L AS ESPECIFICACIONES Y LAS INCERTIDUMBRES

Una vez se han definido los elementos semánticos fundamentales para la expresión de una especificación, se va a profundizar en el propio concepto de especificación, remarcando su importancia y su evolución.

La actividad de diseñar y desarrollar artefactos mecánicos requiere usualmente del trabajo colaborativo de varias personas, que pueden estar localizadas en lugares muy diferentes, y esta colaboración debe hacerse de forma que el diseño no sufra ninguna degradación ocasionada por problemas de comunicación. Una comunicación en la que son fundamentales las especificaciones geométricas (funcionales, de tolerancias, etc.), pues son las que permiten definir el conjunto de productos diferentes al nominal que pueden responder a las necesidades establecidas y así satisfacer al cliente. Pero el proceso de especificación está sujeto a toda una serie de problemáticas [Costadoat, 2010], entre las que se encuentra la propia expresión de las especificaciones geométricas. La importancia de esto fue la que hizo que aparecieran desde prácticamente el inicio de la era industrial toda una serie de normas específicas de corporaciones industriales, nacionales e internacionales, que con el tiempo han desembocado en la norma GPS, auspiciada por la ISO. Pero las normas establecidas, aunque han sido muy utilizadas, no están exentas de defectos y las lagunas de sus definiciones pueden ocasionar graves confusiones y problemas de mala interpretación. Como consecuencia de ello, y para limitar estos problemas, se han ido definiendo otros medios de expresión y semánticas de símbolos, que en algunos casos se están incorporando en la normativa. Este es el caso del lenguaje Geospelling, que se tratará a continuación en una acepción amplia. La expresión de la especificación a nivel pieza se tratará en mayor profundidad en un apartado específico de este mismo capítulo.

3.2.4.1 E

G

.

Geospelling, que como ya se ha indicado anteriormente ha guiado el desarrollo de este apartado, define una especificación geométrica como (Figura 3.5) “una condición sobre una dimensión definida por una característica sobre unos elementos geométricos identificados por operaciones a partir de un modelo de piel”. Un conjunto de operaciones ordenadas (operador de especificación) que se orientan hacia la evaluación y que permiten poner la condición y deben corresponderse con las del operador de verificación, que es el que describe las operaciones realizadas para controlar en la realidad la especificación. Una condición que define un intervalo dentro del que debe reposar o descansar el valor de la característica de los elementos geométricos. Por lo tanto, si este operador no es una simulación perfecta del de especificación origina una incertidumbre de medida, es decir, genera una duda sobre si realmente el valor medido cumplirá la condición. Las incertidumbres inherentes a los procesos de simulación y especificación se tratarán a continuación, mientras la vinculada a la medida se hará en mayor profundidad con posterioridad, en el último apartado de este capítulo.

Una especificación Condición Dimensión Característica Elementos geométricos Operaciones Es una Sobre una

Definida por una

Sobre unos

Indetificados a partir del Por unas

Modelo de piel

Figura 3.5 Definición de especificación en el lenguaje Geospelling [de Costadoat, 2010].

Pero las características no solo se usan para conocer las propiedades de una pieza, como pudiera suponerse de una lectura rápida, también se utilizan usualmente para identificar las propiedades funcionales, en un sentido amplio, comprendiendo las especificaciones directamente relacionadas con las funciones principales del producto y las resultantes de las funciones técnicas, de las restricciones de fabricación, etc. La especificación de esas características, y en concreto las de nivel de producto, también se pueden realizar con lenguaje Geospelling de GPS, pero las actuales normas aún no proporcionan ninguna significación (semántica) para su uso a este nivel, tal y como se requiere en algunas fases tempranas, como la del análisis funcional técnico. Por eso, en los últimos años han surgido algunas propuestas dirigidas a mejorar esta limitación, como la que propone completar la condición con un cuantificador que traslade la idea de que esta condición debe respetarse en al menos una configuración o en todas las configuraciones del mecanismo [Dantan et ál., 2008]. Según los autores, la ausencia de este cuantificador

genera incertidumbre. Se trata de un ejemplo que indica la aceptación que está teniendo este lenguaje y los desarrollos que está teniendo para expandir su uso a otras tareas vinculadas con el toleranciado geométrico.

En esta misma dirección se pronuncia Charpentier [Charpentier, 2014], que indica que la especificación, que en Geospelling de GPS solo se aplica a los modelos primitivos (modelos de piel), también se puede aplicar a lo largo de toda la modelización (modelos intermedios y modelos de simulación), permitiendo así extender el uso de las especificaciones tanto a las especificaciones que pueden permitir limitar la falta de conocimiento sobre la influencia de las simplificaciones realizadas a lo largo del proceso de modelización (especificación del magisterio en la simplificación), como a la que indique la diferencia que se puede presentar entre dos valores simulados mediante dos modelos consecutivos (especificación de validación de las hipótesis). Una nueva especificación que se fundamenta en asumir que las hipótesis tomadas en el proceso de simplificación (como puede ser la hipótesis de que los defectos de forma de dos planos y los de orientación entre ellos son despreciables para el cálculo de un juego mínimo en el caso de un ajuste chaveta ranura) no deberían alterar en demasía los resultados de la simulación con respecto del comportamiento real.

A la extensión de Geospelling de GPS a modelos de simulación, también hace referencia Costadoat [Costadoat, 2010], que indica que el hecho de que la especificación se apoye sobre el real permite disminuir las incertidumbres de especificación con respecto a otros lenguajes. Sin embargo, como el modelo de piel es una representación que es imposible de tener en la etapas de diseño en las que se aplica la especificación, plantea la necesidad de establecer una definición para la especificación para la simulación a partir de la original: ”una especificación para la simulación es una condición sobre una dimensión definida por una característica sobre los elementos geométricos ideales simulados”. Por lo tanto, Costadoat parece que critica lo que muchas veces se deja entrever: que en el ejercicio de la simulación, integrado en muchos casos en el proceso de especificación, el razonamiento parta del modelo de piel. De ahí que en su investigación, y con el objetivo de validar el modelo para la especificación que propone (GeoSpecif), se haya visto en la necesidad de comparar el modelo de simulación (ideal), que llama modelo geométrico con defectos y que deriva del nominal, con el modelo de geometría de sustitución propuesto por Wirtz [Wirtz, 1991]. El modelo de sustitución es un modelo ideal que deriva del modelo de piel y que, como se verá posteriormente, está muy vinculado al modelado vectorial y a la verificación mediante MMC.

3.2.4.2 L

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En el proceso de modelización del real, por modelos más simples, es necesario despreciar los defectos en alguna medida y, para ello, los diseñadores están forzados a imponer hipótesis, que son generadoras de incertidumbre. Por otra parte, el establecimiento de las características también está sujeto a realizar hipótesis y por lo tanto, también genera incertidumbres. Por eso, la incertidumbre de simulación/especificación depende tanto del operador que conduce al modelo final, definido como el conjunto ordenado de operaciones, como de la forma en que estas operaciones se formulan, utilizando diferentes expresiones y/o algoritmos matemáticos o geométricos (operaciones de determinación de las características). Las hipótesis que generan incertidumbre tienen que ver con despreciar un fenómeno por su poca influencia o por la falta de conocimiento de los diseñadores del fenómeno. Estos últimos son los realmente peligrosos y que deben ser objeto de atención.

De alguna manera, tal y como se intuye del párrafo anterior, se puede decir que todos los elementos presentes en la propia definición Geospelling, operaciones, características, etc., originan en principio incorrecciones o inconcreciones que son fuente de

incertidumbre. Este esquema ya estuvo presente tanto en los trabajos de Srinivasan [Srinivasan, 2001] como en los de la norma ISO [ISO17450-2, 2012], que definieron tres tipos de incertidumbres (Figura 3.11):

 Las incertidumbres de correlación, que provienen de la diferencia entre el operador de especificación considerado y el operador funcional, que es el que establece el conjunto de operaciones que aseguran una correlación perfecta con la función prevista de la pieza o elemento geométrico.

 Las incertidumbres de especificación, inherentes a cómo el operador considerado es aplicado sobre la pieza o elemento geométrico.

 Las incertidumbres de medida, que son la suma de las incertidumbres del método, resultantes de la diferencia entre el operador de especificación y el operador de verificación considerados, y la incertidumbre de la propia realización de la medida (incertidumbre de los medios), proveniente de la divergencia entre las características metrológicas del operador de verificación considerado y las características metrológicas ideales definidas por el operador de verificación perfecto.