que incurrirán en un costo económico,
organizados en un conjunto de categorías relacionadas lógicamente (por ejemplo, mano de
obra y materiales). El presupuesto es la herramienta clave para Gestión de las actividades de
gasto en un proyecto. Tenga en cuenta que hay una distinción importante entre el presupuesto
para realizar el diseño o las actividades de diseño, y el presupuesto necesario para Producir o
construir el artefacto que se está diseñando. Nuestra preocupación es principalmente con el
presupuesto. Necesitaba hacer un diseño.
Los presupuestos son herramientas difíciles pero esenciales para la gestión de
proyectos. Les permiten a los equipos para identificar los recursos financieros y de otro tipo
requeridos, y para hacerlos coincidir con los recursos disponibles. Los presupuestos también
permiten a los equipos dar cuenta de cómo están gastando recursos del proyecto, algunos de
los cuales se reflejan en dinero, otros en horas (por ejemplo, el tiempo del alumno) en un
proyecto académico). Finalmente, los presupuestos también formalizan el apoyo de los más
grandes. Organización de la que se extrae un equipo.
Afortunadamente,
Afortunada
mente, generalme
generalmente
nte no necesita
necesitamos
mos presupues
presupuestos
tos grandes y complejos
para hacer el tipo de proyectos de diseño que probablemente hagamos en un entorno
académico. Recuerda que estamos preocupados. con el presupuesto para hacer los diseños,
no con el presupuesto para hacer los objetos diseñados. La Figura 16.6 muestra cómo se vería
un presupuesto para el proyecto de la Escuela Danbury. Diseño Los costos del proyecto
normalmente incluyen mano de obra, gastos de investigación, materiales para prototipos, viajes,
y otros gastos de apoyo. Limitamos nuestras discusiones presupuestarias a estas categorías de
costos, teniendo en cuenta específicamente mano de obra, materiales, viajes y gastos
adicionales.
La estimación de los presupuestos laborales suele comenzar con el análisis de cada
tipo de trabajo requerido para las tareas del proyecto, estimadas en horas de trabajo, y luego
multiplicadas por un trabajo tarifa. Para proyectos de estudiantes, tiene más sentido estimar las
horas involucradas que preocuparse sobre las tasas salariales, ya que los estudiantes
generalmente no reciben un pago por hacer sus cursos. Un bien El punto de partida para
estimar las horas de trabajo son las duraciones implícitas en la WBS, aunque esto No es
suficiente. Debido a que la WBS proporciona duraciones, no se hace distinción entre una una
tarea de una semana realizada por todo el equipo y una tarea de una semana realizada por un
miembro del equipo. Esto significa que la WBS se debe dividir en más detalles para identificar el
número de personas que trabajan en una tarea durante su duración como se especifica en la
WBS.
En el presupuesto para materiales en un proyecto de diseño, es necesario pensar
desde el principio sobre qué tipo de soluciones son posibles y también tener en cuenta lo que la
carta requiere. Si, por ejemplo, un prototipo funcional es un entregable, necesitamos planificar y
FIGURA 16.6 Un presupuesto de equipo para el proyecto del brazo de apoyo de Danbury. El
presupuesto asigna horas al proyecto para mano de obra, y utiliza dólares para realizar un
seguimiento de los gastos de bolsillo. En una empresa, las horas. Típicamente se traduciría en
costos en dólares. Tenga en cuenta que al equipo se le ha dado un no-éxito cantidad, por lo que
solo se permite $ 116 para materiales para su prototipo.
estimar los costos de construcción y entrega, incluyendo mano de obra y materiales. Del mismo
modo, si el final informe debe estar vinculado de una manera particular, debemos presupuestar
para ese costo. Esto no es para decir que hemos implicado una solución de diseño particular;
más bien, deberíamos considerar nuestro recurso necesidades tan pronto como podamos. Para
hacer frente a esta incertidumbre, los equipos de diseño a menudo utilizan no-para-exceder
Presupuestos para proyectos de diseño. Este tipo de presupuesto especifica un límite superior
de lo que son los costos permitidos. Hay dos peligros en este enfoque: primero, si una
organización hace un presupuesto de esta manera rutinariamente, los recursos reservados para
proyectos de diseño nunca se pueden utilizar. Segundo, los equipos pueden gastar en exceso,
viendo que no se debe exceder como "¿Por qué no? Hemos presupuestado tanto dinero ".
Los gastos de viaje surgen si necesitamos reunirnos con clientes o usuarios, o si
tenemos un proyecto necesidades que solo se pueden satisfacer con visitas fuera del sitio. La
mayoría de las organizaciones tienen reglas internas sobre viajes (por ejemplo, asignaciones de
kilometraje, límites diarios de comida y alojamiento). Por lo tanto, es una buena idea.
Para consultar con los supervisores internos (por ejemplo, asesores de la facultad)
antes de hacer presupuestos de viaje. Muchos presupuestos incluyen una categoría
"miscelánea". Esto refleja una tentación de establecer aparte de los recursos, el tiempo o el
dinero, para equilibrar los adelantos posteriores en otras categorías de proyectos. Nosotros
Debería evitar esta trampa. El uso de tales "factores de riesgo" confunde nuestra comprensión
del costo del proyecto estructura, enlaza innecesariamente los recursos de la organización, y
refleja una falta de pensamiento claro sobre nuestra parte (y la del gerente de nuestro
proyecto). Solo debemos indicar los costos específicos que esperamos incurrir (por ejemplo,
gastos de investigación relacionados con la biblioteca). Usando factores de seguridad o una
categoría "miscelánea" ocultar las reservas refleja pobremente nuestro equipo y nuestras
habilidades de gestión.
Finalmente, es importante que valoremos adecuadamente el tiempo invertido en un
proyecto de diseño por Todos y cada uno de los miembros de un equipo de diseño. Esto es
importante incluso en proyectos realizados en diseño cursos (De hecho, hay una tendencia a
subestimar este recurso muy escaso simplemente porque por lo general, no asignamos una
cifra en dólares al trabajo de los estudiantes en el presupuesto.) En la práctica, la mayoría Las
empresas de ingeniería cobran entre dos y cuatro veces la compensación directa de un
empleado cuando facturan a un cliente por el tiempo de ese empleado. Ese multiplicador cubre
beneficios marginales, Gastos generales, supervisión y beneficio. Si tuviéramos que pagar
tiempo de estudiante a un salario de sólo $ 8.00 por hora, un equipo de cuatro estudiantes que
trabajan 10 horas cada semana en un proyecto durante 10 semanas una firma de diseño lo
facturaría entre $ 6400 y $ 12,800 para todo el proyecto. Poner en dólar En términos generales,
el tiempo es un recurso valioso, escaso e insustituible, ¡no lo desperdicies! Poner en humano
términos, cuando subestimamos el tiempo de nuestros compañeros miembros del equipo,
estamos faltando el respeto al contribuciones que esperamos que hagan al éxito de nuestro
proyecto.
16.5 PROYECTOS DE MONITOREO Y CONTROL: MEDIR EL PROGRESO DE UN
PROYECTO
Ahora hemos desarrolla
desarrollado
do un plan, expresado en términos de una carta, un calenda
calendario
rio y un
presupuesto. ¿Cómo hacemos un seguimiento del rendimiento de nuestro equipo en relación
con ese plan? Esta es una importante pregunta, pero puede ser muy difícil de responder incluso
para un proyecto de diseño académico simple. Si nosotros estábamos gestionando un proyecto
de construcción, podemos salir y ver si una tarea ha sido realizada por el fecha prevista En un
proyecto de diseño, sin embargo, el monitoreo y el control son más sutiles y, en Algunas
formas, más difíciles. Por lo tanto, es esencial que nuestro equipo acuerde un proceso para
monitorear nuestro progreso antes de que el proyecto avance mucho.
Hay una serie de técnicas y herramientas disponibles para monitorear proyectos, pero
estas a menudo involucran a miembros del equipo que llenan hojas de tiempo, relojes de
perforación u otra contabilidad herramientas. Para proyectos de diseño más pequeños,
especialmente proyectos académicos, este tipo de herramientas pueden No sea muy efectivo.
Por lo tanto, presentamos una versión altamente simplificada del porcentaje completo.
matriz (PCM) que se utiliza ampliamente en una industria para relacionar el alcance del trabajo
realizado en las partes de un proyecto al estado general del proyecto.
El objetivo del PCM es utilizar la información en la WBS y, si está disponible, el trabajo
presupuesto, para determinar el estado general del proyecto. Construir un PCM requiere solo
que conocemos el costo (o los requisitos de tiempo) de cada elemento o área de interés, y el
porcentaje del costo total o tiempo correspondiente a ese artículo. El PCM entonces nos permite
ingrese el porcentaje del trabajo en esa tarea o elemento de trabajo y, sumando todos los
elementos en el proyecto, podemos calcular el porcentaje total del proyecto completado. En
general, el método se adapta mejor a los casos en los que existe algún método claro para
calcular el progreso disponible. Si, por ejemplo, el trabajo de cimentación de un proyecto de
construcción constituye el 25% de la los costos totales esperados de un proyecto, luego
completar la mitad de los medios de trabajo de la fundación Hemos completado el 12,5% de la
base de costos del proyecto. Un gerente puede periódicamente actualizar el progreso en cada
una de las áreas generales de la WBS para determinar el proyecto en general Progreso.
En los proyectos de diseño, una medida física como las yardas de concreto vertido no
es disponible para estimar el progreso de una tarea. De hecho, los gerentes de diseño son
generalmente más preocupados por el progreso en relación con el tiempo permitido que con el
presupuesto disponible o cualquier medidas Una forma de evitar esto es usar las tareas en
nuestra WBS como herramienta de control. Recordar que calculamos la duración del tiempo de
cada actividad y la finalización de todos los niveles más bajos Las actividades de la WBS
suman hasta la finalización del proyecto. Esto significa que si seguimos progreso a lo largo de la
parte inferior de la WBS, habremos seguido el progreso de todo el proyecto.
Algunos equipos de diseño usan un algoritmo simple para rastrear el progreso a nivel
de tarea. Cuando el trabajo comienza en una tarea, una parte de las horas de esa tarea (por
ejemplo, 25%) se acredita inmediatamente a el equipo. En las reuniones del equipo, se solicita
actualizaciones a la persona responsable de esa tarea. Cuando ella dice que el trabajo está a
medio terminar, la tarea se acredita con un progreso del 50%. Cuando a persona responsable
dice que la tarea está terminada, el 90% se acredita y el resto es acreditado a la tarea cuando el
equipo o el proyecto aceptan el producto de trabajo relevante gerente.
Considere la WBS simplificada en las figuras 16.7 y 16.8. La figura 16.7 muestra un
tiempo total presupuesto para cada tarea. La figura 16.8 muestra el progreso en cada tarea con
una leyenda gráfica, de la siguiente manera: las tareas se resaltan en negrita cuando
comienzan, marcadas con una barra al finalizar a mitad de camino, marcado con una X cuando
se gira, y sombreado cuando se acepta. Si usamos esto En el esquema de acreditación,
podemos estimar el porcentaje del proyecto que se ha completado. En En este caso, el equipo
ha mantenido reuniones con su cliente (32 h), ha completado su investigación (120 h). realizó la
mitad de sus reuniones con usuarios (32 50% ¼16 h), y la mitad de desarrollo de sus objetivos
FIGURA 16.7 Una WBS con asignaciones para el seguimiento del progreso del equipo en
horas. Tenga en cuenta que las horas para el menor Las subtareas suman las horas para
el nivel anterior, que es consistente con los requisitos para WBS. Con este En la versión
de WBS, el equipo puede usar tachadas para indicar una estimación del porcentaje de
trabajo completado.
FIGURA 16.8 La WBS en la Figura 16.7 utilizada como herramienta de monitoreo. Las
casillas en negrita representan tareas que han comenzado (acreditado con el 25% de las
horas de la tarea), aquellos con barras están medio terminados (50%), aquellos con X se
han entregado como completado por la persona responsable (90%), y los sombreados
han sido aceptados por el gerente del proyecto o el cliente (100%)
árbol
(12=50%
h). completado
También hanlacomenzado
a revisar los borradores
árbol
de objetivos.
(4 25%
1 h) =y 6han
tarea de especificaciones
de diseñodelpor
escrito,
aunque el
producto final aún no ha sido aceptado (40 90% = 36 h). Sumando los números, el El equipo h
completado 211 h (32 × 120 × 16 × 6 × 1 × 36). Dado que el tiempo total del proyecto es 1248
h, el equipo ha completado el 17% (211/1248) del proyecto. Esto puede representar una buena
Avance si estamos monitorean
monitoreando
do al inicio del proye
proyecto.
cto. Si esta
estamos
mos midien
midiendo
do a la mita
mitad
d del En el
calendario proyectado del proyecto, los resultados probablemente no sean tan buenos.
Este enfoque simple le permite a un gerente de proyecto monitorear el progreso de
varias maneras. Al sumar productos (duración porcentual), el gerente puede estimar la tarea
general compartir hecho y compararlo con el tiempo de calendario real utilizado. El gerente
también puede notar si hay un problema con un miembro del equipo en particular Si, por
ejemplo, A siempre comienza proyectos (cuadros en negrita) pero nunca los completa (los X), el
gerente (y todo el equipo)
Veremos esto a medida que el proyecto se desarrolle sin embargo, no podemos monitorear los
proyectos de diseño con gráficos. Necesitamos reuniones de equipo,
Conversaciones privadas y técnicas como las que presentamos en el Capítulo 15, para motivar
nuestro equipo. A veces, incluso podemos utilizar conflictos creativos. Sin embargo, las
herramientas formales son útiles. a los equipos, tanto para describir el progreso como para
servir de base para la conversación en la persona orientada Aspectos de la gestión.
16.6 GESTIONANDO EL FINAL DEL PROYECTO OFA
En la práctica, la mayoría de los proyectos no terminan simplemente con la entrega de
materiales al cliente, sino que con un proyecto posterior a la auditoría: se lleva a cabo una
revisión organizada del proyecto, incluida su Trabajo técnico, prácticas de gestión, carga de
trabajo y tareas, y sus resultados finales. Esta es una excelente práctica a seguir, incluso para
proyectos de estudiantes que terminan con equipos. Disolviéndose completamente.
El punto clave detrás de una auditoría posterior al proyecto es centrarse en hacer un
trabajo aún mejor a continuación. Tiempo: ¿Qué errores cometimos que podemos evitar en el
futuro? Hay cosas particulares que podemos hacer mejor? Como asunto práctico, una auditoría
posterior al proyecto puede ocurrir en reunión simple de una hora de duración, o puede ser
parte de un proceso formal más amplio dirigido por un organización del equipo de diseño.
Independientemente del mecanismo, hay cuatro elementos en una Proceso postaudit básico.
revisar los objetivos del proyecto;
revisar los procesos del proyecto, especialmente en términos de ordenación de eventos;
revisar los planes del proyecto, los presupuestos y el uso de los recursos; y
revisar los resultados.
Revisar los objetivos del proyecto es particularmente importante para los proyectos de
diseño, ya que El diseño es una actividad orientada a objetivos. Si se suponía que el proyecto
resolvería el problema A, entonces incluso una idea que resulta en obtener una patente para
resolver el problema B no siempre se puede ver como una éxito. Solo podemos evaluar un
proyecto de manera significativa en términos de lo que se propuso hacer. A Para este fin,
debemos revisar cómo utilizamos las herramientas y técnicas de definición de problemas como
parte de nuestro postaudit.
Está estrechamente relacionado con la revisión de los resultados del uso de
herramientas de diseño (y administración). Evaluando la efectividad de las propias
herramientas. Al igual que una caja de herramientas puede contener muchos elementos que
solo son útiles parte del tiempo, muchos de los métodos y técnicas formales que se presentan
en este libro y en otros lugares serán más efectivos en algunas situaciones que en otros.
Ningún catálogo de éxitos o fracasos de autores externos tendrá la misma compra. Con un
equipo como experiencia propia. Reflexionando sobre lo que funcionó y lo que no funcionó y lo




que viene Para
comprender
por qué al
una
herramienta funcionó o no funcionó son elementos
importantes
de una
auditoría posterior
proyecto.
Del mismo modo, también es importante revisar cómo nuestro equipo gestionó y
controló nuestro actividades de trabajo. Tendemos a aprender cómo organizar actividades,
determinar su secuencia, Asigna trabajo y supervisa el progreso solo con la práctica y la
experiencia. Tales experiencias son Mucho más significativo si los revisamos y reconsideramos
después del hecho. Como con el diseño herramientas, las herramientas de administración no
son igualmente útiles en todos los entornos, aunque algunos, como La WBS, parece útil en casi
todas las situaciones. En entornos comerciales, revisiones de ambos. Los presupuestos y las
asignaciones de trabajo proporcionan una base crítica para proyectos futuros.
El último paso posterior a la auditoría del proyecto es una revisión del resultado del
proyecto, en términos de la Objetivos establecidos y procesos utilizados. Si bien obviamente es
útil saber si alcanzados nuestros objetivos, es importante para nosotros como miembros del
equipo saber si esto fue un resultado De buena planificación, buena ejecución, recursos
adecuados,
o simplemente
buena
A bien.
la larga, nuestro equipo tendrá éxitos repetidos solo
si aprendemos
a planificar bien
y asuerte.
ejecutar
Finalmente, no debemos usar una auditoría posterior al proyecto para asignar la culpa
o señalar con el dedo. Muchos proyectos y entornos institucionales tienen mecanismos formales
para la revisión por pares y evaluación supervisora de los miembros del equipo, y proporcionan
medios valiosos para destacar Fortalezas individuales, debilidades y contribuciones. Pero
también proporcionan a los miembros del equipo. con información importante que pueden
utilizar para mejorar su propio trabajo en equipos de diseño. Ese Es por eso que las revisiones
de desempeño individual no son centrales, o incluso un aspecto deseable de, una auditoría
posterior al proyecto. La auditoría pretende mostrar lo que hicieron el equipo y la organización
derecho a hacer que el proyecto tenga éxito, o lo que debe hacerse de manera diferente en el
futuro si el El proyecto no tuvo éxito.
16.7 NOTAS
Sección 16.1: El modelo conceptual subyacente para el enfoque 3S es de Oberlander (2000).
Sección 16.2: La WBS para el proyecto Danbury proviene de Ahmad et al. (2007).
Sección 16.5: El uso de la forma estándar de la matriz de porcentaje completo se da en
Oberlander (2000)
Capítulo 17
ETICA EN EL DISEÑO
El diseño no es solo un asunto técnico.
El diseño es fundamentalmente un esfuerzo humano, una actividad social. El diseño el proceso
depende de las relaciones entre los miembros dentro de un equipo de diseño, con los clientes y
fabricantes, y con los compradores y usuarios de dispositivos diseñados. En muchos En los
casos, los diseños también afectan a personas que no formaban parte del triángulo diseñadorcliente usuario discutimos en el Capítulo 1. Diseñar significa aceptar la responsabilidad de crear
diseños: los diseñadores están influenciados por la sociedad en la que trabajan, y diseñados
Los productos influyen en la sociedad. Por eso debemos considerar la ética y el
comportamiento ético en Nuestro examen de cómo los ingenieros diseñan las cosas.
17.1 ÉTICA: COMPRENDIENDO OBLIGACIONES
Palabras como ética, moral, obligaciones y deberes se usan de diversas maneras en la vida
diaria. La vida, incluidas las aparentemente contradictorias o poco claras. Como hicimos con
muchos de los términos de ingeniería anteriormente en el libro, comenzamos con algunas
definiciones. Primero, la palabra ética:
ética 1: la disciplina que trata de lo que es bueno y malo y del deber moral y
a: un conjunto de principios o valores morales b: una teoría o sistema de moral
obligación 2 a:
Valores c: los principios de conducta que rigen a un individuo o grupo.
Como se menciona con frecuencia en la definición de ética, la palabra moral:
moral 1 a: de o relacionada con los principios de correcto o incorrecto en el comportamiento b:
expresando o Enseñar una concepción del comportamiento correcto.
Además de definir una disciplina o campo de estudio, estas definicion
definiciones
es definen la
ética como un conjunto de principios rectores o un sistema que las personas pueden usar para
ayudarlos a comportarse bien. La mayor parte de nosotros aprender bien y mal de nuestro
padres, o tal vez como un conjunto de creencias de uno de los tradiciones religiosas que
enfatizan la fe en Dios (por ejemplo, el cristianismo, el judaísmo y el islam) o aquellos que
enfatizan la fe en un camino correcto (por ejemplo, el budismo, el confucianismo y el taoísmo).
sin embargo aprendemos sobre ellos, prácticamente todos nosotros tenemos una profunda
conexión con nociones como la honestidad e integridad, y sobre el mandato para tratar a los
demás como nos gustaría que nos trataran Nosotros mismos.
Si ya sabemos estas cosas, ¿por qué necesitamos otro conjunto externo de reglas? Si
nosotros no, y la ley no nos mantiene en línea, ¿cuál es el uso de un conjunto de principios
éticos? Los La respuesta es que las lecciones que aprendemos en casa, en la escuela y en
foros religiosos pueden no proporcionar suficiente orientación explícita sobre muchas de las
situaciones que enfrentamos en la vida, especialmente en nuestra vida profesional. Además,
dada la diversidad y complejidad de nuestra sociedad, es Es útil tener estándares de
comportamiento profesional que se acuerden universalmente, a través de Todas nuestras
tradiciones y formaciones individuales.
Nuestras vidas profesionales también son complicadas porque nuestras
responsabilidades pueden involucrar obligaciones con muchas partes interesadas, algunas de
las cuales son obvias (por ejemplo, clientes, usuarios, inmediatamente alrededor del público) y
algunos de los cuales no lo son (por ejemplo, algunos gobiernos agencias, sociedades
profesionales). Vamos a elaborar estas obligaciones más adelante en este capítulo, pero
notamos por ahora que estas obligaciones pueden entrar en conflicto. Por ejemplo, un cliente
puede querer uno cosa, mientras que un grupo de personas afectadas por un diseño puede
querer algo diferente. Promover, Es posible que algunas de esas personas ni siquiera sepan
cómo se ven afectadas hasta después del diseño. Está completo y el diseño ha sido
implementado. Tal como lo encontramos en la evaluación y Al clasificar los objetivos durante el
diseño conceptual, no existe una fórmula o algoritmo simple. Se puede aplicar para decidir entre
las distintas partes que pueden verse influenciados por nuestro diseño. Los Las prioridades que
nuestros clientes, usuarios y diseñadores asignan a los objetivos son subjetivas por naturaleza;
asi que también es nuestra evaluación personal de la importancia relativa que atribuimos a
nuestros conflictos obligaciones. Los códigos de ética profesionales proporcionan un medio
para conciliar tales competidores obligaciones.
Considere el famoso caso en el que un grupo de ingenieros intentó sin éxito retrasar El
lanzamiento del transbordador espacial Challenger el 28 de enero de 1986. Mientras que la
duda severa era expresados por algunos ingenieros sobre la seguridad de las juntas tóricas del
Challenger debido a la clima frío antes del vuelo, la gerencia superior de Morton-Thiokol, la
compañía eso hizo que los cohetes de refuerzo del Challenger y la NASA aprobaran el
lanzamiento. Estas gerentes, muchos de los cuales eran ingenieros con experiencia,
determinaron que sus preocupaciones sobre la imagen de Morton-Thiokol y la estatura y¡
visibilidad de la lanzadera de la NASA El programa superó los juicios de otros ingenieros que
estaban más cerca del refuerzo diseño. Los ingenieros de Morton-Thiokol publicitaron en última
instancia la anulación de sus recomendación de no lanzarse involucrándose en la denuncia de
irregularidades, donde alguien "sopla" el silbato ”para detener una deci sión errónea tomada
dentro de una compañía, agencia o alguna otra institución.
La denuncia de irregularidades no es nueva ni única. Otro caso famoso es el de un
industrial. El ingeniero Ernest Fitzgerald, quien habló sobre los mayores costos en la adquisición
de Un avión de carga de la Fuerza Aérea. La Fuerza Aérea estaba tan disgustada con las
acciones de Fitzgerald que tomó medidas para evitar que siguiera trabajando en el avión:
"perdió" su Servicio Civil la tenencia y luego reconstruyó esa parte de la burocracia en la que
tenía Fitzgerald Trabajó para eliminar su posición! Después de una ardua y costosa batalla
legal, Fitzgerald obtuvo un acuerdo sustancial por despido injustificado y fue reincorporado en
su posición.
Si bien estas historias parecen desalentadoras, también muestran un comportamiento
heroicoser
al tratar
circunstancias.
punto, estos
ejemplos
cómo
lo correcto”
puede
percibido
de manera Más
muyaldiferente
dentro
de una muestran
organización.
Un“hacer
ingeniero
puede
enfrentarse a un choque. de obligaciones que se encuentran en el punto crucial de cualquier
discusión sobre ética de la ingeniería. Si eso pasa, ¿A quién le puede ayudar el diseñador o el
ingeniero? Si bien parte de la respuesta está en el comprensión personal de la ética del
ingeniero, otra parte de la respuesta se encuentra en el apoyo de colegas y compañeros
profesionales. Una de las fuentes primarias de tal percepción y La orientación son las
sociedades de ingeniería profesional y sus códigos de ética.
17.2 CÓDIGOS DE ÉTICA: ¿CUÁLES SON NUESTRAS OBLIGACIONES
PROFESIONALES?
Imagina que eres un ingeniero de minas que ha sido contratado por el propietario de una mina
para diseñar Una nueva extensión de eje. Como parte de esa tarea de diseño, examina la mina
y encuentra esa parte. corre bajo la propiedad de otra persona. ¿Está obligado a simplemente
completar la encuesta y el diseño para el propietario de la mina que le está pagando, y luego
continúe con su próximo profesional ¿compromiso?
Supongamos que sospecha que el propietario de la mina no le ha notificado al propietario que
su Los derechos minerales se están excavando desde debajo de él. Deberías hacer algo
¿sobre eso? ¿Entonces qué? Además, ¿qué te obliga a hacer algo? Es personal ¿moralidad?
¿Hay una ley? ¿Cómo eres responsable, y a quién?
La cadena de preguntas que acaba de comenzar puede alargarse fácilmente, y la
situación puede más complicado. Por ejemplo, ¿qué pasaría si la mina fuera la única mina en la
ciudad y su propietario? ¿Controla su sustento y los de muchos residentes de la ciudad? Si
descubres que la mina corre bajo una escuela primaria, ¿eso cambia las cosas?
Esta historia destaca algunos de los actores y obligaciones que podrían surgir en una
proyecto de ingeniería. De hecho, escenarios como este ocurrieron a finales del siglo 19 y a
principios del 20; Tales situaciones proporcionaron parte del ímpetu a la formación de Las
sociedades profesionales y el desarrollo de códigos de ética como forma de protección para sus
miembros.
Con el tiempo, las sociedades profesionales también emprendieron otros tipos de
actividades, Incluyendo la promulgación de estándares de diseño y la provisión de foros para la
investigación de informes. e innovaciones en la práctica. Las sociedades de ingeniería
profesional siguen desempeñando un Liderazgo en el establecimiento de normas éticas para
diseñadores e ingenieros. Estos éticos Las normas hablan claramente de las diversas
obligaciones, a menudo conflictivas, que un ingeniero debemos reunirnos. Las sociedades
también proporcionan mecanismos para ayudar a los ingenieros a resolver conflictos
obligaciones y, cuando se les solicita, proporcionan los medios para investigar y evaluar
Comportamiento ético.
La mayoría de las sociedades de ingeniería profesional han publicado códigos de
ética. Mostramos los códigos de ética de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE)
en la Figura 17.1 y de la Instituto de Electrónica e Ingenieros Eléctricos (IEEE) en la Figura
17.2. Mientras que ambos codigos Enfatizan la integridad y la honestidad, parecen valorar
ciertos tipos de comportamiento de manera diferente. Por ejemplo, el código ASCE impide a sus
miembros competir injustamente con otros, un Asunto no mencionado por el IEEE. Del mismo
modo, el IEEE pide específicamente a su s miembros que “Tratar a todas las personas de
manera justa, independientemente de factores tales como raza, religión, género. . . " Existen
CÓDIGO DE ÉTICA ASCE
Principio fundamental
Los ingenieros defienden y promueven la integridad, el honor y la dignidad de la profesión de
ingeniería mediante:
1. usar sus conocimientos y habilidades para mejorar el bienestar humano y el medio ambiente;
2. ser honestos e imparciales y servir con fidelidad al público, a sus empleadores y clientes;
3. esforzarse por aumentar la competencia y el prestigio de la profesión de la ingeniería; y
4. Apoyar a las sociedades profesionales y técnicas de sus disciplinas.
Cánones fundamentales
1. Los ingenieros tendrán la máxima importancia para la seguridad, la salud y el bienestar del
público y se esforzarán por
Cumplir con los principios de desarrollo sostenible [1] en el desempeño de sus profesionales
deberes
2. Los ingenieros realizarán servicios solo en las áreas de su competencia.
3. Los ingenieros emitirán declaraciones públicas solo de manera objetiva y veraz.
4. Los ingenieros actuarán en asuntos profesionales para cada empleador o cliente como
agentes o fideicomisarios fieles, y evitará los conflictos de intereses.
5. Los ingenieros deberán construir su reputación profesional sobre la base de sus servicios y
no deberán
Competir injustamente con los demás.
6. Los ingenieros actuarán de manera tal de defender y mejorar el honor, la integridad y la
dignidad de los profesión de ingeniería y actuará con tolerancia cero para el soborno, el fraude y
la corrupción.
7. Los ingenieros continuarán su desarrollo profesional a lo largo de sus carreras y
proporcionarán
Oportunidades para el desarrollo profesional de aquellos ingenieros bajo su supervisión. [1] En
noviembre de 1996, la Junta Directiva de la ASCE adoptó la siguiente definición de
Sostenibilidad Desarrollo: “El desarrollo sostenible es el desafío de satisfacer las necesidades
humanas de Recursos, productos industriales, energía, alimentos, transporte, refugio y manejo
efectivo de desechos. Conservando y protegiendo la calidad ambiental y la base de recursos
naturales esenciales para el futuro desarrollo."
FIGURA 17.1 El código de ética de la ASCE, según se modificó en julio de 2006. Es
similar, aunque no idéntico, al código adoptado por el IEEE que se muestra en la Figura
17.2.
Otras diferencias también en los estilos del lenguaje. La ASCE presenta un conjunto de
medidas cautelares lo que los ingenieros "deben" hacer, mientras que el código IEEE se
expresa como un conjunto de compromisos para Emprender ciertos comportamientos.
A pesar de estas diferencias, ambos códigos
códigos de ética establecen pautas
pautas o estándares
de cómo comportarse con respecto a: clientes (por ejemplo, la ASCE "como agentes fieles o
fideicomisarios ”); la profesión (por ejemplo, IEEE "ayuda a colegas y compañeros de trabajo en
su profesión desarrollo"); la ley (por ejemplo, el “rechazo del soborno en todas sus formas” de
IEEE); y el publico (por ejemplo, la ASCE "emitirá declaraciones públicas solo de manera
objetiva y veraz"). Tal vez lo más notable, ambos ponen una preocupación principal en la
protección en
delalaSección
salud, 17.5.
la seguridad, y el bienestar del público. Volveremos a este principio
primordial
Los códigos de ética, junto con las interpretaciones y orientaciones ofrecidas por el las
sociedades, establecer "reglas de la carretera" para hacer frente a las obligaciones en conflicto,
incluida la tarea de evaluar si estos conflictos son "solo" de percepción o de un "real" y
Naturaleza potencialmente dañina. Hay algunos puntos que hacer con respecto a las
sociedades profesionales y sus códigos. Primero, las diferencias en los códigos reflejan
diferentes estilos de práctica de ingeniería en el Diversas disciplinas mucho más que diferencias
en sus puntos de vista sobre la importancia de la ética.
CÓDIGO DE ÉTICA IEEE
Nosotros, los miembros del IEEE, en reconocimiento de la importancia de nuestras tecnologías
para afectar la calidad de vida en todo el mundo, y al aceptar una obligación personal para con
nuestra profesión, sus miembros y Las comunidades a las que servimos, nos comprometemos
con la más alta conducta ética y profesional. y de acuerdo:
1. Aceptar la responsabilidad de tomar decisiones coherentes con la seguridad, la salud y el
bienestar de los públicos, y divulgar sin demora los factores que podrían poner en peligro al
público o al medio ambiente;
2. Evitar conflictos de interés reales o percibidos siempre que sea posible, y divulgarlos a los
afectados fiestas cuando existen;
3. ser honesto y realista al declarar reclamaciones o estimaciones basadas en los datos
disponibles;
4. rechazar el soborno en todas sus formas;
5. Mejorar la comprensión de la tecnología, su aplicación adecuada y las posibles
consecuencias.
6. Mantener y mejorar nuestra competencia técnica y emprender tareas tecnológicas para otros
solo si está calificado por capacitación o experiencia, o después de la divulgación completa de
las limitaciones pertinentes;
7. buscar, aceptar y ofrecer una crítica honesta del trabajo técnico, reconocer y corregir errores,
y acreditar adecuadamente las contribuciones de los demás;
8. tratar de manera justa a todas las personas, independientemente de factores tales como
raza, religión, género, discapacidad, edad o origen nacional;
9. para evitar lesionar a otros, su propiedad, reputación o empleo por acción falsa o maliciosa; y
10. ayudar a los colegas y compañeros de trabajo en su desarrollo profesional y apoyarlos en
Siguiendo este código de ética.
FIGURA 17.2 El código de ética del IEEE, con fecha de febrero de 2006. ¿En qué se
diferencia el código de ética del IEEE? adoptado por la ASCE que se muestra en la Figura
17.1?
Por ejemplo, la mayoría de los ingenieros civiles que no están empleados por una agencia
gubernamental trabajan en Pequeñas empresas que son intensivas en personal, en lugar de
intensivas en capital. Estas empresas obtienen Gran parte de su trabajo a través de licitaciones
públicas, competitivas. Ingenieros electricistas, por otra parte. Por lo general, trabajan en el
sector privado para corporaciones que venden productos más de servicios, uno de los cuales es
que tienen operaciones de fabricación significativas y son intensivo en capital. Tales prácticas
diferentes producen diferentes culturas organizacionales y, De ahí, diferentes formas de
expresar estándares éticos.
Un segundo punto es que las sociedades profesionales, a pesar de su promulgación
de Los códigos de ética no siempre han sido vistos como protectores activos y visibles de los
denunciantes. y otros profesionales que plantean inquietudes sobre instancias específicas de
ingeniería o diseño. Esta situación está mejorando, aunque lentamente, pero muchos ingenieros
aún tienen locales,
dificultades
mirar a de
susprimera
sociedades,
a lasde
secciones
de Por
sus
sucursales
parapara
asistencia
línea y especialmente
Apoyo en tiempos
necesidad.
supuesto, como todos hacemos del comportamiento ético una prioridad más visible, La
necesidad de tal soporte puede disminuir y su disponibilidad aumentará seguramente.
Finalmente, debemos señalar que los códigos de ética que hemos descrito son los que
se encuentran en Estados Unidos y Canadá, que no son necesariamente los mismos que los de
otras partes del mundo. En países con una cultura y un gobierno fuertemente islámicos, por
ejemplo, la Los códigos de ética a menudo reflejan una alineación entre los valores religiosos y
los profesionales. Práctica que parece ajena a nuestra tradición de separar iglesia y estado. Del
mismo modo, el código. Ética de la Verein Deutscher Ingenieure (VDI), o Asociación de
Ingenieros Alemanes, es basado en la necesidad histórica de los ingenieros alemanes de
reflexionar y responder a la la voluntad de muchos de sus colegas de trabajar en apoyo de los
nazis durante la década de 1930 y los años cuarenta. Es importante para nosotros, como
ingenieros profesionales, entender y responder a La cultura en la que trabajamos, mientras nos
mantenemos fieles a nuestros propios valores.
17.3 LAS OBLIGACIONES PUEDEN COMENZAR CON EL CLIENTE. . .
Consideremos con mayor profundidad nuestras obligaciones con un cliente o con un empleador.
Como diseñadores o ingenieros, le debemos a nuestro cliente o empleador un esfuerzo
profesional para resolver un diseño problema, lo que significa ser técnicamente competente,
concienzudo y minucioso, y que deberíamos realizar tareas técnicas solo si estamos
debidamente "calificados por la capacitación o experiencia”. Debemos evitar cualquier conflicto
de intereses y divulgar los que puedan existir. Y debemos servir a nuestro empleador siendo
"honestos e imparciales" y "sirviendo con fidelidad . . "La mayoría de estas obligaciones están
claramente delineadas en códigos de ética (por ejemplo, compare las citas con las figuras 17.1
y 17.2), pero hay al menos una obligación curiosa en esta lista: ¿Qué significa "servir con
fidelidad"?
Un diccionario de sinónimos nos diría que la fidelidad tiene varios sinónimos, incluida
la constancia, Fealidad, lealtad y lealtad. Por lo tanto, una implicación que podemos extraer del
código ASCE de la ética es que debemos ser leales a nuestro empleador o nuestro cliente. Esto
sugiere que uno de nuestras obligaciones es velar por los mejores intereses de nuestro cliente o
empleador, y mantener un Imagen clara de esos intereses mientras hacemos nuestro trabajo de
diseño. Pero la lealtad no es un simple, unidimensional atributo. De hecho, los clientes y las
empresas se ganan la fidelidad de sus consultores. y personal en al menos dos formas. Uno,
llamado agencia-lealtad, deriva de la naturaleza de cualquier contrato entre el diseñador y el
cliente (por ejemplo, "trabajo para contratar") o entre el diseñador y su empleador (por ejemplo,
un "trabajador contratado"). Como lo dicta el contrato, la lealtad de la agencia es Claramente
obligatoria para el diseñador. Un segundo tipo de lealtad, identificación-lealtad, es más Es
probable que se perciba como opcional. Se deriva de alinearse con el cliente o empresa. porque
el ingeniero admira sus objetivos o ve su comportamiento como un reflejo de sus propios
objetivos valores. En la medida en que la identificación-lealtad sea opcional, será ganada por
los clientes y las empresas solo si son recíprocas demostrando lealtad a los diseñadores de su
propio personal.
La lealtad a la agencia proporciona una razón para mantener un "cuaderno de diseño"
para documentar trabajo de diseño. Como hemos señalado anteriormente, mantener ese
registro es una buena práctica de diseño. Porque es útil para recapitular nuestro pensamiento a
medida que avanzamos a través de diferentes etapas de El proceso de diseño y seguimiento en
tiempo real. Un cuaderno de diseño con fecha también proporciona legal Documentación de
cómo y cuándo se desarrollaron nuevas ideas patentables. Tal documentación es esencial para
un empleador o cliente si una solicitud de patente es de alguna manera impugnada. Además,
como típicamente se especifica en los contratos y acuerdos de empleo, el intelectual
El trabajo realizado en la creación de un diseño suele ser la propiedad intelectual del cliente o la
empleador.con
Un sus
cliente
o un empleador
puede compartir
los derechos
esa propiedad
intelectual
creadores,
pero las decisiones
fundamentales
sobre ladepropiedad
de la
propiedad en general Pertenecer al cliente o propietario. Es importante para un diseñador
tenerlo en cuenta, y también documentar cualquier trabajo privado y por separado que esté
haciendo, solo para evitar cualquier confusión sobre Quien posee alguna pieza particular de
trabajo de diseño.
Dado que la identificación-lealtad es opcional, proporciona un terreno fértil para los
choques de Obligaciones porque otras lealtades tienen espacio para surgir. Como veremos más
adelante en la Sección 17.5, los códigos de ética modernos normalmente articulan alguna forma
de obligación para la salud y Bienestar del público. Por ejemplo, el código de ética de la ASCE
(a saber, Figura 17.1) sugiere que los ingenieros civiles trabajen para mejorar tanto el bienestar
humano como el medio ambiente, y que “tendrán primordialmente la seguridad, la salud y el
bienestar del público. . . ” De manera similar, el código IEEE (a saber, Figura 17.2) sugiere que
sus miembros se comprometen a "hacer Decisiones de ingeniería consistentes con la
seguridad, salud y bienestar del público. . . ” Estos son llamamientos claros a los ingenieros
para que identifiquen y respeten las lealtades más allá de su empleador. Eso fue precisamente
la lealtad dividida que surgió en los casos de denuncia de irregularidades discutidos encima.
En el caso de la explosión del Challenger, aquellos que argumentaron en contra de su
lanzamiento Sentía que las vidas estarían en peligro. Pusieron un mayor valor a las vidas que
se arriesgaron. de lo que hicieron en las lealtades exigidas por Morton-Thiokol (es decir, para
asegurar su lugar como contratista del gobierno) y por la NASA (es decir, a su capacidad de
argumentar con éxito para el Programa de traslado ante el Congreso y el público). Lealtades
conflictivas similares entre empleador y el público surgieron para los ingenieros a medida que
los sitios de desechos tóxicos se limpiaban bajo El programa Superfund de la Agencia de
Protección Ambiental (EPA). Hay otros Casos en los que los ingenieros aparentemente estaban
dispuestos a clasificar sus lealtades a sus compañías. en primer lugar, hasta el punto en que los
datos de prueba falsificados se informaron al gobierno (por ingenieros y gerentes de Ford Motor
Company), o las piezas que se sabe están defectuosas se entregaron a La Fuerza Aérea (por
ingenieros y gerentes en la Compañía B. F. Goodrich).
Una aparente deslealtad a una empresa u organización puede a veces ser, en un A
más largo plazo, un acto de lealtades mayores y exitosamente fusionadas. Cuando el Ford
Pinto estaba Inicialmente diseñado, por ejemplo, algunos de sus ingenieros querían realizar
pruebas de choque que no eran requeridos por las regulaciones pertinentes del Departamento
de Transporte de los Estados Unidos. Los gerentes que supervisaban el desarrollo del
automóvil consideraban que tales pruebas no podían beneficiar al programa y, de hecho, sólo
podría resultar ser una carga. ¿Por qué ejecutar una prueba que no es necesaria, ¿Solo
arriesgarse a fallar esa prueba? Los diseñadores que propusieron las pruebas fueron vistos
como desleales a Ford y al programa Pinto. De hecho, la colocación del tren de accionamiento y
el depósito de gasolina resultó en choques de fuego, vidas perdidas, y grandes relaciones
públicas y dolores de cabeza financieros para Vado. Claramente, Ford habría estado mejor a
largo plazo por haber realizado las pruebas, por lo que se podría decir que los ingenieros que
los propusieron han estado buscando los intereses de la empresa a largo plazo.
Si hay un punto que surge de la discusión hasta ahora, es que las cuestiones éticas
No surgen de una sola obligación. De hecho, fueron temas tan fácilmente categorizados,
elecciones desaparecería y no habría conflictos éticos. La propia
propia existencia de profesional. Los
códigos de ética, sin embargo, atestiguan la realidad de las obligaciones en conflicto y
proporcionan Orientación para mediar en esos conflictos.
17.4. . . ¿PERO QUE DE LO PÚBLICO Y LA PROFESIÓN?
Cuando las personas se comportan de manera responsable, las cosas pueden salir bien incluso
en malas situaciones, lo cual Se demostrará con una historia real. De hecho, para comenzar
con el final, el protagonista-héroe de esta historia decía: "A cambio de obtener una licencia [de
ingeniería
profesional]
y serdeconsiderado
respeto,
se supone
debes sacrificarte
y mirar
más
allá de
los intereses
usted y su con
cliente
a la sociedad
enque
su conjunto.
Y la parte
más
maravillosa de mi historia es que cuando lo hice no pasó nada malo”.
Nuestro héroe es el difunto William J. LeMessurier (pronunciado "LeMeasure") de
Cambridge, Massachusetts, uno de los ingenieros y diseñadores estructurales más respetados
en el mundo. Se desempeñó como asesor estructural de un destacado arquitecto, Hugh
Stubbins, Jr., para el diseño de un nuevo edificio de la sede de Citicorp en la ciudad de Nueva
York. Terminado En 1978, el Centro Citicorp de 59 pisos sigue siendo uno de los más
dramáticos e interesantes rascacielos en una ciudad llena de algunos de los grandes edificios
del mundo (ver Figura 17.3). En muchos sentidos, el diseño conceptual de LeMessurier para
Citicorp se parece a otros llamativos
FIGURA 17.3 Una vista del Centro Citicorp de 59 pisos, diseñado por el arquitecto Hugh
Stubbins, Jr., con William J. LeMessurier como asesor estructural. Uno de los notables edificios
de este edificio características es que se basa en cuatro columnas masivas que se colocan en
los puntos medios de los edificios del edificio. Lados, en lugar de en las esquinas. Esto permitió
que los arquitectos incluyeran bajo el mandato de Citicorp albergue dosel de un nuevo edificio
para la iglesia de San Pedro.
rascacielos, ya que utiliza el concepto de tubo en el que un edificio está diseñado como un alto
y hueco Tubo que tiene un tubewall comparativamente rígido o rígido. (En terminología de
ingeniería estructural, Los principales elementos de estabilidad lateral del tubo están ubicad en
el perímetro exterior y unidos entre sí. en las esquinas.) El John Hancock Center de Fazlur
Kahn en Chicago tiene un diseño similar (ver Figura 17.4). El "tubo" exterior o "elementos
principales de estabilidad lateral" son los de varios pisos. Elementos diagonales que se unen a
grandes columnas en las esquinas. El diseño de Kahn se benefició. de una decisión
arquitectónica deliberada para exponer los detalles del tubo, tal vez para ilustrar la famoso dicho
que la forma sigue a la función (que se originó con Louis Sullivan, el notado Arquitecto de
Chicago que fue el mentor de Frank Lloyd Wright).
El diseño Citicorp de LeMessurier fue innovador de varias maneras. Uno, no visible
desde El exterior, fue la inclusión de una gran masa, flotando en una lámina de aceite, dentro
de la triangular estructura del tejado. Se agregó como un amortiguador para reducir o
amortiguar fue
las laoscilaciones
edificio. Podría
sufrir debido
a lasa fuerzas
del viento.
Otra
innovación
adaptación del
de LeMessurier
del Concepto
de tubo
una situación
inusual.
El
terreno en el que se construyó el Centro Citicorp tenía pertenecía a la Iglesia de San Pedro, con
la iglesia que ocupa un antiguo edificio gótico en el Lado oeste del lote. Cuando San Pedro
vendió el lote de construcción a Citicorp, también negoció que se Se erigirá una nueva iglesia
“debajo” del rascacielos Citicorp. Para gestionar esto, LeMessurier movió las “esquinas” del
edificio a los puntos medios de cada lado (vea Figura 17.5). Esto permitió la creación de un gran
espacio para la nueva iglesia porque la La propia torre de oficinas fue luego volada en voladizo
sobre la iglesia, a una altura de unos nueve cuentos. Mirando las paredes laterales del tubo, y
aquí tenemos que despegar la estructura del edificio. piel porque el arquitecto Stubbins no
quería que las estructuras se expusieran como estaban en el Torre Hancock: vemos que la
rigidez de la pared proviene de triángulos grandes, formados por Elementos diagonales y
horizontales, que se conectan en los puntos medios de los lados. Así, Los triángulos de
LeMessurier tienen el mismo propósito que los grandes marcos X de Kahn.
FIGURA 17.4 El Centro John Hancock de 102 pisos, diseñado por el estudio de arquitectura de
Skidmore, Owings y Merrill, con Fazlur Kahn como ingeniero estructural. Observe cómo la
diagonal expuesta y los elementos de columna conforman el tubo que es el diseño conceptual
subyacente del edificio.
El problema ético surgió poco después de que el edificio fue completado y ocupado.
LeMessurier recibió una llamada de un estudiante de ingeniería a quien un profesor le dijo que
Las columnas del edificio habían sido colocadas en el lugar equivocado. LeMessurier estaba
muy orgulloso de su idea de colocar las columnas en los puntos medios. Explicó al alumno
cómo el 48 los refuerzos diagonales que había superpuesto en las columnas de media cola
añadían gran rigidez a la Estructura del tubo del edificio, particularmente con respecto a las
fuerzas del viento. Los estudiantes LeMessurier le intrigó lo suficiente para que luego revisara
su diseño original. Y cálculos para ver qué tan fuerte sería el sistema de arriostramiento del
viento. Se encontró mirar un caso que no estaba cubierto por la práctica actual y los códigos de
construcción. Practique en el momento requerido para que los efectos de la fuerza del viento se
calculen cuando el flujo del viento alcance un lado de un edificio muerto, es decir, normal a las
caras del edificio. Sin embargo, el cálculo de ¿El efecto de un viento en quiebra, bajo el cual el
viento golpea un edificio en un 45? diagonal y La presión del viento resultante se distribuye
entre las dos caras inmediatamente adyacentes. (Ver Figura 17.6), no había sido llamado
previamente. Un viento de cuartel en el Citicorp. El centro deja algunas diagonales sin tensión y
otras doblemente cargadas, con tensión calculada Incrementos del 40%. Normalmente, incluso
este aumento en la tensión (y el estrés) no habría sido un problema debido a los supuestos
básicos bajo los cuales se diseñó todo el sistema.
FIGURA 17.5 Un esbozo del diseño de Citicorp de LeMessurier. Aquí el tubo está formado por
(no expuesto) Elementos diagonales, organizados como triángulos rígidos, y conectados a las
cuatro columnas en el Puntos medios de los lados del edificio. Adaptado de la Ingeniería Civil.
Sin embargo, LeMessurier aprendió unas semanas más tarde que las conexiones
reales en el El sistema de arriostramiento diagonal terminado no eran las soldaduras de alta
resistencia que había estipulado. Más bien, las conexiones se atornillaron porque Bethlehem
Steel, el fabricante de acero, tenía determinado y sugirió a la oficina de LeMessurier en Nueva
York que los pernos serían más que Lo suficientemente fuerte y, al mismo tiempo,
significativamente más barato. La elección de los tornillos fue buena. y bastante correcto
profesionalmente. Sin embargo, para LeMessurier los tornillos significaban que el margen de
seguridad contra las fuerzas debido a un viento de cuartel, que, de nuevo, los ingenieros
estructurales fueron no era necesario que considerara, no era tan grande como le hubiera
gustado. (Es interesante tenga en cuenta que, si bien el código de construcción de la ciudad de
Nueva York no requería que los vientos de considerado en el diseño de edificios, el código de
Boston lo hizo, ¡y desde la década de 1950!
Estimulado por sus nuevos cálculos y las noticias sobre los pernos, y al escuchar de
algunos otros supuestos detallados de diseño realizados por ingenieros en su oficina de Nueva
York, LeMessurier se retiró a la privacidad de su casa de verano en una isla en Maine para
revisar cuidadosamente todo Los cálculos y cambios y sus implicaciones. Después de hacer un
miembro por miembro cálculo de las fuerzas y revisión de las estadísticas meteorológicas de la
ciudad de Nueva York, Enviar comentarios Historial Guardadas Comunidad
FIGURA
17.6 Un bosquejo
de Las
cómo
las fuerzas
viento actúan
sobre los edificios.
Estedel
es
el caso estándar
del viento.
corrientes
sondelnormales
o perpendiculares
a las(a)
caras
edificio. Era el único que se pedía en Códigos de diseño en el momento en que se diseñó el
centro Citicorp. (b) Este es el caso de los vientos de despiece. en cuyo caso la corriente de
viento viene a lo largo de una diagonal 45 y, por lo tanto, se aplica simultáneamente Presión a
lo largo de dos caras a la vez.
LeMessurier determinó que, estadísticamente, una vez cada 16 años el Centro Citicorp sería
Sometido a vientos que podrían producir un fallo catastrófico. Así, en la terminología utilizada
por Los meteorólogos describieron tanto los vientos como las inundaciones, el Centro Citicorp
fallaría en un 16- tormenta de un año, cuando supuestamente había sido diseñada para resistir
una tormenta de 50 años. Y qué ¿Debería LeMessurier hacer?
De hecho, LeMessurier consideró varias opciones, incluyendo informes de conducir a
un Pilar de puente de autopista a alta velocidad. También consideró quedarse en silencio,
mientras trataba de tranquilizarse a sí mismo que su innovador amortiguador de masa en la
azotea
redujo
las probabilidades
fracaso
nivelayudar.
de 50 años.
Por otro
lado,
si
el poderenserealidad
apagaba,
la masa
amortiguadorde
notalestaría
allíalpara
Entonces,
¿qué
hizo
LeMessurier en realidad?
Primero intentó ponerse en contacto con el arquitecto, Hugh Stubbins, que estaba de
viaje. Entonces él llamado abogado de Stubbins, después de lo cual habló con su propia
compañía de seguros y luego con los oficiales principales de Citicorp, uno de los cuales había
estudiado ingeniería antes de elegir convertirse en un banquero Si bien se dio una
consideración temprana a la evacuación del edificio, especialmente porque la temporada de
huracanes estaba justo sobre el horizonte, se decidió en su lugar que todos Las conexiones en
riesgo deben ser rediseñadas y reparadas retroactivamente. Placa de acero "Banda- Las
ayudas, de 2 pulg. De grosor, se soldarían en cada una de las 200 conexiones atornilladas. Sin
embargo, hay hubo algunos problemas de implementación muy interesantes, solo algunos de
los cuales mencionamos aquí. Los ocupantes del edificio debían ser informados sin alarma,
porque la El trabajo de reparación continuaría todas las noches durante 2 meses o más. El
público debía ser informado. por qué la nueva sede principal del banco de repente necesitaba
modificaciones inmediatas. (En De hecho, todo el proceso fue abierto y atento a las inquietudes
del público. soldadores, que escaseaban, tenían que ser encontrados, al igual que un suministro
adecuado del derecho Grado de chapa de acero. Se tuvieron que poner en marcha planes de
evacuación discretos, incluso secretos, solo en En caso de que surgiera una tormenta
inesperada mientras se realizaban las reparaciones. Y nueva york El Comisionado de
Construcción de la Ciudad y el Departamento de Edificios y sus inspectores tuvieron que ser
introducidos en el bucle porque eran fundamentales para resolver el problema. Tenían que ser
informados sobre el problema y su solución propuesta, y tuvieron que acordar inspeccionar ese
solución. En definitiva, una serie deslumbrante de preocupaciones, instituciones y, por
supuesto, personalidades.
Al final, se aplicaron las tiritas de acero y se completó todo el negocio.
Profesionalmente, sin señalar con el dedo y sin cargos públicos de culpa. LeMessurier, quien
había pensado que su carrera podría terminar precipitadamente, se fue con una estatura aún
mayor, ocasionado por su voluntad de enfrentar el problema con franqueza y proponer un
enfoque realista, Solución cuidadosamente elaborada. En palabras de uno de los ingenieros
involucrados en la implementación La solución de LeMessurier, "No fue un caso de 'Te
atrapamos, mofeta'. Comenzó con una El tipo que se puso de pie y dijo: "Tengo un problema,
hice el problema, vamos a solucionar el problema". vas a matar a un tipo como LeMessurier,
¿por qué alguien debería hablar? "
Este es un caso donde todos los involucrados se comportaron bien. De hecho, es de
crédito de todos. que todos los participantes actuaron con un estándar muy alto de
profesionalismo y comprensión. Es, por lo tanto, un caso que podemos estudiar con placer,
particularmente como ingenieros. Es También un caso que podría haber sido de otra manera,
por lo que cerraremos nuestra discusión planteando algunas preguntas que usted, el lector,
podría enfrentar
si estuviera
en la posición
¿Habría "soplado
el silbato"
o no? de LeMessurier:
¿Qué habría hecho si hubiera determinado que la probabilidad de falla revisada? fue
mayor (es decir, peor) que para el diseño original, pero aún dentro del rango permitido
por el código?
¿Qué habrías hecho si tu compañía de seguros hubiera dicho que "mantengas
tranquilo"?
¿Qué habrías hecho si el propietario del edificio o la ciudad hubieran dicho que
"mantengas la calma"?
¿Quién debe pagar por la reparación?





17.5 SOBRE LA PRÁCTICA DE INGENIERÍA Y EL BIENESTAR DEL PÚBLICO
Es fácil imaginar un escenario en el que se nos pide que diseñemos un producto que creemos
que
es ejemplo,
necesarionos
ser referimos
hecho, o tal
incluso
ser hecho.
Anteriormente
en este
libro,nopor
al vez
diseño
de no
un debería
encendedor
de cigarrillos,
que también
consideramos un encendedor de materia frondosa. Si bien este ejemplo parece trivial, incluso
sin sentido, apunta a otra faceta de división lealtades Sugiere que diseñar encendedores de
cigarrillos podría ser de alguna manera moralmente problemático. En los Estados Unidos de
hoy, hay muchas personas que considerarían diseñar cigarrillos encendedores y máquinas para
fabricar cigarrillos por ser al menos "políticamente incorrectos" y Tal vez incluso moralmente
equivocado. Por otro lado, ¿no corresponde a los individuos elegir fuma o no? Si un producto es
legal, deberíamos permitirnos diseñarlo sin sentir ¿incómodo? ¿Cómo debe el efecto sobre los
usuarios y el público influir en nuestra elección de proyecto o cliente?
Surge una instancia mucho más seria que extiende profundamente esta línea de
pensamiento. Cuando consideramos el diseño de hornos a gran escala y edificios
especializados asociados. Realizado en la Alemania nazi en los años 1930 y 1940. O
podríamos considerar también el diseño de armas nucleares en los Estados Unidos o la antigua
Unión Soviética en la década de 1950-1990, y Hoy en día en un número creciente de países en
desarrollo ¿Estaban estos diseñadores simplemente siendo ¿Fieles a sus clientes, a sus
gobiernos, a sus sociedades? Si es así, ¿cómo se reconcilia esto? ¿Con un compromiso con el
“bienestar humano y el medio ambiente”?
Recuerde que los códigos de ética que discutimos en la Sección 17.2 colocan la salud,
seguridad, y el bienestar del público en la primera o máxima posición. Históricamente, la
mayoría de los ingenieros y las sociedades profesionales se han centrado casi por completo en
los aspectos de salud y seguridad de estas frases. De manera similar a la advertencia de la
profesión médica, "Primero, no haga daño”, l os ingenieros están comprometidos a garantizar
que las cosas que diseñamos no sean voluntariamente peligroso, y que el proceso de diseño es
riguroso, minucioso y honesto sobre el potencial Riesgos para el público. Desafortunadamente,
la frase "bienestar del público" no ha sido tan profunda explorado o considerado Algunos
filósofos de la tecnología han desafiado a los ingenieros a Considere estas cuestiones con más
cuidado también.
Para la mayoría de nosotros, la preocupación por el bienestar humano comienza con
el cumplimiento de los principios fundamentales necesidades humanas, tales como garantizar
alimentos, agua y refugio adecuados. A partir de lo básico necesidades, y tal vez siguiendo el
ejemplo de la economía contemporánea, a menudo extendemos estos preocupaciones para
que "más" y "mejor" se conviertan en sinónimos. Ciertamente son los mismos para Los de todo
el mundo que viven en la pobreza extrema. Es, sin embargo, una pregunta abierta si “Más” y
“mejor” son lo mismo en el mundo desarrollado. Claramente, cuando hablamos de la “Bienestar
del público”, ya no estamos en la tierra de lo puramente técnico: el bienestar de El público está
implícitamente sobre lo que constituye "la buena vida".
El agotamiento de los clave recursos naturales, la degradación de nuestro medio
ambiente y los
nuestro
clima
Debería
darnossugiere
una pausa
sobre locomo
que
entendemos
por cambios
"la buenaen
vida".
La frase
"el global
bienestar
del público"
que nosotros,
diseñadores de ingeniería, debemos ser conscientes de que nuestro trabajo puede moverse
hacia el ámbito social e incluso político. Por ejemplo, la ASCE ha emitido Pautas para la
práctica que establecen que para adherirse a la Los cánones de su código de ética (Figura
17.1) los ingenieros deberían “reconocer que las vidas, la seguridad, La salud y el bienestar del
público en general dependen de los juicios de ingeniería, decisiones y prácticas incorporadas en
estructuras, máquinas, productos, procesos y dispositivos”. Esta guía enmarca claramente los
juicios, decisiones y prácticas como más que solo aspectos técnicos o científicos de la
ingeniería. Los vincula explícitamente al bienestar. del público. Así, la práctica de la ingeniería
tiene mucho en común con otros Profesiones como el derecho y la medicina: los ingenieros
tienen una responsabilidad especial en la práctica. Su profesión con conciencia del entorno más
amplio.
Los ingenieros deben ejercer una especie de juicio social al hacer el diseño debido a
los
queLa
surgen
después
del diseño,
unaneutral,
vez que
un efectos
dispositivo
o sistema se lanza
pararesultados
uso público.
tecnología
a menudo
no es
tiene
y consecuencias,
solo
algunos de los cuales Se puede anticipar y controlar. La tecnología está implicada en
posibilidades particulares para organización social y las relaciones sociales, en el
establecimiento y ejecución de permisos y prohibiciones, y en la distribución de los derechos
económicos, sociales y políticos. poder. Andrew Feenberg expresó esta idea con mayor claridad
en su libro Questioning Tecnología:
La tecnología es poder en las sociedades modernas, un poder mayor en muchos dominios que
el político sistema en sí. Los maestros de sistemas técnicos, corporativos y militares líderes,
médicos. e ingenieros, tienen mucho más control sobre los patrones de crecimiento urbano, el
diseño de viviendas y sistemas de transporte, la selección de innovaciones, nuestra experiencia
como empleados, Pacientes y consumidores, que todas las instituciones electorales de nuestra
sociedad juntas. Pero si esto es cierto, la tecnología debe considerarse como un nuevo tipo de
legislación, no muy diferente De otras decisiones públicas. Los códigos técnicos que dan forma
a nuestras vidas reflejan aspectos sociales particulares. intereses a los que hemos delegado el
poder de decidir dónde y cómo vivimos, qué tipos de los alimentos que comemos, cómo nos
comunicamos, nos entretenemos, sanamos, etc.
Una de las preguntas más desafiantes que enfrentan los ingenieros que toman el
bienestar de los el público en serio es "¿Quién o qué es el público?" Cuando un ingeniero
comienza un proyecto para diseñar una instalación de tratamiento de agua, ella debe estar
atenta a la complejidad del público A cuyo bienestar se ha comprometido a servirle participando
en su profesión. Ingenieros puede recorrer un largo camino para satisfacer esta necesidad
simplemente tomándola en serio. Esto significa que prestar atención al interés público requiere
que practiquemos un esfuerzo continuo y de buena fe para escuchar A las partes afectadas y
los que hablan por ellos.
Como ingenieros, debemos darnos cuenta de que lo que diseñamos crea públicos. El
ingeniero quien propone una carretera a un grupo de propietarios puede encontrar para su
sorpresa que él tiene creó un público (y energizó su oposición al proyecto) sin tener la intención
de hacerlo asi que. Del mismo modo, nadie anticipó el alcance o el alcance de Internet, pero
sus diseñadores seguramente creó muchos "públicos", incluidos algunos que usaron
tecnologías web para ayudar a derrocar dictadores
17.6 ÉTICA: SIEMPRE UNA PARTE DE LA PRÁCTICA DE INGENIERÍA
En última instancia, la ética es intensamente personal. Volviendo a nuestra pregunta sobre el
diseño encendedores de cigarrillos, el asunto se resuelve necesariamente en caso de que esté
trabajando en este diseño ¿proyecto? Mientras que las sociedades profesionales producen e
insisten en estándares de profesionalidad. Conducta, son los practicantes individuales quienes
practican la ingeniería.
No en
haynuestro
manera individuo
de predecir
cuándo
surgirápodemos
un serio conocer
conflicto las
de
obligaciones
y lealtades
vive.
Tampoco
circunstancias personales y profesionales específicas dentro de que tales conflictos serán
incrustados. Tampoco, desafortunadamente, hay una sola respuesta para Muchas de las
preguntas planteadas. Si nos enfrentamos a un conflicto desalentador, solo podemos esperar
que están preparados por nuestra educación, nuestra madurez y nuestra capacidad de pensar y
reflexionar acerca de Las cuestiones que hemos planteado brevemente aquí.
17.7 NOTAS
Sección 17.1: Martin y Schinzinger (1996) y Glazer y Glazer (1989) son muy interesantes, útiles
y libros legibles, respectivamente, sobre ética de la ingeniería y denuncia de irregularidades. La
ética surge como un gran tema en Harr (1995) relato de una demanda civil generada por la
limpieza inadecuada de desechos tóxicos.
Sección 17.2: Una cuenta interesante del desarrollo histórico de las sociedades y códigos
profesionales. De la ética si se da en Davis (1992). Los temas relacionados con los códigos
internacionales
de ética
se discuten
en Little
al. (2008).
Sección 17.3: Las
definiciones
de lealtad
deetagencia
y de identificación se derivan de Martin y
Schinzinger (1996).
Sección 17.4: El caso del Centro Citicorp está adaptado de Morgenstern (1995) y Goldstein y
Rubin (1996). La revisión de William LeMessurier del material nos ayudó mucho.
Sección 17.5: Esta sección plantea problemas que requieren una lectura cuidadosa y
cuidadosa. Por el bien de la brevedad, sólo citamos a Arendt (1963), Harr (1995), Feenberg
(1990), Little et al. (2008), y Ganador (1990) entre las muchas fuentes sobre los problemas
profundos y complejos que se plantean en esta sección.
APÉNDICE A
ASPECTOS PRÁCTICOS
De protección
HAY varios asuntos prácticos importantes en los que pensar cuando se realizan prototipos. En
primer lugar, antes de trabajar en una máquina o taller de carpintería, necesitamos prepararse
aprendiendo lecciones básicas de seguridad de la tienda. Así comenzamos este apéndice con
un breve resumen resumen general de la seguridad de la tienda. Luego discutimos cómo
seleccionamos materiales, construimos cosas, Y elegir sujetadores, ya que construimos
modelos y prototipos.
A.1 TRABAJANDO CON SEGURIDAD EN UNA TIENDA
La seguridad en el taller es de importancia crítica. Las herramientas eléctricas pueden causar
fácilmente desmembramiento. y la muerte. Un momento de falta de atención puede llevar a un
cambio permanente en el estilo de vida y carrera. Tome en serio estas advertencias de
seguridad:
No utilice equipos o maquinaria para los cuales no haya recibido capacitación.
Use equipo protector y vístase apropiadamente.
No use herramientas eléctricas o de máquina cuando esté cansado o intoxicado.
Siempre tenga un amigo con usted en la tienda.
Casi todas las máquinas-herramienta vienen con folletos que detallan su uso seguro. Lea eso
documentación. El tiempo que pasa puede ahorrarle un dedo o un ojo. La mayoría de las
instalaciones tienen Programas de o vvideos
ideos disponibles, así que asegúrese de solicitarlos y
utilizarlos. De hecho, a menudo no se le permite usar maquinaria o tiendas hasta que haya
pasado la seguridad formación. No intentes eludir o hacer trampa en el entrenamiento. La regla
principal es: mantener tu cuerpo partes alejadas de objetos en movimiento afilados. Casi
siempre hay una forma segura de hacerlo alguna cosa. Aprende lo que es esa manera segura.
Las tiendas individuales tendrán sus propios requisitos de seguridad para vestimenta y
protección engranaje. Considere lo siguiente como un conjunto mínimo de requisitos:
Siempre use protección para los ojos, gafas de seguridad o anteojos de seguridad, al
usar herramientas o Cuando estás cerca de alguien que está. Los taladros, tornos,
fresas y sierras producen virutas que a menudo se vuelven en el aire. Los martillos se





rompen, y los objetos son golpeados por Los martillos a menudo se rompen o salen
volando. Las llaves y los destornilladores tienden a ser menos Peligroso para los ojos,





pero ocurren
raros.
Mantenga
sus ojosTaladros
a salvo.?de hilar, molinos, y los tornos
Mantenga
su accidentes
cabello corto
o retirado
y apartado.
parecen tener una atracción magnética para el cabello largo, y puede quedar atrapado
fácilmente por un mandril de taladro girando rápidamente o una banda de sierra de
velocidad. Cabello recogido en un La cola de caballo todavía presenta un peligro si el
cabello puede caer hacia adelante en una máquina. Mantener su pelo intacto
Siempre use zapatos de cobertura total con una suela resistent
resistente.
e. Sandalias o chanclas
no Protégete de herramientas caídas o virutas de metal caliente. Las plantas delgadas
no te protegerán de objetos punzantes encontrados en el suelo. Protege tus pies.
Use pantalones largos, no holgados. Al igual que con los zapatos, los pantalones largos
protegerán tus piernas contra Virutas de metal voladoras calientes y otros peligros. Los
pantalones holgados pueden quedar atrapados en movimiento o maquinaria rotativa.
Los pantalones no tienen que ser ajustados, pero cuanto más se ajustan, menos
posibilidad de tenerlos atrapados en algo.
Use camisas de manga corta o blusas. Muchas lesiones graves y muertes son causadas
Cuando la ropa suelta queda atrapada en la maquinaria en movimiento. Las mangas
cortas representan una equilibrio entre la protección de un brazo y conseguir una manga
atrapada en un taladro o una molino. Las mangas largas enrolladas no cuentan porque
pueden desenrollarse y enredarse la maquinaria. Cualquier tela suelta que esté a un pie
de tus manos es probable que se ponga Atrapado en una máquina herramienta que está
utilizando.
No use joyas alrededor de máquinas herramientas. Quítate la joyería y guárdala. En
algún lugar seguro. Los collares, relojes y pulseras son los artículos más peligrosos,
pero los anillos, aretes y otras perforaciones pueden quedar atrapados y hacer daño.
Compruebe que exista una protección adecuada contra humos o partículas.
Asegurarse
ventilaci
ventilación
ón es accidentes
adecuad
adecuada
a yindustriales.
cumple con Es
los requisitos
de partícula
partículas.
intoxicación La
causa
muchos
mucho mejor
perder s.unFatiga
plazoy La
(o
arriesgarse a un grado más bajo!) y mantenga todos sus dedos de lo que es perder la fecha
límite (o obtener el puntaje más bajo grado) porque tenía que hacer un viaje no planificado a la
sala de emergencias o gastar ¡Tiempo en el hospital!
A.2 SELECCIONANDO MATERIALES
Hay muchas opciones para usar un material para construir un prototipo o modelo. Aquí nosotros
revise algunos de los materiales más comunes y sus propiedades básicas para proporcionar
una base para Elegir los materiales adecuados.
El papel y el cartón son adecuados para modelos económicos que no tienen que
soportar grandes cargas También son buenos complementos cuando un taller debidamente
equipado no está disponible. El papel y el cartón suelen medirse y marcarse con reglas, lápices,
Brújulas,
plantillas
o plantillas.dePorcajas
lo general,
se cortan
cortadores
de papel oo
cuchillos ycomo
los cortadores
o cuchillos
hobby.con
Portijeras,
lo general
son plegados
enrollados en su final. formas, y se sujeta con pegamento, pasta, cinta, grapas o sujetadores de
cabeza redonda.
La madera se suele comprar como madera. La madera proviene de una serie de
árboles diferentes, Cada uno con sus propias propiedades, y puede venir verde o seco. La
madera verde es la madera que tiene. no se ha permitido secar después de ser cortado a la
forma y cambiará de dimensión bastante drásticamente con el tiempo. La madera seca,
especialmente secada al horno, ha tenido mucha humedad Se retira de él y se mantendrá
mucho más estable dimensionalmente. La madera también se clasifica. como madera blanda
(como el abeto Douglas, el pino o la secoya) o madera dura (como el roble, la cereza o nuez).
Los tamaños nominales de la madera blanda varían desde 1 pulgada 2 pulg. Hasta 8 pulg. 8
pulg. el tamaño nominal más común es de 2 pulg. 4 pulg. Las longitudes estándar varían de 4 a
16 pies. La verdadera Las dimensiones son generalmente menores que las nominales y varían
con
el contenido
agua.
Una madera
blanda
seca 2 pulg.
pulg. Es
enlongitud
realidadverdadera
más cercano
a 11/2
pulg. 31/2 de
pulg.
La longitud
nominal
generalmente
es 4cercana
a la
Las
maderas duras también están disponibles en tamaños fraccionarios desde 3/8 pulg. Hacia
arriba. El nominal Los tamaños de las maderas duras suelen estar un poco más cerca de las
dimensiones reales. Las maderas blandas son mucho menos. más caras que las maderas
duras, mientras que las maderas duras tienden a ser más fuertes y más resistentes al desgaste.
La madera es un material anisotrópico, es decir, las propiedades a lo largo del grano
difieren enormemente de los que cruzan el grano. La resistencia a la tracción es mucho mayor a
lo largo del grano que a través de. Por lo tanto, debemos pensar cuidadosamente sobre las
direcciones de estrés cuando se usa madera. Por Por ejemplo, las vigas transportan sus cargas
desarrollando tensiones en la dirección normal a sus Dadas las cargas aplicadas.
La madera se puede cortar con sierras de mano y sierras eléctricas variadas, incluidas
las sierras de cinta y sierras de desplazamiento. Puede tener forma con un torno de madera,
una fresadora o una lijadora eléctrica. Puede ser perforado ya sea con un taladro de mano o
una prensa de taladro.
Las dimensiones y la planitud de la madera variarán con la humedad y la exposición al
agua u otros fluidos absorbibles
absorbibles.. Es muy difícil mantener estrictas tolerancias dimensionales
dimensionales en
la madera. Los espacios de expansión deben diseñarse en estructuras de madera cerradas
(como cajas o gavetas) para que no se coloque una tensión excesiva en la madera a medida
que se expande y se contrae en Respuesta al clima. La madera contrachapada es un material
compuesto que está hecho de capas delgadas de madera encoladas. juntos. Hay un gran
número de diferentes calidades y espesores. El tamaño estándar la hoja mide 4 pies? 8 pies. La
madera contrachapada es mucho más estable dimensionalmente que la madera, y mucho más
Uniforme en propiedades. Sin embargo, también es anisotrópico, siendo mucho más fuerte en
el plano de Las capas que está en una dirección normal a las capas. Se puede conformar con
las mismas herramientas. Se usa para madera, pero causará un desgaste más rápido en las
herramientas de corte.
Los polímeros o plásticos tales como PVC, ABS, poliestireno y acrílico están
disponibles en una número de formas preformadas, incluidas hojas, barras, tiras, películas,
barras, discos, tubos y tuberías, y canales en U. La mayoría de los polímeros se pueden
moldear con las mismas herramientas que la madera. También pueden cortarse o moldearse en
las mismas máquinas herramienta utilizadas para metales si la velocidad de la herramienta se
ajusta adecuadamente. Los polímeros pueden mantener las tolerancias ajustadas bastante bien
y, dependiendo de la polímero, puede ser mecanizado en formas bastante complejas. Por lo
general hay a base de solventes Adhesivos para unir una pieza de un polímero a otra pieza del
mismo polímero. Si se hace correctamente, la junta tiene la misma resistencia que el material a
granel. Los polímeros no son tan fuerte o rígido como el aluminio o el acero, pero pueden ser
bastante fuertes
en algunas
aplicaciones.
El aluminio
está disponible
en un gran número de grados y formas. Aluminio a granel
es disponible como hojas, barras, tiras, películas, barras, discos, tubos y canales en U, entre
otras formas.
El aluminio es bastante fuerte y ligero. No es tan fuerte como el acero, pero es más fácil de
moldear y máquina. Mantiene muy bien las tolerancias dimensionales. Se puede cortar con una
sierra de cinta sierra, mecanizados con tornos o fresas de metal, y los orificios se pueden
taladrar con una fresadora, una taladradora o un taladro manual perforar. El aluminio tiene muy
altas conductividades térmicas y eléctricas. Si no se introduce en En contacto con el hierro o el
acero, el aluminio es bastante resistente a la corrosión a temperatura ambiente. El aluminio se
derrite a una temperatura bastante baja y no es adecuado para las partes que estarán
expuestas a altas temperaturas. Ciertas aleaciones de aluminio se pueden soldar, pero se
requiere una especialización. herramientas. El aluminio se une mejor con sujetadores tales
como tornillos de máquina o remaches.
El acero
suave
es más
denso
y más
fuerte barras,
que el aluminio.
El acero
a granel
está disponible
como
Hojas,
barras,
tiras,
películas,
discos, tubos,
canales
en Utambién
y otras
formas. También se puede cortar con una sierra de cinta o sierra para metales, mecanizada con
tornos o fresas de metal, y se pueden taladrar agujeros con un molino, taladradora, o taladro
manual. Sin embargo, las herramientas de corte experimentarán un aumento Desgaste con
acero y las velocidades de corte serán menores. El acero requiere protección contra corrosión.
Quizás el mayor uso del acero en los prototipos construidos a mano es en forma de hoja y hoja.
el acero se suelda fácilmente por puntos (consulte la Sección A.5).
Los siguientes son los dos detalles finales sobre los materiales: Primero, la elección de
los materiales estar gobernados por el costo, los requisitos de rendimiento del modelo (por
ejemplo, estamos construyendo un verdadero ¿Prototipo o modelo?), y acceso a herramientas
de corte y conformación. En segundo lugar, nosotros también Necesitamos sujetadores hechos
de materiales apropiados para conectar las partes de nuestro modelo o Prototipo juntos. Los
sujetadores incluyen elementos como clavos, tornillos para madera, tornillos para máquinas,
Tornillos, pernos, tuercas, arandelas y pasadores de chapa. Ahora detallaremos el proceso de
selección de sujetadores y las técnicas para usar e instalar correctamente un sujetador.
A.3 TÉCNICAS DE CONSTRUCCIÓN
Esta sección describe algunas de las técnicas básicas para dar forma y unir materiales. Hay
muchos sitios en la Web y en las bibliotecas de referencia que proporcionan información
adicional.
Los bordes rectos en madera y polímeros generalmente se cortan mejor con una
sierra de mesa o una banda Sierra que tiene un carril guía. El riel está colocado a la distancia
requerida de la cuchilla, la pieza está sostenida firmemente contra el riel guía, y luego la pieza
es empujada a través de la sierra. Asegúrate de use una varilla o varilla de empuje si es
necesario para mantener sus dedos a una distancia segura de la hoja. Los bordes rectos en
metal suelen ser de corte rudo con una sierra de cinta o una rueda de corte, y luego Acabados o
enfrentados con un molino.
Los bordes curvos en madera o plástico generalmente se cortan con una sierra de
cinta o una sierra de desplazamiento. Los El perfil deseado se dibuja con lápiz en la madera y
luego se usa la línea del lápiz para guiar la sierra. Se debe tener cuidado de no atar la hoja de
sierra (poner fuerzas laterales sobre ella) al cortar curvas. Los La curva se puede lijar a mano o
con la fuerza eléctrica para suavizar el corte de sierra. Los bordes curvos en metal pueden ser
Cortar con una sierra de cinta adecuada. La cuchilla debe ser apropiada para el metal que se
está cortando y una gran Se requerirá mucha paciencia, ya que llevará mucho más tiempo
cortar el metal que una espesor similar de la madera. La curva puede ser archivada o lijada a
mano o con energía eléctrica hasta obtener una forma final.
Los perfiles cilíndricos simétricos se pueden formar en madera sobre un torno de
madera y en similares
metal y polímeros
torno alcance,
de metal.asegúrese
Dado quede
la obtener
operación
de tornos y
herramientas
está más sobre
allá deun
nuestra
la capacitación
adecuada si cree que el uso de tales herramientas sería apropiado a su tarea.
Los agujeros se utilizan para permitir el paso de un sujetador o para algo como un eje,
un cable, o un tubo. En los artículos producidos en masa, las ubicaciones de dichos orificios de
unión se especifican con Tolerancias geométricas que determinan si las partes son fácilmente
intercambiables. En modelos y de una sola vez, generalmente es más rápido y más fácil sujetar
dos partes y perforar Ambos a la vez para obtener los dos orificios requeridos. Las partes
pueden entonces no ser intercambiables, Dependiendo del cuidado con el que se perforaron los
agujeros, pero los agujeros se alinearán y el sujetador o cable pasará a través correctamente.
Del mismo modo, puede ser mejor perforar un Agujero de pasaje después de ensamblar las
piezas Entonces el agujero está garantizado para pasar sin problemas a través de todas las
partes requeridas.
Las piezas de madera se pueden unir de varias maneras, la más rápida Grapas o
uñas.
las uñas
como las
uniones
fuertes,depero
también
pueden
Dividir Tanto
la madera
si tienen
un grapas
tamañopueden
o uso producir
incorrecto.
Las piezas
madera
también
se
pueden pegar utilizando pegamento blanco o pegamento de carpintero, pero las uniones de
pegamento deben hacerse a lo largo del grano en ambas piezas Los pedazos de madera no se
pueden pegar con éxito juntos si se aplica su pegamento a través de los granos finales. La
necesidad de pegar a lo largo del grano es una de las razones por las que la moribunda y La
junta de la espiga se usa para hacer muebles y gabinetes de madera.
madera. La junta de madera más
fuerte es Se forma cuando el pegado se combina con un sujetador como un clavo.
Un tornillo de madera se utiliza para unir dos piezas de madera o para sujetar otra
Material, como plástico, a una superficie de madera. La pieza superior de madera debe tener
una espacio de orificio taladrado para que el tornillo pueda deslizarse sin tocar las paredes del
orificio. La pieza inferior debe tener un orificio piloto para evitar que la madera se rompa. Tabla
A.1 proporcion
proporciona
a dimensio
dimensiones
nes aproximada
aproximadass para los orificios de paso y piloto para diferentes
tamaños de tornillo. El tamaño real dependerá de la dureza y el contenido de humedad de la
madera.
Frote un tornillo con jabón o cera antes de atornillarlo en madera dura. Si los tornillos
de latón son deseado, enrosque sus agujeros con un tornillo de acero del mismo tamaño antes
de atornillar el latón tornillo. El latón es mucho más suave que el acero y el tornillo podría
dañarse (especialmente en madera dura) si se utiliza tanto para enroscar el agujero como para
unir las piezas.
Las cabezas de los tornillos para madera son planas, ovaladas o redondas. Tanto las
cabezas ovaladas como las redondas sobresalen por encima de la superficie de la madera de la
madera. El orificio de separación para una cabeza plana o un tornillo de cabeza ovalada debe
ser avellanado usando un avellanador para hacer que sea pequeño depresión cónica. La buena
noticia es que una junta de tornillo de madera bien hecha será mucho Más fuerte que una
articulación de la uña y casi no corre el riesgo de dividir la madera. La mala noticia es que Los
tornillos para madera son más caros que los clavos y la distancia de perforación y los orificios
guía son necesarios algun tiempo.
Las piezas de metal se pueden unir por varios métodos. Uno es por taladrar orificios
de paso. a través de ambas piezas, pasando un perno a través de los orificios y sujetándolo con
una tuerca en el extremo fin. El orificio de separación en la pieza superior debe ser avellanado
si se trata de una cabeza plana u ovalada Se utiliza tornillo. Otro enfoque sería perforar un
orificio de separación en la primera pieza y luego taladrar y golpear un agujero en la segunda
pieza. Luego se pasa un tornillo de máquina de cabeza redonda La primera pieza y se atornilla
a la segunda. El orificio de separación en la pieza superior puede ser aburrido (taladrado con un
orificio de fondo plano ligeramente más grande que la cabeza del tornillo) si No quiera que el
tornillo sobresalga por encima de la parte superior de la pieza. Es una mala práctica avellanar la
pieza superior si la pieza inferior está roscada, ya que la cabeza del tornillo puede desprenderé
como está apretado En el lenguaje de dimensionamiento geométrico y tolerancia (GD&T) (ver
Apéndice
Apéndic
e error
B para
dimensionamiento
amiento en
geométrico
y tolerancia),
tenemo
tenemos
s sujetador.
un cierre fijo-fijo y
cualquier
en ladimension
posición resultará
enormes esfuerzos
de corte
en el
Montamos nuestro prototipo una vez que hemos fabricado o comprado todas las
piezas que necesitar. Nuestra elección de herramientas de ensamblaje dependerá de nuestra
elección de materiales y sujetadores. UNA El martillo es útil para clavos y alfileres, y para dar
forma a metales maleables. También es útil para
TABLA A.1 Dimensiones de los tornillos y la holgura y los orificios guía para los tornillos
de acero utilizados para unir dos piezas de madera
Tamaño DiámetrO Despeje Agujero Agujero Despeje Agujero Agujero
del
Agujero piloto
piloto
Agujero piloto
piloto
tornillo
(Madera (Madera
blanda) dura)
(Madera (Madera
blanda) dura)
golpeando las partes ajustadas juntas. Los destornilladores deben coincidir con los tipos de
ranuras en su tornillos y pernos. Las llaves deben usarse para tuercas y pernos, y la vida es
mucho más fácil si en al menos una llave de extremo ajustable está a la mano. Los alicates se
usan para sostener y apretar cosas, pero Nunca debe utilizarse para sujetar una tuerca o un
tornillo. En su lugar, busque y use una llave que se ajuste correctamente. Si un modelo se
sujeta con tornillos, un destornillador eléctrico puede reducir considerablemente la mano La
fatiga y el dolor.
Finalmente, intente encontrar una gran superficie de trabajo y manténgala limpia y
ordenada como ensamblaje progresa Si se desarrolló un enrutador de proceso o una secuencia
de ensamblaje durante la planificación, intente Seguirlo en la medida de lo posible. Además, lo
mejor es secar las piezas en su lugar antes de pegar o abrochándolos para asegurarse de que
realmente van bien juntos. Uno de los más los errores comunes en el montaje de prototipos es
olvidar
que necesita
acceder
a un sujetador
ponerlo
apretarlo, así que ponga las piezas
en el interior
de un espacio
cerrado
antes de para
cerrarlas
ese yespacio
A.4 SELECCIONANDO UN SUJETADOR
Un aspecto crucial de casi todos los objetos o dispositivos que tienen más de una parte es la
naturaleza de sujetadores que se utilizan para unir las partes del dispositivo entre sí. Cierres y
fijaciones. los métodos se clasifican como permanentes, lo que significa que el cierre no se
puede deshacer, o temporal, lo que significa que el cierre se puede deshacer de una manera no
destructiva. Soldaduras Remaches, y algunos adhesivos son casos de cierres permanentes.
Tornillos, tuercas y tornillos, y
Los clips de papel son ejemplos de cierres temporales. Hay decenas de miles de
diferentes cierres Por ejemplo, una búsqueda rápida en el sitio web de un distribuidor mostró
que podríamos Ordene 78 tamaños diferentes de tornillo de madera de cabeza plana Phillips de
acero
galvanizado.
Ya que seria
imposible
cubrirdetodos
sujetadoresdescribiremos
existentes: ¿por
seleccionamos
un Auto-Opsit1
de Truss?
Tornillo
roscalos
a izquierdas:
soloqué
los
sujetadores más comunes y Las razones para seleccionarlos.
La selección de los sujetadores se realiza normalmente durante el diseño preliminar y
detalladas etapas Vale la pena señalar que cada sujetador está diseñado para cumplir con
algunos objetivos, satisfacer Algunas restricciones, y sirven algunas funciones. Así, además de
ser de práctica importancia en el diseño y la fabricación del modelo, la selección de sujetadores
representa una implementación de conceptos de diseño básicos. Organizaremos nuestra
discusión de los sujetadores primero por material (por ejemplo, madera, plásticos y metales) y
en segundo lugar a lo largo de la distinción entre permanente y cierres temporales.
A.4.1 Sujeción de madera
La fijación o unión de madera se realiza generalmente con adhesivos como pegamento blanco,
impactos sujetadores tales como clavos y grapas, tornillos para madera o juntas de artesanía
como cola de milano o clavija patas. La mayoría de los adhesivos de madera y los sujetadores
de impacto son sujetadores permanentes. Los tornillos para madera son normalmente cierres
temporales. Las juntas artesanales suelen ser permanentes, pero pueden ser temporales.
Las juntas artesanales adecuadas generalmente implican una gran cantidad de experiencia en
carpintería, por lo que No los cubra aquí. Hay mucha información disponible en la Web sobre
carpintería en general y sobre juntas de cola de milano, juntas de muesca y espiga, y mucho,
mucho más.
A .4.1.1
.4. 1.1 S ujetadores de madera
madera permanentes Limitaremos nuestra discusión a los más
adhesivos comunes para unir madera: pegamento blanco, pegamento de carpintero, pegamento
de fusión en caliente, contacto
Cemento, y uñas.
El pegamento blanco es barato y fuerte si se usa correctamente. No es humedad ni
calor. resistente, por lo que no es apropiado para uso al aire libre o en ambientes de alta
temperatura. Los Los humos no son peligrosos.
El pegamento de carpintero tiene casi la misma consistencia que el pegamento blanco.
Es fuerte si se usa adecuadamente, y tiene moderada resistencia a la humedad y al calor. Se
llena bien las lagunas. Los humos son no es peligroso
El pegamento de fusión en caliente, a menudo llamado simplemente pegamento
caliente, se funde a altas temperaturas y se solidifica a temperatura ambiente. Se aplica con
una pistola de pegamento que calienta el pegamento hasta su punto de fusión. Sus la
resistencia es de moderada a baja y es resistente a la humedad pero no al calor. Es excelente
Para montaje rápido y prototipos de corta duración. Es fácil quemarse con el pegamento
caliente, así que tenga cuidado con él.
de contacto
utiliza con mayor
unir carillas
o laminados
de
plásticoElacemento
la madera.
Es Muy se
permanente,
fuerte frecuencia
y resistentepara
al calor
y la humedad.
Debe
aplicarse a ambos Superficies para unir y dejar secar hasta que estén pegajosas. Entonces las
dos superficies se unen. Los humos son peligrosos, al igual que el contacto con el cemento sin
curar, por lo que los guantes protectores, gafas, y se necesita ventilación adecuada.
Las uñas se consideran sujetadores permanentes, aunque a veces pueden ser
eliminados sin daño permanente, no debemos contar siempre con poder quitar un clavo. Un
clavo sostiene dos tablas juntas por fricción y por la cabeza del clavo, si hay uno. Los clavos
normalmente no se consideran sujetadores de precisión y mostrarán un ancho bastante amplio.
Rango de dimensiones según lo fabricado. En la práctica, una uña debe tener un tamaño tal
que aproximadamente
2/3 de su longitud está en el tablero inferior. Hay muchos tipos diferentes de clavos, de los
cuales los más comunes son los clavos comunes. (Ver Figura A.1). Se clasifican en centavos (el
peso aproximado en libras de 1000 clavos), que se abrevia como "d". Van desde 2d, que tienen
1
pulgada
de largodey calibre
hecho 2.
deUNA
alambre de calibre 15, a 60d, que tiene 6 pulgadas de largo y
hecho
de alambre
La uña común es para la unión de tablas de uso general. Las uñas de acabado tienen
una cabeza pequeña (casi inexistente) (Figura A.1), y están ligeramente Menor diámetro que las
uñas comunes. Las uñas de acabado se avellanan con un clavo para que sus cabezas están
debajo de la superficie de la madera. Se utilizan para ebanistería y en otros. Circunstancias
donde la cabeza del clavo no debe mostrar.
Los clavos de caja (Figura A.1) se utilizan para unir piezas delgadas de madera seca.
Tienen una punta roma Para evitar partir la madera. Los clavos de la caja también tienen
diámetros ligeramente más pequeños que los comunes. Las uñas, y con frecuencia tienen un
recubrimiento que se calienta y se funde a medida que se mueven: el recubrimiento luego
Solidifica y pega el clavo en su lugar.
Las bridas son pequeños clavos de alambre que se asemejan a pequeños clavos de
acabado (Figura A.1). Son Por lo general, se utiliza para unir molduras a paredes u otros
lugares donde las pequeñas y discretas se requieren las uñas.
A .4.1.2
.4. 1.2 C ier
ierres
res de madera
madera temporales
temporales Los tornillos de madera son los temporales más
comunes sujetadores en madera. Los tornillos para madera vienen con cabezas planas,
cabezas ovaladas o cabezas redondas. Son Típicamente hechos de tres materiales: latón,
acero galvanizado o acero inoxidable. Latón es Generalmente se usa para aplicaciones
decorativas, ya que es suave y se daña fácilmente. Acero inoxidable es El más caro, pero es el
más resistente al óxido y la corrosión. El acero galvanizado es el más común. La tabla A.2
enumera los tamaños de tornillo de madera estándar, sus diámetros correspondientes, y su
despeje y tamaños de orificios piloto. Los tornillos para madera varían en longitud de 1/2 pulg. A
31/2 pulg.
FIGURA A.1 Una colección de cuatro estilos de clavos estándar de diferentes tamaños: un
clavo, clavos comunes (C), caja de clavos (B), y clavos de acabado (F). Cortesía de R. Erik
Spjut.
TABLA A.2 Dimensiones y dimensiones comunes de los tornillos en pulgadas y dimensiones de
los orificios de paso para tornillos de máquina
Tamaño del Diámetro
tornillo
mayor
Diámetro de Diámetro
paso
menor
Cerrar de
Agujero
separaciónde agujero
separación
normal
Los tornillos de cabeza redonda (Figura A.2) sobresalen sobre la superficie de la madera
(típicamente para razones cosméticas) y la cabeza del tornillo descansa al ras contra la
superficie superior de la madera. Ellos se utilizan con mayor frecuencia para el montaje de
herramientas tales como bisagras o perillas en madera.
Los tornillos de cabeza ovalada (Figura A.2) se asemejan a una cruz entre una cabeza
plana y una cabeza redonda tornillo. La cabeza está diseñada para sobresalir por encima de la
superficie de la madera (nuevamente para cosméticos
FIGURA A.2 Tornillos surtidos (sujetadores temporales), cada uno de un tamaño No. 10, y
todos menos (d) 1 pulg. De largo: (a) tornillo de madera de cabeza redonda con ranuras de
acero; (b) tornillo de madera de cabeza ovalada de latón con ranuras; (c) acero Philips tornillo
cabeza(e)
plana
dePhilips
madera;
(d) tornillo
de chapa
de acero
de(f)cabeza
Philips (11/4
pulg.
de largo);
acero
tornillo
de chapa
de cabeza
plana;
tornilloplana
de máquina
de cabeza
redonda ranurada de acero; y (g) acero ranurado plano cabeza de tornillo de la máquina.
razones), pero el agujero debe ser avellanado. Los tornillos de cabeza ovalada son los más
utilizados para adjuntar hardware pre-avellanado, como bisagras, a la madera.
Los tornillos de cabeza plana (Figura A.2) se utilizan donde el tornillo no puede
sobresalir por encima de la Superficie de la madera acabada. El agujero para el tornillo debe ser
avellanado a menos que la madera es particularmente suave, en cuyo caso el tornillo puede ser
simplemente impulsado de modo que su cabeza esté debajo La superficie de la madera.
Las ranuras para tornillos vienen en ranuras, Philips y variedades especiales. La ranura
de especialidad, tal como Torx, requiere un cabezal especial para conducirlo, y se utiliza en
aplicaciones como el cierre del cubierta del taladro eléctrico con cable DeWalt D21008K
mostrado en la Figura A.3. Sujetadores Los cabezales Philips pueden soportar mayores fuerzas
motrices que aquellos con cabezales ranurados; son Se prefiere si los tornillos experimentan un
alto par mientras se aprietan. Algunos de los Las ranuras especiales pueden soportar una
fuerza motriz aún mayor que la del tipo Philips.
A.4.2 Polímeros de fijación
La unión permanente de polímeros se realiza generalmente con adhesivos que generalmente
caen en dos clases, cementos a base de solventes que son específicos de polímeros y
adhesivos generales tales como epoxy. Los adhesivos generales se deben utilizar
generalmente cuando se unen diferentes polímeros o un Plástico para madera o metal. En
casos raros, los polímeros se unen utilizando soldadura por fricción. Los sujetadores temporales
son generalmente sujetadores roscados como tornillos y tuercas de máquina y pernos, muy
parecidospolimérico
a los utilizados
pararesina
el metal,
excepto
que los En
sujetadores
pueden
estar hechos
de de
un
Material
tal como
de nylon
o acetilo.
consecuencia,
nuestra
discusión
hilos Los sujetadores serán aplazados a la sección sobre la fijación de metales.
A .4.2.1
.4. 2.1 F ij ación permanente de polímeros
polímero s Cuando pueden usarse, los cementos solventes
son Los medios preferidos para unir dos piezas de un polímero juntos. Si se hace
correctamente, la articulación. Tendrá la misma resistencia y características que el material a
granel. Típicamente, el solvente
FIGURA A.3 A Miller LMSW-52 SpotWelder.
disolverá
algo del
materialfuncionan
original y mejor
luego se
evaporará,
permitiendo
material
Los cementos
solventes
cuando
las dos
superficiesque
queel se
unen resolidificar
tienen casi
Perfecta articulación física sin huecos ni agujeros. (Algunos cementos solventes más gruesos
pueden llenar huecos). Si se usa demasiado cemento solvente, el material puede debilitarse.
Solvente especifico los cementos incluyen cemento modelo de plástico para poliestireno,
imprimación y cemento para tuberías de PVC, y cemento solvente acrílico para unir acrílico.
Cada uno de estos cementos solventes típicamente viene con sus propias instrucciones que
deben leerse cuidadosamente y seguirse exactamente.
Los adhesivos generales deben elegirse después de que se haya determinado si un Se
recomienda un adhesivo particular para unir los materiales elegidos. El primero en ser Los
examinados deben ser epoxis y cianoacrilatos (superglues). Los epoxis lo hacen muy bien en
unir materiales porosos y hacer un trabajo bueno a malo al unir materiales no porosos,
Dependiendo del material específico. Los cianoacrilatos funcionan muy bien en lisos no porosos
materiales pero hacer mal en materiales porosos. Los cementos de contacto deben examinarse
a continuación si Los epoxis o cianoacrilatos resultan inaceptables.
A .4.2.2
.4. 2.2 F ijació
ij ación
n temporal de polímeros
polímero s Nuestra discusión sobre sujetadores de plástico
roscados se difiere a la sección correspondiente en la fijación de metal porque son similares a
Sujetadores temporales de metal.
A .4.3
.4. 3 F ijació
ij ación
n de metal
metales
es Los principales medios permanentes para unir metales son
soldadura / soldadura fuerte, soldadura y remachado Los sujetadores roscados son los
principales medios temporales para unir metales.
A .4.3.1
.4. 3.1 Fi jaci ón o unión
u nión de metales
metales de forma
fo rma perma
per manente
nente La soldadura implica derritiendo
porciones de las dos piezas que se unirán y (generalmente) agregando un poco de metal
adicional. La unión se forma cuando el metal se resolidifica. La soldadura es la más utilizada
para unirydos.
de por
metales
ferrosos
(aceroseny las
hierro
fundido), pero
se puede
hacer en
aluminio
otrosPiezas
Metales,
expertos
soldadores
circunstancias
correctas.
La soldadura
por arco implica especializada Entrenamiento y equipo y está más allá del nivel de este texto.
La soldadura por puntos se realiza para unir dos piezas de chapa metálica
(generalmente ferrosa), generalmente con una soldadora por puntos segura y de costo
relativamente bajo que consta de dos brazos largos que terminan en Puntas de electrodo (ver
figura A.3). Las dos piezas de chapa de acero se aprietan entre los dos Las puntas de los
electrodos y una corriente breve pero grande pasan a través de los electrodos y la hoja. acero.
La corriente funde resistivamente un pequeño punto entre las hojas que luego se solidifica y
forma la articulación. (Al igual que otras herramientas eléctricas, la soldadora por puntos tiene
su propio procedimiento y seguridad instrucciones que deben seguirse atentamente.)
Soldadura y soldadura fuerte unen dos piezas de metal de mayor temperatura de fusión
con un Pieza de metal de baja temperatura de fusión. La diferencia entre los dos es la
temperatura. En el que se funde el metal de unión. Por convención, usando un metal de unión
que seque
derrite
debajo.
800Eso
° F es
(425
° C) o 450fuerte.
° C (840
° F) se suelda,
y se usa
unjunta
metaly de
unión
se funde
arriba
la soldadura
Dependiendo
del tamaño
de la
la temperatura involucrada, una soldadura Se puede usar hierro, una pistola de soldar o una
antorcha de butano para calentar y fundir. Es importante tener un buen contacto mecánico entre
las piezas a soldar o soldar antes de calentar. El metal fundido se dibujará en el espacio entre
las piezas mediante acción capilar. La unión no es tan fuerte como una soldadura, pero se
puede hacer con mucho menos entrenamiento o equipos especializados.
Los remaches son el último cierre permanente común utilizado para unir piezas
metálicas. Existen dos tipos principales: los remaches sólidos se utilizan cuando hay acceso a
ambos lados de la junta y
Se requiere fuerza máxima. Remaches ciegos: a menudo llamados remaches pop, aunque
POP1 es un marca registrada para un remache ciego, que se puede instalar cuando hay acceso
solo a u n lado de la articulación. Los remaches sólidos requieren entrenamiento y equipo
especializado y son mencionados solo de pasada.
Loslas
remaches
ciegos
se instalan
conacuerdo
una pistola
Se perfora
un agujeroSea
través de
dos piezas
para
unirse, de
con de
la remaches.
recomendación
del fabricante.
coloca un remache ciego en el pistola de remaches, y luego se inserta en el agujero. El mango
de la pistola de remache se aprieta hasta que El mandril se quita. La figura A.4 muestra una
pistola de remaches de este tipo y el procedimiento para instalar una remache ciego.
Los remaches pueden soportar cargas de tracción, pero se usan más a menudo para
cargas de cizallamiento. La máquina Los tornillos tratados en la siguiente sección se utilizan
para cargas de tracción.
A.4.3.2 Sujeción de metales juntos temporalmente Principales cierres temporales para el
metal son tornillos de chapa, tornillos de máquina, tornillos de cabeza y pernos y tuercas. No
existe una definición universal que diferencie un tornillo de un tornillo. Algunos mantienen que
los tornillos son sujetadores roscados que llegan a un punto y los pernos son sujetadores
roscados
FIGURA A.4 Una pistola de remaches Pop1 (arriba) y un gráfico que muestra cómo es
realmente un remache instalado (abajo).
Con un diámetro de rosca constante y un extremo cuadrado. Por esta definición, los tornillos de
máquina son en realidad los pernos. Otros argumentan que los tornillos deben girarse o girarse
mientras se adjuntados, y los pernos están diseñados para no girar durante o después del
acoplamiento y que (Por lo general) tienen tapas lisas que no se pueden agarrar. Bajo esta
definición, un perno de cabeza hexagonal es un tornillo. La lección para nosotros es que
debemos tener cuidado cuando nos referimos a tornillos o pernos; tal vez es mejor seguir las
costumbres locales. Un surtido de sujetadores roscados se muestra en Figuras A.2 y A.5.
Los tornillos de máquina vienen en una amplia variedad de tipos de cabezales, tipos de
ranuras, materiales, diámetros, y longitudes. Los tipos de cabeza más comunes son pan,
redondo,
planodey si
oval.
Hay muchas
variantes
en estos
del tipo
de cabezaqueso,
depende
la superficie
unida
resultante
debetipos
estarbásicos.
al ras yLasi elección
el sujetador
se
puede arreglar o flotante. Los sujetadores fijos y flotantes se tratarán en el Apéndice B, pero
brevemente: la ubicación de un cierre fijo no se puede ajustar en posición mientras se aprieta, y
la La ubicación de un cierre flotante se puede ajustar ligeramente a medida que se aprieta.
Cabezas planas requiere avellanar la superficie y obtener una superficie al ras, pero un cierre
fijo (Figura A.2 (g)). Las cabezas ovaladas requieren avellanado y dan como resultado un
redondeado pero Superficie sobresaliente, y un cierre fijo. Pan, redondo, y cabezas de queso (y
no, no el tipo Green Bay) todos dan como resultado cabezas sobresalientes, pero cierres
flotantes. La diferencia Es el grado en que sobresalen. Sin embargo, si hay espacio, los
agujeros para los tres
FIGURA A.5 Tornillos y pernos surtidos (temporales): (a) perno hexagonal de acero 1 / 4-20 2
pulg .; (b) tornillo de cabeza de casquillo de acero de óxido negro 5 / 16-18 1 pulg. (c) tornillo de
cabeza
hexagonal
1 pulg.
(d)276
tornillo
de mariposa
(e) tornillo
de acerode
delacero
carro15/ /4-20
16-18
1 pulg.
APENDICE
A de acero 1 / 4-20 1 pulg .; y
puede ser contra-perforado, resultando en una superficie al ras, pero con un espacio perceptible
alrededor del cabeza de tornillo (Figura A.2 (f)).
Los tornillos de cabeza a veces se consideran tornillos de máquina y a veces se
consideran como una categoria separada. Los tornillos de cabeza tienen cabezas hexagonales
o cabezas de zócalo. Las cabezas hexagonales son Diseñado para ser apretado con una llave.
Los tornillos de cabeza hexagonal casi nunca se usan en Orificios aburridos debido a la
dificultad de colocar una llave en el orificio para apretar el tornillo (Figura A.5 (c)).
Los tornillos de cabeza hueca están diseñados para apretarse con una llave hexagonal o
Llave Allen y se utilizan con frecuencia en orificios aburridos para dejar una superficie al ras
(Figura A.5 (b)). Los tornillos de máquina son generalmente de acero, acero inoxidable,
aluminio, latón, o nylon. Hay otros diseñados para aplicaciones específicas. El material elegido
es un función del costo, la resistencia necesaria y la compatibilidad con los metales que se
unen.
Las dimensiones de los tornillos de máquina se rigen por las normas. Sujetadores de
pulgadas son especificado con un diámetro de rosca y el número de hilos por pulgada (TPI).
Diámetros más pequeños que 1/4 pulg. se especifican con un número de indicador. Un 1 / 4-20
es un cierre de una pulgada con un 1/4 pulg. Diámetro de rosca y 20 TPI. Los sujetadores
métricos se especifican con un diámetro de rosca y un paso del hilo (la distancia entre hilos
adyacentes). Un M6? 1 es un hilo métrico. Cierre con un diámetro de rosca de 6 mm y un paso
de rosca de 1 mm. Tamaños de tornillo de pulgadas comunes y las dimensiones de los orificios
de paso se enumeran en la Tabla A.2, y los tamaños de rosca métrica comunes y Las
dimensiones de los orificios de paso se enumeran en la Tabla A.3.
Cuando especificamos orificios de separación para sujetadores roscados, debemos
tener en cuenta La habilidad del maquinista y el coste del mecanizado de precisión. Los orificios
de despeje normales son para el mecanizado razonablemente competente pero barato. Los
agujeros de liquidación cercanos son para Mecanizado preciso y más caro. La tolerancia
disponible que podemos especificar en Dimensionamiento geométrico y tolerancia es la
diferencia entre el orificio de separación y El diámetro mayor. Por ejemplo, como veremos en el
Apéndice
Apéndic
e B, una máquina de 1 / 4-20 el tornillo con un orificio de separació
separación
n cercano tendrá
solo 0.266-0.250¼0.016 pulg. disponible para tolerancia
TABLA A.3 Tamaños y dimensiones de roscas métricas comunes y dimensiones de
orificios de paso para tornillos de máquina
A.4.4 ¿Qué tamaño de cierre temporal debo elegir?
Es un hecho triste pero cierto que la mayoría de los sujetadores roscados se eligen porque
"miran a la derecha del diseñador experimentado. Pero la forma correcta de elegir el diámetro
del sujetador es:
calcule la fuerza que se espera que el sujetador soporte;
incluir un factor de seguridad razonable; y
Elija un sujetador que exceda la resistencia requerida d.



Las dos fuerzas que un tornillo puede experimentar son una fuerza de tensión (a lo largo del
eje) del tornillo) y una fuerza de corte (a través del eje del tornillo). El cálculo de estas fuerzas.
En una pieza de máquina compleja está más allá de nuestro alcance de este libro (aunque se
puede encontrar en un texto típico de “st rengths” o “mechom at”). La especificación del
fabricante que es de Lo que nos interesa es la carga de prueba, que es la carga que debe
sujetar el sujetador sin nd experimentando la deformación plástica permanente. Normalmente,
elegiremos un servicio de restauración carga de prueba cuatro veces s la carga máxima
esperada (esto corresponde a un factor de seguridad) S = 4). Además, por lo general,
tendríamos una precarga del 90% de la prueba carga. El tiempo requerido para precargar el
perno se puede estimar como
Aquí T es el par, Fl la carga de prueba yd es el diám
diámetro
etro nomina
nominall del cauda
caudal.l. Por Por ejem
ejemplo,
plo, si
se espera que la carga de tracción máxima máxima sea de 1550 N, la carga de prueba debe ser
4 1550 N = 6200 N. Después de una búsqueda, encontramos un fabricante que tiene una sartén
Ph ilips de acero. Cabeza de tornillo de máquina M6 1 con una carga de prueba de 6230 N, por
lo que elegiríamos este tornillo. De la Tabla 7.4 observamos que el diámetro del paso es de
5,35 mm = de 0,00535 m. La precarga es luego 0: 9 6200 N = 5580 N. Luego usaríamos una
llave de tuercas para apretar este tornillo a un par de torsión 0: 2 5580N 0: 00535 m = 29: 9N m.
En conclusión, observamos que el tema de la selección de sujetadores ha llevado a
muchos Volumen y más que unos pocos catálogos de fabricantes. La sugerencia hecha arriba
debe d ser visto como un punto de inicio, no como la última palabra en la selección de
sujetadores. Habiendo dicho eso, Sigue siendo el caso de que nuestras líneas de guía serán
adecuadas para diseñar y construir la mayoría. Modelos comunes o prototipos. Si nuestro
diseño es crítico, o si nuestro diseñador no es ampliamente experimentado con los sujetadores,
buscaríamos la guía experta de un mentor, un maquinista o un libro de referencia.
A.5
NOTASA.2 y A.3: cualquier persona interesada en la carpintería debería leer a Abram
Secciones
(1996)! También hay muchas fuentes de datos sobre técnicas de construcción comunes y
sujetadores en La Internet. Sitios web particularmente útiles son:
Tornillo industrial <http://www.industrialscrew.com/index.cfm?page¼tech>;
Lowe's How To Library en el sitio web de Lowe <http://www.lowes.com>;
La Biblioteca de Cómo de Bob Vila <http://www.bobvila.com/HowTo_Library/>;
y eHow <http://www.ehow.com/>.
Sección A.4: La serie ANSI B18 cubre remaches, pernos, tuercas, tornillos de máquina y tapa, y
arandelas en Unidades de ingeniería americanas. El tamaño del hilo se rige por el Estándar
Unificado de Hilo, ANSI B1.1, ANSI B1.10 M, y ANSI B1.15. Las roscas de tornillo métricas se
rigen por ISO 68-1, ISO 261, ISO 262, e ISO 965-1. El sitio web This-To-That
<http://www.thistothat.com/> proporciona información específica sobre la selección Adhesivos
para unir dos materiales, es decir, esto a eso.
APÉNDICE B
ASPECTOS PRACTICOS DE
DIBUJO DE INGENIERÍA
Los INGENIEROS y los maquinistas han desarrollado un lenguaje común para la ingeniería
Dibujos para comunicar ideas de diseño de manera efectiva y eficiente. Esta El lenguaje se
detalla en la norma ASME Y14.5M-1994 y se conoce como Dimensionamiento geométrico y
tolerancia (GD&T). Como prefacio a una discusión completa de GD&T, primero revisaremos las
mejores prácticas de dimensionamiento.
B.1 DIMENSIONA
DIMENSIONAMIENTO
MIENTO
Para entender el sistema geométrico de dimensionamiento y tolerancia, primero debemos
comprender el método apropiado para acotar o poner cotas en un dibujo. La ubicación de la
dimensión, los símbolos y las convenciones son importantes para el lenguaje común Para
ingenieros
y maquinistas.
siguientes conceptos son esenciales para la comprensión.
Dimensionamiento
de planosLos
técnicos.
B.1.1 Vistas ortográficas
La mayoría de los dibujos técnicos muestran vistas ortográficas del objeto que se representa.
Las vistas ortográficas o principales son dibujos basados en la proyección del objeto. en un
avión La mejor manera de visualizar un dibujo ortográfico es imaginar una "caja de vidrio"
alrededor del objeto, con una proyección del objeto sobre cada superficie de la caja. La caja es
luego se desplegó para dar lugar a las seis vistas principales del dibujo ortográfico: superior,
frontal,
FIGURA B.1 Las seis vistas ortográficas o principales de un objeto. Las vistas ortográficas se
crean proyectando. El objeto en un plano. Esto se puede visualizar imaginando: (a) una "caja de
vidrio" alrededor de un objeto; con (b) una proyección del objeto en cada cara; y luego (c – e) el
despliegue de la caja lleva a las seis vistas: frontal, superior, inferior, derecha Vistas laterales,
izquierdas y traseras. Tenga en cuenta que en la práctica, a menudo necesitamos usar solo las
vistas frontal, superior y derecha para Describe completamente el objeto ya que los otros son
redundantes. Adaptado de Engineering Graphics Essentials con permiso. de K. Plantenberg.
y vistas desde abajo; y vistas lateral derecha, izquierda y trasera (Figura B.1). Se debería notar
que este tipo particular de dibujo ortográfico utiliza una proyección de tercer ángulo en la que el
dibujo se deriva de una imagen proyectada en un plano entre el observador y el Objeto, por lo
que el orden es observador, vista proyectada, objeto. O, dicho de otra manera, en la proyección
del tercer ángulo, la imagen se proyecta en un plano frente al objeto.
FIGURA B.2 Proyecciones de primer y tercer ángulo. La diferencia entre estos dos ortográficos.
las proyecciones se encuentran en la ubicación del plano en el que se proyecta el objeto. En
primer angulo Proyección, el objeto se proyecta en un plano detrás de él. En la proyección del
tercer ángulo, el objeto es proyectado sobre un plano delante de él. Note los diferentes
símbolos utilizados para representar cada dibujo. tipo. Reimpreso de ASME Y14.3-1975 y
ASME Y14.5
Y14.5 1994 (R2004), con permiso de The Socie
Sociedad
dad America
Americana
na de In
Ingenieros
genieros M
Mecánicos.
ecánicos.
Todos los derechos reservados.
En Japón y algunos países europeos, se utiliza un tipo diferente de vista ortográfica: En
la proyección
de primer
ángulo,
el dibujo
deriva deobjeto,
una imagen
proyectada Es
en decir,
un plano
Detrás
del objeto,
para que
el orden
sea se
observador,
vista proyectada.
en
primer ángulo proyección la imagen se proyecta en un plano detrás del objeto. Los dos tipos de
Las vistas ortográficas pueden conducir a dibujos muy diferentes y es importante saber cuáles
Se está utilizando el sistema. La Figura B.2 muestra las vistas en proyecciones de primer y
tercer ángulo, así como como los símbolos utilizados para indicar qué sistema se representa. Es
importante tener en cuenta que los seis No siempre se requieren vistas de la proyección
ortográfica. A menudo podemos definir completamente una Objeto con vistas frontal, superior y
derecha (en proyección de tercer ángulo) o frontal, inferior y Lado derecho (en proyección de
primer ángulo). En algunos casos solo necesitamos las vistas frontal y superior. Eso Es
importante tener en cuenta que las vistas ortográficas se deben presentar como un dibujo, es
decir, tres (o dos) vistas deben estar alineadas según se presentan en la proyección, con
características Alineando en las vistas.
Elegir una vista frontal adecuada para un dibujo ortográfico es esencial para Asegurando
su
correcta
Es porque
mucho esa
másvista
fácilfrontal
averiguar
es lo yque
se está representado
dado
la vistainterpretación.
frontal derecha,
se vequé
primero
Representa
el perfil más
básico y característico del objeto que se está dibujando. Adicionalmente, las vistas frontales
deben ser estables (es decir, pesadas en la parte inferior), y deben tener pocas líneas ocultas
FIGURA B.3 Elección de una vista frontal: (a) vista isométrica del objeto a dibujar; (b) la vista
frontal debe ser elegido para mostrar el perfil más informativo del objeto; (c) La vista frontal
debe ser elegida para que la vista muestre la versión más estable del objeto; (d) Se debe elegir
una vista frontal para minimizar las líneas ocultas de un objeto en otras vistas; y (e) la mejor
elección de puntos de vista para este Objeto: vistas frontal y superior.
Como sea posible. Considere una letra mayúscula "E", como en la Figura B.3. Varias
opciones pobres para vistas frontales de este objeto se muestran, así como varias "mejores"
vistas frontales.
fr ontales.
B.1.2 Dimensionamiento métrico versus pulgada
Las dimensiones métricas y en pulgadas (y así se llaman) se especifican de manera diferente
en el El estándar ASME, que nos permite decir a primera vista qué sistema de unidades se
utiliza en una dibujo. Las dimensiones americanas (pulgadas o pulg.) Se especifican para que
no tengan cero antes de la punto decimal (por ejemplo, .5 pulg.). Además, la dimensión debe
contener el mismo número de Decimales como la tolerancia para esa dimensión. Por ejemplo, si
la tolerancia para un determinado la dimensión es .01 in., la dimensión debe ser .50 in. Las
dimensiones métricas incluyen un cero antes de el punto decimal (por ejemplo, 0.5 m). Una
dimensión métrica no necesita coincidir con el número de Las posiciones decimales con la
tolerancia, y sin punto decimal o cero se incluyen si la dimensión es un numero entero
B.1.3 Tipos de línea
Los dibujos técnicos utilizan varios tipos diferentes de líneas. El peso y el estilo de estas líneas,
Además de su ubicación en los dibujos, se especifican en la norma ASME. Más Los paquetes
CADD incluyen configuraciones para el estándar ASME, para que se coloque las líneas
correctamente
si están
configuradas
correctamente.
Las líneas
de extensión
salen
de un parte y dejar
un espacio
visibleinicialmente
entre la parte
y la línea. Ejemplos
de líneas
de extensión
pueden ser vistos en la Figura B.4; Estas son las líneas verticales desde el mango del
destornillador. Las líneas de dimensión normalmente se rompen para los números y se colocan
separadas por lo menos 10 mm Del objeto sobre el dibujo. Las líneas de dimensión
subsiguientes están separadas por al menos 6 mm. Ejemplos de estas líneas también se
pueden ver en la Figura B.5. Las líneas de guía se utilizan para indicar Superficies y diámetros
de orificios. Deben estar en un ángulo entre 30 y 60, apuntar hacia el centro de un orificio, e
incluye solo una dimensión por línea guía. La vista lateral izquierda. La impresión del
destornillador muestra una línea guía que apunta al diámetro exterior de la pieza; tenga en
cuenta que la flecha apunta directamente al centro del diámetro. Las líneas ocultas son
discontinuas líneas (- - - - - - -) que indican la presencia de una característica que se ve en otra
vista. Oculto
FIGURA B.4 Un dibujo de una hoja de destornillador indica todos los tipos de dimensiones:
básico (indicado por el boxeo de los números); referencia (indicada entre paréntesis); stock
(indicado por STOCK siguiendo la dimensión); y dimensiones de tamaño / ubicación (por
ejemplo, la hoja general longitud, 5.00 in.). Cortesía de R. Erik Spjut.
FIGURA B.5 Las líneas ocultas se indican mediante líneas discontinuas. Se utilizan para
representar una característica en un ver donde no se ve explícitamente esa característica. Por
ejemplo, el agujero que se muestra en la vista frontal es Ubicado por líneas ocultas en la vista
lateral.
las líneas indican la presencia de un agujero en el objeto que se muestra en la Figura B.4. La
vista frontal muestra el agujero; La vista lateral utiliza líneas ocultas para indicar dónde se
encuentra el agujero. Centrar las líneas se utilizan para indicar un cilindro y se representan
mediante el tipo de línea discontinua que se muestra en Figura B.5. La presencia de este tipo
de línea solo indica una característica cilíndrica; el lado La vista que muestra la parte es un
cilindro no es necesaria.
B.1.4 Orientación, espaciado y colocación de dimensiones
La práctica más común es orientar todas las dimensiones de modo que puedan leerse cuando
el dibujo se sostiene horizontalmente También es aceptable utilizar un sistema alineado en el
que las dimensiones están orientadas verticalmente de manera tal que se pueden leer desde la
derecha o de forma horizontal, de forma que puedan leerse desde la parte inferior. Como se
mencionó anteriormente, el mínimo el espaciado entre dimensiones adyacentes se especifica
como 6 mm. La colocación de dimensiones es. También es importante. Las dimensiones deben
apilarse con las dimensiones más cortas situadas más cerca de del objeto y las dimensiones
más largas más allá de ellos. Este sistema evita el cruce de líneas de extensión, minimizando
así la confusión. Las dimensiones también se deben escalonar para que sea más fácil de leer
ellos además, en las vistas de dibujos ortográficos, las cotas se deben colocar entre Las vistas
de dibujos,
es decir,
entre
las vistas
superior,
y entre
la parte
y la derecha
puntos
de vista.
Se debe
especificar
el frontal
tamañoytotal,
la longitud,
la altura
y lafrontal
profundidad.
B.1.5 Tipos de Dimensiones
Es importante distinguir entre dimensiones de tamaño y dimensiones de ubicación. Tamaño las
dimensiones definen el tamaño de las características: altura total, longitud, grosor, diámetro de
un orificio, tamaño de una ranura, y así sucesivamente. Las dimensiones de la ubicación
especifican dónde se encuentra una característica con respecto A otras características o al
borde de un objeto. Las dimensiones de ubicación definen el centro de un agujero o la ubicación
de una ranura, por ejemplo, con respecto al borde de una parte o con respecto a otra
característica La regla general es dimensionar primero las dimensiones del tamaño, luego hacer
Dimensiones de ubicación. Recuerde que tanto el tamaño como las dimensiones de la
ubicación tendrán tolerancias asociado con ellos, un concepto que revisaremos más adelante
en
este capítulo.
de las dimensiones
de tamaño
y ubicación,
hay otros
tipos dey
dimensiones
queAdemás
son importantes:
dimensiones
básicas,
dimensiones
de tres
referencia
dimensiones de stock. La figura B.6 es nun dibujo de una hoja de destornillador, del mismo
destornillador cuyo mango aparece en
FIGURA B.6 Las líneas centrales están indicadas por un tipo diferente de línea discontinua y
describen una línea cilíndrica caracteristicas.
Figura B.5, e ilustra todos estos tipos de dimensiones. (Y por cierto, son los
dimensiones en este dibujo en milímetros o pulgadas?) Primero, la longitud total de la hoja en
La figura B.6 es un ejemplo de las dimensiones de tamaño anteriores. Los números en caja en
el dibujo son dimensiones básicas (por ejemplo, la dimensión .250 desde el extremo de la
cuchilla hasta el orificio en el lado izquierdo del dibujo). Las dimensiones básicas definen la
base para la variación permisible, o la tolerancia, En el sistema geométrico de
dimensionamiento
tolerancia.
En otras
palabras,
la teóricamente
punto exacto
desde
el
extremo de la ycuchilla
desde
el cual
medir definen
la variación
en La ubicación
del agujero.
Volveremos a examinar este concepto en la siguiente sección sobre tolerancia. Las
dimensiones de referencia se indican entre paréntesis, por ejemplo, la dimensión (1.00) en La
hoja del destornillador en la vista superior. Una dimensión de referencia es un punto de
información para El maquinista y no es un requisito. Significa que si la parte ha sido producida
correctamente, la longitud de la hoja debe estar alrededor de 1 pulgada. El último tipo de
dimensión es una dimensión de stock, y se indica escribiendo .25 STOCK en el dibujo. Esto
indica que el material utilizado. porque la parte proviene del fabricante con un tamaño específico
y tolerancia asociada; no se requiere una especificación de tolerancia adicional.
Cada dimensión especificada requiere una tolerancia asociada en un dibujo técnico
Excepto dimensiones básicas, de referencia y de stock. Esto tiene sentido cuando nos damos
cuenta de la Propósito de este tipo de dimensiones. Una nota más importante debe ser hecha:
Cualquier Número en un dibujo técnico que no tiene una tolerancia directamente asociada con
él (por
ejemplo, .50?
todavíadetiene
dibujo. Estas
tolerancias
son
especificadas
En.01),
el bloque
títulouna
detolerancia
un dibujoespecífica
técnico y en
se eldenominan
tolerancias
de
bloque. En la figura B.6 Las tolerancias de bloque pueden verse como .XX? .03. La tolerancia
está determinada por el número de decimales en la dimensión. Esto significa que la longitud
total de la cuchilla de 5,00 tiene una tolerancia de? .03 pulg.
B.1.6 Algunas buenas prácticas de dimensionamien
dimensionamiento
to
Cada uno de los conceptos y tipos de dimensión descritos anteriormente se pueden integrar en
un conjunto de pautas para dimensionar un dibujo técnico. Tres de las reglas más importantes
para las dimensiones son las siguientes:



Acote las dimensiones del tamaño primero, luego ha
haga
ga las dimensiones de la
ubicación.
No doble
dimensión.
un dibujo
ortográfico,
no es necesario
especificar
la
misma
dimensión
dos En
veces.
Por ejemplo,
especificando
la profundidad
de un
objeto a la derecha y las vistas superiores llevan a un desorden innecesario en el
dibujo. No es buen dibujo práctica.
No dimensionar a líneas ocultas. Dimensionar una entidad donde sea visible. Un
agujero para Por ejemplo, debe estar dimensionado en la vista donde sea visible.
Esta es una buena práctica eso lleva a dibujos técnicos más claros.

B.2 TOLERANCIA GEOMÉTRICA
Ahora que hemos cubierto algunos símbolos y reglas de dimensiona
dimensionamiento
miento básico, pasamos a
tolerancia geométrica. Una tolerancia es la variación permisible de una parte. Las tolerancias
son aplicadas a todas las dimensiones de tamaño y ubicación. Se requieren tolerancias porque
nosotros, como ingenieros, necesitan saber cuánto puede variar una pieza de sus
especificaciones antes de que no funciones más larga según lo previsto. La definición de
tolerancias requiere que sepamos y entendamos la Función de una parte dada. Es una buena
práctica especificar las tolerancias solo con la fuerza que necesitamos porque las piezas se
vuelven mucho más caras de fabricar a medida que sus tolerancias se vuelven menor. La
Figura B.7 muestra el costo relativo de mayores tolerancias. Aquí las pistas del eje y el
porcentaje de aumento en el costo de hacer el agujero, y el eje x muestra tanto el tamaño como
el Tolerancias de ubicación en el agujero. (Las tolerancias de ubicación se describirán a
continuación.) Esta figura No solo nos da una idea del aumento en el costo a medida que las
tolerancias se vuelven más estrictas, sino que también nos dice
FIGURA B.7 Costo relativo de fabricación a medida que se reduce la tolerancia de la ubicación
del orificio. El costo Sube significativamente a medida que se prescriben tolerancias más
pequeñas. Además, equipo especial es Requerido para cumplir tolerancias estrictas Reimpreso
con permiso de la documentación técnica. Consultores de Arizona, Inc.
¿Qué tipo de maquinaria se requiere para hacer tal agujero? No es de extrañar que cuanto más
¡Precisamente un agujero que puede hacer, más caro es el equipo!
Todas las dimensiones requieren una tolerancia (a excepción de las básicas, de
referencia o de stock) dimensiones descritas anteriormente). En un dibujo, hay varios lugares
para buscar tolerancia presupuesto:


asociado a una dimensión (+ /-);
en un cuadro de control de característi
características
cas (que describimos a continuación);


en una nota de dibujo; o
en la tolerancia de bloque como valor predeterminado si no se aplica ninguna
otra tolerancia.
Es
posible de
tolerar
cada dimensión
con unaproporciona
tolerancia más
más margen
o menos,
pero la el
sistema
geométrico
dimensionamiento
y tolerancia
de maniobra
para
cada
parte, lo que a su vez conduce al ahorro de costes. El sistema de tolerancia geométrica no solo
tiene en cuenta variaciones en el tamaño de un objeto, pero también variaciones permisibles en
la posición, forma y orientación de las características. Ahora describimos algunos de los
componentes de tolerancia de GD&T sistema.
B.2.1 Las 14 tolerancias geométricas
Hay 14 características especificadas en el estándar ASME Y14.5M-1994 que pueden variar, y
por losuperficie
tanto tienen
unavariar
tolerancia
asociada
B.8).
ejemplo,
podemos
cómo
Una
puede
en cuanto
a la (figura
planitud
o laPor
variación
permitida
enespecificar
la ubicación
de
una superficie agujero. Estas 14 características se clasifican en cinco grupos: forma, perfil,
orientación, ubicación y agotamiento. Estos grupos son algo jerárquicos. Por ejemplo, una
posición la tolerancia es un refinamiento de una tolerancia de orientación, que es un
refinamiento de una forma tolerancia, que es un refinamiento de la tolerancia de tamaño en una
característica. Por ejemplo, si un la pieza rectangular es de .500 .004 pulg. de altura, la altura
mínima es de .496 y la máxima es .504, simplemente basado en las dimensiones del tamaño. Si
cada extremo de la parte se hizo en uno de estos extremos (la parte estaría dentro de la
tolerancia de tamaño), la máxima desarticulación que la superficie superior podría ser .008. Por
lo tanto, si se debe aplicar una tolerancia de plenitud a este parte, debe ser inferior a .008 pulg.
para que tenga sentido.
Las tolerancias de forma se aplican a características individuales, por ejemplo, una superficie en
el caso de rectitud o llanura. Todas las demás tolerancias se aplican a las características
relacionadas.
Por característica
ejemplo, las tolerancias
de orientación
y ubicación
especifican
variación
permisible de una
dada con respecto
a un marco
de referencia.
Por lo la
tanto,
estas
tolerancias requieren la especificación de una referencia. Marco para que sean significativos.
Los marcos de referencia están definidos por datums, que pronto discutiremos más adelante.
Una discusión completa de las 14 tolerancias geométricas está más allá de nuestro
alcance (vea el notas en la sección .4 para una lectura adicional). Por lo tanto, nos centraremos
específicamente en la posición Tolerancias para mostrar cómo se aplican las tolerancias
geométricas.
B.2.2 cuadros de control de características
Los marcos de control de características son dispositivos que se utilizan para especificar la
tolerancia geométrica particular en el
dibujo técnico. Los hemos visto en los dibujos presentados anteriormente. La característica
FIGURA B.8 Las 14 tolerancias geométricas y sus símbolos. Reimpreso de ASME Y14.3-1975 y
ASME Y14.5-199
Y14.5-1994
4 (R2004), con permiso de la American Society of Mechanica
Mechanicall Engineers.
Todos los derechos reservados.
el marco de control está unido a una superficie a través de una línea guía (por ejemplo, la
tolerancia de planitud asociado con la hoja del destornillador en la vista superior de la Figura
B.6); colocado fuera de un línea de extensión desde una superficie (por ejemplo, las tolerancias
de planitud y perpendicularidad asociadas con la punta de la cuchilla en la vista frontal en la
Figura B.6); o asociado con el tamaño dimensión de una característica particular (por ejemplo,
las tolerancias de posición en el orificio en la vista superior de Figura B.6).
El marco de control de características se divide en los tres componentes que se
muestran en Figura B.9.Definiremos las partes de izquierda a derecha. El primer cuadro (1) es
para la geometría. Símbolo característico, que nos dice qué tolerancia se está especificando. En
este caso lo es posición.
La segunda casilla (2) contiene la variación real permitida, o tolerancia con algunos
Modificadores opcionales. En este caso particular, la tolerancia es .014 in. El símbolo de
diámetro en El frente del número indica que la forma de la zona de tolerancia es cilíndrica.
Figura
B.10Una
indica
la diferencia
la presencia
y latolerancia
ausencia de
de un
símbolo
deun
diámetro
en de
la
definición
forma
de zona entre
de tolerancia.
Una
posición
con
símbolo
diámetro significa que la La posición del artículo que se está controlando debe caber dentro de
una zona de tolerancia cilíndrica de un
FIGURA B.9 Un marco de control de características para un objeto que especifica la posición de
ese objeto a un zona de tolerancia cilíndrica de 0.014 pulg. con respecto a un marco de
referencia determinado por las referencias A, B, y C.
Diámetro especificado por la tolerancia. La falta de un símbolo de diámetro indica que la
posición debe caer entre dos planos paralelos; La distancia entre esos planos está definida por
la tolerancia especificada. El modificador de condición del material de tolerancia aparece
después de la tolerancia y específica las condiciones bajo las cuales se aplica esta tolerancia
Condición del material los modificadores se describirán completamente a continuación.
conjunto
de cajas
contiene
laslareferencias
Estos
definen el
marco El
de último
referencia
a partir
de la (3)
cual
se mide
tolerancia. de
Lasreferencia.
referencias
de referencia
aparecen en un determinado orden que indica su importancia relativa. Tenga en cuenta que las
referencias de datos también pueden tener modificadores de la condición del material (descritos
a continuación).
El cuadro de control de características descrito en la Figura B.9 se puede leer de la
siguiente manera, asumiendo que se asocia con la dimensión del tamaño para un agujero: El
agujero tiene una variación permisible en posición tal que el centro del orificio debe encajar
dentro de una zona de tolerancia cilíndrica que es .014 pulg. De diámetro cuando el orificio está
en la condición máxima del material (MMC), con respeto a las referencias A, luego B, luego C.
FIGURA B.10 La forma de la zona de tolerancia depende del tipo de tolerancia que se
especifique y la presencia o ausencia de un símbolo de diámetro antes de la tolerancia en el
cuadro de control de características. Reimpreso con permiso de Technical Documentation
Consultants of Arizona, Inc.
B.2.3 Modificadores de la condición del material
Tres modificadores de condición de material especifican el estado de la característica cuando la
tolerancia es aplicado. Estas son: condición máxima del material, condición mínima del material
(LMC) y independientemente del tamaño de la característica (RFS). Es importante saber en qué
condiciones se encuentra la pieza tolerado, porque el uso de estos modificadores puede llevar a
ahorros de costos sustanciales.
La condición máxima del material es la condición en la cual una característica de tamaño
contiene la cantidad máxima de material (que pesa más) dentro de su tolerancia de tamaño.
MMC es indicado por la letra M encerrada en un círculo, como en la Figura B.9. Para un
agujero, esto significa el diámetro mínimo especificado en la tolerancia de tamaño. Para un eje
cilíndrico, esto significa diámetro máximo especificado por la tolerancia de tamaño. Por ejemplo,
un
agujero
especificado como .500? .005 pulg. De diámetro tendrían un tamaño MMC de .495
pulg.
De diámetro.
La condición menos material, indicada por la letra L encerrada en un círculo, es la
condición en la cual una característica de tamaño contiene la menor cantidad de material (pesa
menos) dentro de su tolerancia de tamaño. El tamaño LMC del agujero es el agujero más
grande dentro del tamaño tolerancia; El tamaño LMC de un eje es el eje más pequeño dentro de
la tolerancia de tamaño. Lo mismo el agujero descrito anteriormente tendría un tamaño de LMC
de .505 pulg.
Independientemente del tamaño de la característica, significa que la tolerancia se aplica
independientemente de la Tamaño de la pieza producida. Se indica por la ausencia de
modificadores MMC o LMC.
¿Por qué querríamos usar estos modificadores? Estos modificadores son
extremadamente útiles en que pueden reducir sustancialmente el costo de fabricación de una
pieza. Ellos toman en cuenta el hecho de que si una pieza se produce en los extremos de su
variación
de tamaño
permitida,
potencial
para másen"espacio
de tamaño
maniobra"
en lasu
colocación
de esa parte.
Por ejemplo,
si unhay
agujero
es producido
su mayor
posible,
posición
puede variar más de lo que lo haría si fuera producido en su tamaño más pequeño posible, y
aún así coincidir con una parte de acoplamiento. El material Los modificadores de condición nos
permiten tener una capacidad de intercambio máxima de piezas. Esto es importante si estamos
tratando de fabricar miles de las mismas piezas, y esperamos todos ellos encajan entre sí sin
especificar tolerancias extremadamente estrictas.
Si se coloca un modificador de condición de material máximo en un marco de control de
características asociado a la tolerancia, esto significa que la tolerancia especificada se aplica
solo en el Tamaño MMC de la característica. La figura B.11 muestra una pieza con dos orificios
controlados por una posición tolerancia. Dado que esta tolerancia se especifica en MMC,
significa que cuando se produce el agujero en su tamaño MMC (agujero más pequeño, .514
pulg. este ejemplo), el centro del agujero debe encajar dentro de una zona de tolerancia
cilíndrica de diámetro .014. Sin embargo, si el agujero se produce más grande que en el tamaño
de MMC, se agrega una tolerancia adicional a la variación de posición permitida. Los la
tolerancia adicional agregada es la diferencia entre el tamaño de MMC del agujero y el real
Tamaño del agujero. Esta tolerancia adicional es para tener en cuenta el hecho de que un
agujero más grande puede variar más y aún se alinean con una parte de apareamiento.
Esencialmente, tiene en cuenta el aditivo. Efectos de la variación de tamaño y variación de
posición.
Ilustramos el uso de un modificador de condición de material mínimo en la Figura B.12. l
lo mismo se muestra un ejemplo, esta vez con la tolerancia especificada en LMC en lugar de
MMC. En esto caso, cuando el agujero se produce en su tamaño más grande, .520, la
tolerancia se especifica como .014. Como el agujero se hace más pequeño, se agrega
tolerancia adicional para permitir que el agujero varíe más en la posición. El modificador LMC se
usa menos
el modificador
MMC pero
útil cuando es
deseable
que ladonde
posición
de un
agujero
másque
grande
debe controlarse
más es
estrechamente,
como
en el caso
se coloca
cerca del borde de una parte.
FIGURA B.11 El modificador de condición de material máximo permite una "tolerancia de
bonificación" adicional si parte se produce en un tamaño distinto de MMC. En este ejemplo, a
medida que el agujero producido se hace más grande, el la variación permisible en su posición
también
se hace
más grande.
Reimpreso con permiso del técnico. Consultores de
Documentación
de Arizona,
Inc.
FIGURA B.12 El modificador de condición de material mínimo aplica la tolerancia en el caso de
material mínimo Condición y permite una tolerancia adicional para las piezas producidas (en el
caso de un agujero) más pequeño que el Tamaño LMC. Este modificador se usa con mucha
menos frecuencia que el modificador MMC y puede ayudar a controle la posición del orificio si el
orificio está ubicado cerca del borde de una pieza. Reimpreso con permiso de Consultores de
Documentación Técnica de Arizona, Inc.
RFS no aprovecha las variaciones de tamaño en la función y especifica lo mismo
Tolerancia para todos los casos. Esta condición se supone si no se usa un modificador de
condición de material en el dibujo, por lo que debemos tener cuidado de no omitir estos
símbolos! RFS se debe utilizar sólo si los requisitos son muy estrictos, ya que la fabricación de
piezas para RFS es mucho más costosa.
Una nota final sobre los modificadores de la condición del material. Estas condiciones
solo pueden ser aplicadas a las características de tamaño. Una característica del tamaño puede
ser un cilindro, una ranura o un agujero, por ejemplo. Los modificadores de la condición del
material no se pueden usar aplicados a las superficies, ya que no hay tamaño asociado a una
superficie. No tendría sentido, por lo tanto, tener una condición material modificador asociado
con una tolerancia en un marco de control de entidad de plenitud aplicado a una superficie.
B.2.4 Datums
Como mencionamos anteriormente, en los datos del sistema GD&T forman el marco de
referencia del cual ubicar las zonas de tolerancia especificadas en los cuadros de control de
características. Algunas definiciones están en orden antes de proceder. Se utiliza un símbolo de
referencia para definir la referencia en el dibujo. Un símbolo de referencia se ve así:
Cualquier letra, excepto I y Q, puede usarse como un símbolo de referencia. Debemos tener
cuidado donde colocamos el símbolo de referencia porque queremos estar seguros de que la
característica correcta es especificado como el dato. Para especificar una superficie como dato,
se puede colocar el símbolo de dato fuera de una línea de extensión o se puede unir
directamente a la superficie misma (Figura B.13). A especifique una característica de tamaño
como dato, el símbolo de dato se puede colocar en línea con el línea de cota para la
característica, o se puede adjuntar directamente a una característica cilíndrica en el ver donde
aparece
como
un de
cilindro.
se la
pueden
adjuntar
deFigura
referencia
característica
marco
control También
asociado con
característica
de símbolos
tamaño (ver
B.14). a la
Una característica de referencia es a lo que se aplica el símbolo de referencia, la
característica real en la parte. Un simulador de referencia es la herramienta de fabricación e
inspección utilizada para simular la referencia durante la producción. Los simuladores pueden
ser una superficie precisa o herramientas precisas para colocar la parte. Las ubicaciones de los
orificios u otras características se determinan a partir del simulador de referencia en lugar de la
superficie irregular o el borde de la parte en sí. El simulador de datum para una superficie es
una superficie sobre la que se puede colocar la pieza, y típicamente está hecha de granito
debido a su superficie lisa libre de irregularidades. El simulador para una característica de
tamaño suele ser un mandril o un vicio que sujeta alrededor de una característica externa.
Entonces, ¿cómo elegimos los datos para una parte en particular? Las consideraciones
deben incluir la función de la pieza, los procesos de fabricación a emplear, los procesos de
inspección que se puede utilizar, y la relación de la parte a otras partes. Para un objeto
rectangular,
tres(consulte
las referencias
referencia
para primero
referirseena eltres
planos
perpendiculares
la FiguradeB.15).
El datodeben
primarioelegirse
(A) aparece
cuadro
de
control de características y debe hacer tres puntos de contacto en esa superficie. Si nuestra
parte rectangular va a encajar a ras con otra parte, el la superficie de contacto más grande debe
elegirse como el dato primario. Los datos principales se crean una superficie plana. El dato
secundario (B) suele ser el lado más largo, o un lado en contacto con una parte de
acoplamiento, y requiere dos puntos de contacto. Este dato crea alineación y estabilidad.
FIGURA B.13 Especificando superficies como características de referencia. El símbolo de
referencia puede ser colocado directamente en la superficie o fuera de una línea de extensión
de la superficie. El símbolo de referencia debe estar separado. a partir de la línea de dimensión.
Cortesía de Elizabeth J. Orwin en SolidWorksTM.
El dato terciario (C) es, entonces, el otro lado de la parte. Este dato requiere un punto de
contacto y evita que la pieza se deslice sobre el punto de referencia B. Para medir la precisión
de un parte para prueba, o para mecanizar un orificio ubicado con respecto a estos datos, la
parte debe primero se colocará en el datum A, se desliza para hacer contacto con el datum B, y
luego se desliza hasta que contacto con el datum C, manteniendo contacto con los datums A y
B.
Para un objeto cilíndrico, se requieren dos referencias de referencia (consulte la Figura
B.16) Una la referencia es la superficie, el otro es el eje determinado por una característica
particular del tamaño. En la figura B.16, el dato primario D es la superficie inferior; establece
una superficie plana con tres puntos de contacto. El dato secundario E se establece por el eje
del cilindro parte. Este eje establece dos planos que bisectan en el eje. Para medir o ubicar
desde este dato, la pieza debe ser contactada por un mandril en tres puntos. Para hacer esta
parte particular, el cilindro se colocaría en una superficie precisa y se agarraría por un mandril
para establecer el Eje, y luego los orificios se ubicarían desde allí.
Muchas partes tienen grandes superficies irregulares que no son superficies planas y no
cilíndricas partes. Para estas partes, no es práctico definir datums como hemos descrito
anteriormente. En estos casos, es permisible identificar datums usando puntos, líneas o áreas
en lugar de una toda superficie. Estos puntos se denominan objetivos de referencia y
especifican dónde la pieza de trabajo hace contacto con el
FIGURA B.14 Especificación de características de tamaño (como orificios o ejes) como
características de referencia. El dato el símbolo puede colocarse en línea con la dimensión del
tamaño de la entidad, colocarse en la misma entidad, o asociado con el cuadro de control de
características. Todos los símbolos de referencia en este dibujo indican el .250 Diámetro
cilíndrico del eje según el dato. Cortesía de Elizabeth J. Orwin en SolidWorksTM.
Utillaje durante la fabricación e inspección. Un objetivo de referencia se indica con una "X" en la
Los dibujos y los símbolos de referencia de referencia se definen en círculos. Desde toda una
superficie no está en contacto, los puntos de contacto suelen estar numerados como "A1", "A2",
etc. La figura B.17 muestra un mango de martillo del diseño de ingeniería introductorio de
Harvey Mudd Por supuesto, con X marcando los objetivos de referencia en esta superficie de
mango de forma irregular. Los se permite entonces que el perfil de la superficie varíe con
respecto a esos puntos.
Una última nota sobre referencias y referencias. Es importante entender que no Todos
los tipos de especificaciones de tolerancia requieren una referencia de referencia. (Recordemos
que mostramos todos de las tolerancias geométricas en la Figura B.8.) Observe que el primer
conjunto de tolerancias es la forma tolerancias y se aplican a características individuales. La
columna en el extremo izquierdo de la figura distingue las tolerancias que se aplican a las
características
individuales
frente aselasaplica
que aseuna
aplican
a características
Por
ejemplo, una tolerancia
de plenitud
superficie:
esa superficierelacionadas
es especificado
para ser plano, pero no es con respecto a cualquier marco de referencia. Podría ser inadecuado
para especificar una referencia de referencia en este caso. Por el contrario, una
perpendicularidad. la tolerancia especifica que alguna característica sea perpendicular a algo;
este algo debe Ser definido por una o más referencias de referencia.
FIGURA B.15 Especificación de datums para una característica rectangular. La función de la
parte es importante para especificar datums. El dato primario se elige generalmente como la
superficie de contacto más grande. Reimpreso de ASME Y14.3-1975 y ASME Y14.5-1994
(R2004), con permiso de The American. Sociedad de Ingenieros Mecánicos. Todos los
derechos reservados.
B.2.5 Tolerancia de posición
Hemos utilizado ejemplos de tolerancia de posición a lo largo de la discusión anterior, y ahora
Hemos utilizado ejemplos de tolerancia de posición a lo largo de la discusión anterior, y ahora
pondremos las piezas juntas usando el ejemplo ilustrativo que se muestra en la Figura B.18. los
La parte representada en este dibujo tiene una tolerancia de posición especificada en el orificio.
El especificado la tolerancia define una zona de tolerancia cilíndrica (observe el símbolo de
diámetro)
.100 in.
In debe
Diámetro
que dentro
se extiende
travésdedetolerancia.
la parte. El
eje que
del orificio
puede
estar inclinado,
pero
encajar
de esaa zona
Dado
se especifica
MMC, esta tolerancia debe cumplirse en MMC sólo, es decir, en el tamaño de agujero más
pequeño. A medida que el agujero se hace más grande, se agrega tolerancia adicional,
haciendo la zona de tolerancia cilíndrica para el eje del orificio más grande a medida que el
orificio se hace más grande. Los el centro teórico del agujero está ubicado a distancias
especificadas de los datums; estas Las distancias especificadas se indican utilizando las
dimensiones básicas (recuadro). Para hacer esta parte, la la pieza de stock se colocaría en una
superficie del simulador de referencia (referencia A), empujada contra la superficie B del
simulador de referencia, y se desliza para hacer contacto con la superficie C del simulador de
referencia. El centro teórico del agujero debería ubicarse a partir de las superficies de los
simuladores
de referencia. B y C utilizando las dimensiones básicas del dibujo. Cualquier dibujo
que
tenga tolerancias.
FIGURA B.16 Especificación de datos para una característica cilíndrica. El dato primario se
elige generalmente como la superficie plana para estabilizar la pieza. El dato secundario es el
eje descrito por el cilíndrico. característica. Reimpreso de ASME Y14.3-1975 y ASME Y14.5
1994 (R2004), con permiso de The Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos. Todos los
derechos reservados.
especificado por un marco de control de características tendrá dimensiones básicas que definen
distancias entre los datos y la posición teórica de la zona de tolerancia.

Sujetadores flotantes: Los sujetadores pasan a través de orificios en dos o más partes y
están sujetado con una tuerca en el otro lado. Los cierres no necesitan entrar en
contacto. con la parte.
FIGURA B.17 Un dibujo del mango del martillo. Tenga en cuenta el uso de objetivos de
referencia (marcados como “X” en el dibujo) en lugar de una característica de datum. Cortesía
de R. Erik Spjut.

Sujetadores fijos: una de las dos (o más) partes involucradas se toca o se ajusta a
presión (fijo) y el otro tiene un orificio de paso. La parte fija fija la ubicación de la cierre.
Un dobl
doble
e cierre fijo
fijo:: aquí a
ambos
mbos orificios son fijos. Esto da tolerancia de posic
posición
ión cero.
en RFS y debe evitarse debido a los gastos.
¿Cómo calculamos la tolerancia de posición de cualquier agujero dado en dos partes que

son
estar de
unidos
juntos?
una
condición
de H)
cierre
determinamos
tamaño
de MMC
el orificio
(el Para
orificio
más
pequeño,
y elflotante,
tamañoprimero
MMC del
sujetador (elelsujetador
más grande, F). los la diferencia entre estos dos números da la cantidad de espacio libre
disponible en el peor de los casos. Escenario, cuando tanto el sujetador como el agujero están
en MMC. La cantidad de tolerancia en este el caso es simplemente esta diferencia, es decir, la
tolerancia TüH F. Para un cierre flotante condición, esta tolerancia se aplica a la posición de los
agujeros en ambas partes. Para un fijo condición de cierre, la tolerancia se calcula de la misma
manera, pero ahora la tolerancia debe se distribuye en las dos partes. La regla de oro es dar
60-70% de lo permitido tolerancia a la parte fija / roscada.
FIGURA
Poniéndolo todo junto: tolerando la posición verdadera. Cortesía de Elizabeth J.
Orwin en B.18
SolidWorksTM.
B.3 ¿CÓMO PUEDO SABER QUE MI PARTE CUMPLE CON LAS ESPECIFICACIONES DE
¿MI DIBUJO?
Todas las piezas fabricadas deben evaluarse para asegurarse de que estén dentro de la
presupuesto. Una máquina de medición de coordenadas (CMM) es un dispositivo que puede
ser programado para examinar una parte específica por su adherencia a las tolerancias
geométricas especificado en los dibujos. A menudo, las empresas invierten en uno de estos
sistemas si son la fabricación de una gran cantidad de piezas similares y necesita saber si cada
pieza cumple con las requisitos La figura B.19 es una fotografía del martillo, descrita en el
documento técnico dibujo en la Figura B.17, montado en el sistema CMM en HMC. Tenga en
cuenta que los puntos en que el herramental hace contacto con el martillo corresponden a los
puntos deherramientas
referencia del
punto de referencia
que vio en en
el dibujo.
utiliza para
calificar
mecanizadas
por el estudiante
HMC, Este
pero sistema
es másseampliamente
utilizado en la industria para el control de calidad de piezas fabricadas.
Hay otra forma, mucho más barata, de evaluar partes que encajan llamada gaging
funcional. Como el nombre sugiere, este método evalúa la función de una parte dada, es decir,
¿encajará una parte con su parte de acoplamiento prevista? Este enfoque ilustra aún más la
Potencia de los modificadores de la condición del material. Para entender el gaging funcional,
nosotros
FIGURA
El en
martillo
descrito
porde
el rubí
dibujo
en la Figura
B.17 la
enpieza
la coordenada
maquina
de
medicion B.19
Tenga
cuenta
la punta
utilizada
para medir
y la superficie
precisa
de granito de la máquina. Tenga en cuenta también que las herramientas utilizadas para sujetar
el martillo mientras se está probando hacen Póngase en contacto con la pieza en las
ubicaciones de destino de referencia especificadas en el dibujo.
Primero debe definir otro término: la condición virtual de una característica dada es el
combinado efecto de la tolerancia de tamaño y la tolerancia geométrica sobre la pieza. Si nos
imaginamos un característica externa, como un eje cilíndrico, la condición virtual es el tamaño
MMC de la eje más la tolerancia geométrica. Es el eje más grande posible con el mayor eje
posible variación en la posición, lo que lo convierte en el peor escenario para el ajuste de la
parte externa en un parte de apareamiento. Para una característica interna, como un agujero, la
condición virtual también es la peor escenario, el tamaño del agujero del mMC (el agujero más
pequeño) menos la tolerancia geométrica. Los Las condiciones virtuales de las dos partes
deben coincidir para garantizar que dos partes, especificadas en diferentes dibujos y fabricados
según
especificaciones,
encajarán.
el laeje
condición
un agujero
en una parte
se corresponde
con la siempre
condición
virtual deSi un
en otravirtual
parte de
destinada
a encajar,
esto
asegurará la máxima intercambiabilidad de las partes. El resultado es poderoso. Esto significa
que todas las piezas que cumplan con las especificaciones de dibujo serán intercambiables, es
decir, las dos partes no necesitan estar hechas específicamente para encajar. Esta claramente
ofrece grandes ahorros en costos en la fabricación de piezas.
Ahora, de vuelta a gaging funcional. La coincidencia de condiciones virtuales nos
permite usar esto manera mucho más barata de evaluar piezas fabricadas. En nuestro ejemplo
de agujero / eje arriba, simplemente podría fabricar una parte con el eje hecho en condiciones
virtuales y luego usar esa parte para evaluar los potencialmente cientos de partes coincidentes.
La parte manufacturada con el orificio a probar simplemente se colocaría sobre el eje en
condiciones virtuales: si el el agujero pasa sobre el eje, la parte es buena; Si no, la parte es
desechada.
B.4 NOTAS
Sección
B.1: Una
descripción
de los conceptos
de dimensionamiento
y tolerancia
se ha basado
en labreve
información
encontrado
en ASME básicos
(1994), TDCA
(1996), Plantenberg
(2010)
y Wilson (2005).