Metodos de Diseño Cross

Temas que trata Ia obra:

• Descripci6n de Ia naturaleza del diseiio en ingenieria

• lntroducci6n de modelos y metodos de enfoque creativos y 16gicos

• Exposici6n en detalle de siete poderosos metodos sistematicos rara diseno

Arbol de objetivos Analisis de funciones

Especificaci6n del desempeno Despliegue de Ia funci6n de calidad Diagrama morfol6gico

Objetivos ponderados lngenieria del valor

• Conclusi6n con una muestra de Ia forma de combinar estos metodos en un enfoque e!:itrategico para emplearlos con exito en el diseno de productos.

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Metodos de Diseiio

I I

Metodos de . Diseiio

Estrategias parae/ disefio de productos

Nigel Cross

The

Open University, Milton Keynes, Reina Unido

~LIMUSA WILEY~

VERSION AUTORIZADII EN ESPANoL DE LA OBRA PUBliCAOA EN INGlES CON EL TiTULO:

ENGINEERING DESIGN METHODS

<0 JoHN WoLEY & SoNs, INC. New Yo"'tt, CHicHES>ER,

BRISBANE, SINGAPORE, ToRoNTo AND We.!NHEIM.

COtABORAOOR EN LA TRADUCCION:

FERNANDO ROBERTO P~REZ VAZQUEZ INGENIERO MEcANICO POR L~ EsC\IELA SuPERIOR DE INGE·

toiiERiA Mec.i.NICA v ELECTHICA DEL INSTITUTO PourecN!CO N.o.c!ONIII.. PROFESOR DE INGENIERiA INOUSTRI;,L Y TECNOI.D- GiA INFORMATICA EN UPIICSA. PAOFESOR DE LA MAESTRiA EN CAUDAD EN LA UNIVERSIDAD l.A SIII.LE, MEXICO.

LA PRCSEfo.1'ACI6N Y OISPOStCION EN CON.JUNTO OE

METODOS DE DISENO

EsiRATEGIAS PAI'IA EL DIS!:NO DE r>RO()UCTOS

SON ?ROPIEDAD DEL EDITOR. NINGUN;, PARTE DE ESTA OSRA PUEDE SER REPRODUCID~ 0 Tl'IANSMiTIOt., MEDIANTE NtNGUN SISTEMA 0 METOOO, ELECTROMCO 0 MECANICO (INCLUVENOO EL FOTOCOPtAOO. LA GR~BI<CIOO 0 CU4LOUIER SISTEM'< DE Rr:CUPER,.CI6N Y AUU•CENAMIENlO OE INFORMACION), StN CONSEI<TIMtE!iTO POR ESCRITO OE JOHI> WILEY & SONS, INC.

0ERECHOS RESERVAOOS:

©2002, EDITORIAL UMUSA. S.A. oe C.V.

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SEGUNOA REIMPRESION

HECHO EN MEYICO ISBN 968·18·5302·4

Contenido

Reconocim.ientos ⁷

Introducci6n ⁹

1 La naturaleza del diseno 11

Actividades de diseno ¹¹

Problemas de diseno 20

Habilidad de disefio ²⁶

2 El proceso dkdisei\o ²⁹

Modelos des iptivos 29

Modelos pres ipti.vos 34

Procedimientrs sistema ticos 41

3 Metodos de diseno 43

LQue son los melodos de disefio? ⁴³

Metodos creativos 47

Metodos con marco de referenda l6gico ⁵⁴

4 Clarificaci6n de objetivos 59

El metodo del arbol de objetivos 60 .

Procedimiento 60

Resumen 64

Bjemplos 64

5 Eseablecimiento de funciones 75

El metodo del analisis de funciones 76

Proced im iento 76

Resumen 79

Ejemplos 79

6 Fijaci6n de requerimientos ⁸⁷

El metoda de la especificaci6n del rendimiento 88

Procedirniento 88

6 Contenido

7

8

Resumen Ejemplos

Determinacion de caracteristicas

El metodo del despliegue de la funci6n de calidad Procedim iento

Resumen Ejemplos

Generaci6n de alternativas

El metodo del diagrama morfol6gico Procedimiento

Resumen Ejemplos

9 Evaluaci6n de altemativas El metodo de objetivos ponderados Procedimiento

Resumen Ejemplos

10 Mejora de detalles

El metodo de Ia ingenieria del valor Procedimiento

Resumen Ejemplos

11 Estrategias de diseiio

l.Que es una estrategia de diseno?

Marcos de trabajo para la acci6n

Control de estrategias . , . Ejercicios: Selecci6n de estrategtas y tacticas Lecturas recomendadas y fuentes de consulta ind.ice

91 92 101 102 102 107 108 115 1161

116 118 119 131 132 132 139 140 155 156 156 161 162 175 175 179 181 182 185 187

Reconocimientos

El au tory el editor desean expresar su agradecimiento a las siguien- tes personas, editoriales, organizaciones e institudones par permi- tir Ia repfoducci6n de las figuras: Figura 1: T.A. Thomas, Technical Illustratipn, McGraw-Hill. Figura 2: J. Fenton, Vehicle Body Layout and Analysis, Mechanical Engineering Publications. Figura 3: C.

Moore} Van Nostrand Reinhold. Figura 4: A. Howarth. Figura 8:

M. J . Fr nch, Conceptual Design for Engineers, The Design Council.

Figuras 9, 10, 11: B. Hawkes yR. Abinett, The Engineering Process, Longman. Figuras 14, 23, 32, 33, 37,40, 41, 50, 61, 62, 63: G. Pahl y W. Beitz, Engineering Design, The Design Council/ Springer-Verlag.

Figuras 15,16: VDI-Verlag. Figura 17: L. March, The Architecture of Form, Cambridge University Press. Figura 21: J. C. Jones, Design Methods, John Wiley/ David Fulton. Figura 24: E. Tjalve, A Short Course in Industrial Design, Butterworth. Figura 25: S. Pugh., Total Design, Addison Wesley. Figuras 30,31: E. Krick, An Introduction to Engineering, John Wiley. Figuras 34, 35, 36: V. Hubka, M. M. An- dreasen y W. E. Eder, Practical Studies in Systematic Design, Butter- worth. Figura 42: S. Love, Planning and Creating Successful Engineered Designs, Advanced Professional Development. Figuras 43, 66: U. Pighini, Design Studies, Butterworth. Figuras 44, 67: D. G.

Ullman, The Mechanical Design Process, McGraw-Hill. Figuras 45, 46: R. Ramaswamy y K. Ulrich, Design Theory and Methodology, ASME. Figuras 47, 48: JR. Hauser yD. Oausing, Harvard Business Review. Figura 49: K. W. Norris, Conference on Design Methods, Pergamon. Figuras 51, 52: V. Hubka., Principles of Engineering Design, Butterworth. Figuras 53, 54: K. Ehrlenspiel, ICED frl. Figuras 55, 56: M.

Tovey/ S. Woodward., Design Studies, Butterworth. Figuras 64, 65: M Shahi.n. Design Studies, Butterworth. Figuras 68, 69: T. C. Fowler, Value Analysis in Design, Van Nostrand Reinhold. Figuras 70, 71: Engineering Industry Training Board. Figura 72: A. H. Redford, Design Studies, Butterworth. Figuras 73, 74, 75: The Open University.

lntroducci6n

Este libra ofrece un enfoque estrategico para el diseno de produc- tos. Esta dirigido principalmente a profesores y estudiantes de disefio de ingcnierfa y diseflo industdal. Su principal eruasis esta en el diseno deproductos con un contenido de ingenieria, aunque la mayoria de los principios y enfoques que ensefia se aplican al disefio de toda clase de productos. Trata principalmente de la formulaci6n de problemas y del disefio conceptual y ffsico, mas que del disefio detallado, que es e1 tema de la mayorfa de los textos de ingenier!a. El libra puede utilizarse eficazmcnte en proyectos y ejercicios que requieren el anaJisis y darificaci6n de pro~emas de disefio, asf como la generad6n y evaluad6n de soluciones 1e diseno.

Esta edici6n ha sido revisada y actualizada completamente. Se ha agregado un capftulo sabre el discfio a satisfacci6n dfl cliente, el cual esta basado en tomo al metoda del despliegue de Ia funci6n de calidad, capitulo 7, "Determinacion de caraclcristicas". Tambien se han introduddo muchos ejemplos nuevas sabre Ia aplkaci6n de los metoda~ de disefio en la practica.

La obra se divide en tres partes. Los capitulos dell a) 3 presentan un panorama acerca de Ia naturaleza de la actividad de disefio, ei proceso de disefio y los metodos de disefio en general; el capitulo 1 introduce a los estudiantes a las clases de actividades que nor- malmente emprcnden los dise:Iiadores y describe la naturaleza particular de los problemas de disefio y las habilidades que se requieren para atacarlos. En el capitulo 2 se repasan varios de los modelos del proceso de dise:Iio que se han desarrollado para ayu- dar a los disefiadores a estructurar eJ enfoque que utilicen para el disefio; se sugiere un nuevo modelo lubrido de procedimicntos y de estructura; y plantea la necesidad general de nuevas procedi- mientos en eJ disefio. El capitulo 3 esta enfocado aJ campo de los metodos de diseno; describe varios metodos que ayudan a estimular el pensamiento creative en el disefio y ofrece una introducci6n a los metodos racionales que se presentan en la siguiente parte dellibro.

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10 lntroducci6n

Los capftulos del4 allO constituyen un manual de metodos de diseno (la tactica del diseflo), que se presentan en un formato para un aprendizaje independiente; es dedr, se busca que los estudiantes aprendan los metodos directamente del libro. Los siete capitulos siguen una secuenda estrategica de procedimientos para el proceso del diseilo, instruyendo sobre el em plea de los metod as apropiados dentro de esta estrategia. Cada capitulo presenta un metoda dis- tinto, en un formato estandar de procedimiento paso a paso, un resumen de los pasos y un conjunto de ejemplos practices, conclu- yendo con un ejemplo totalmente desarrollado. Los siete mtHodos incluidos son:

Arbol de objetivos Amllisis de funciones

Especificaci6n del desempeii.o Despliegue de la funci6n de caUdad Diagrama morfologico

Objetivos ponderados Ingenieria del valor

Finalmente, e1 capitulo 11 describe los enfoques estrah~gicos

para el proceso de diseil.o, utilizando la combinaci6n mas apropia- da de metodos creativos y racionales que convengan a1 disenador y a1 proyecto de diseflo. Como un reflejo del enfoque que esta implicito en todo el libra, se hace hincapie en una respuesta de diseilo flexible al problema y en el aseguramiento de un resultado con exito en terminos del diseiio de un buen producto.

A unque esta dirigido principalmente a es tudiantes, ellibro tam- bien es

util

como ^una introducci6n al disefto para aquellos maestros y practicantes de la ingenieria que han descubierto con tristeza 1a carencia de este tema en su formaci6n profesional, y como una guia general en el campo de los metodos de diseno.

1

Actividades de diseno

La naturaleza del diseiio

Los seres humanos siempre han diseiiado casas. Una de sus carac- teristicas basi cases que elaboran una amplia gama de herramientas y otros artefactos para que se adapten a sus propios prop6sitos. A medida que cambian dichos prop6sitos y a medida que las perso- nas reflexionan sabre los aparatos de que disponen, realizan mejo- ras e idean y fabrican dases completamente nuevas de artefactcl El deseo de diseflar casas es, por lo tanto, inherente a los sdes humanos, y "dic;e:fiar" noes alga que siempre se haya considera~o

que necesite o requiera habilidades especiaJes. En las socieda~~s

tradicionaJes, basadas en Ia artesanfa, "disenar" no esta separado realmente de" fabricar''; es ded.tj generalmenteno hay una actividad previa de dibujo o elaboraci6n de mod.elos antes de Ia actividad de fabricaci6n del arte.facto. Por ejemplo, un alfarero hani una olla trabajando directamente con Ia arcilla, sin hacer ning(In bosquejo o dibujo de la olla.

En las sociedades industriales modema.s, sin embargo, las acti- vidades de disefio y fabricaci6n de los artefactos gcneralmente estan bastante separadas. El proceso de fabricar algo no puede iniciarse antes de que se hay a completado el proceso de diseno. En algunos casas -por ejemplo, en Ia industria de Ia electr6nica-el periodo de diseno puede requerir varios aftos, en tanto que el tiempo promedio para la fabricaci6n de cada artefacto individual podria medirse solo en horas 0 minutos.

Quizas una forma de entender esta actividad modema de diseno consiste en comenzar desde el finaL Trabajar hacia atras desde el punta en el que el disefto se ha concluido y Ia fabricaci6n puede comenzar. Si la fabricaci6n no pucde comenzar antes de que el diseilo se haya concluido, entonces por lo menos queda clara lo que el proceso de diseii.o tiene que lograr. Tiene que proporcionar una descripd6n del artefacto que se va a fabricax. En esta descripd6n del diseno, casi nada se deja ala discreci6n de quienes participan en el proceso de fabricad6n del artefacto -se especifican hasta las

12

Comunicaci6n de los diseffos

La naturateza del diseiio dimensiones mas detalladas, las clases de acabados superficiales, los matcriales, sus colores, etc.-.

En cierto sentido, quizas no importe c6mo trabaje el diseflador, siempre y cuando produzca Ia descripcion final del artefacto pro- puesto. Cuando un cliente pi de "un diseito", lo que desea es precisamente la descripd6n. El nucleo de todas las actividades de diseno es llegar a ese punta.

La actividad esenciaJ del disefio, par lo tanto, es la producci6n de una descripcion final del artefacto. Esta debe estar en una forma que sea comprensible para aquellos que fabrkanin el producto. Por esta raz6n, Ia forma de comunicad6n mas ampliamente utilizada es el dibujo. En el caso de un articulo sencillo, como Ia perilla de una puerta, probablemente sea su.ficiente un solo dibujo, pero en el caso de un proyecto mas grande y complicado, como un edilicio complete, la cantidad de dibujos puede rnuy bien llegar a cientos, y para construcciones mas complejas, como plantas de procesos quimicos, aviones o granaes puentes, cntonces son necesarios mi- les de dibujos.

Estos dibujos abarcaran desde descripciones generales -como pianos, elevaciones y dibujos de arreglo general- que dan una

"vision general" del artefacto, hasta las mas espedficas -como secdones y detalles- que propordonan instrucciones precisas acerca de como se va a fabricar el artefacto. Debido a que deben comunicar instrucciones precisas, con poca probabilidad de equi- vocad6n, todos los dibujos estan sujetos a reglas, c6digos y conven- ciones. Estos c6digos cubren aspectos como la forma de distribuir en un dibujo las vistas diferentes de un artefacto relativas entre ellas, como indicar diferentes clases de maleriales y como especificar dimensiones. A prender a leery a elaborar es tos dibujos es una parte importante de Ia formaci6n en el disefio.

Los dibujos contienen anotaciones de informacion adicional. Las dimensiones son una clase de dichas anotadones. Tambien pueden agregarse a los dibujos instrucciones escritas, como notas acerca de los materiales a utilizar (figura 1).

Tambien pod.rian requerirse otras clases de especificaciones, junto con los dibujos. Por ejemplo, a menudo se requiere que el disefiador elabore listas de todas las distintas partes y componentes que conformaran un artefacto completo, y que determine con exactitud las cantidades de cada componente a util:izar. Tambien pueden ser necesarias especificaciones escritas de las normas de trabajo o calidad de manufactura. En ocasiones, si se trata de un

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14

Eva/uaci6n de los disenos

La naturaleza del diseiio artefacto complejo o extraii.o, el diseii.ador elabora una maqueta tridimensional, o un prototipo, a fin de comunicar el diseii.o.

No obstante, sin duda los dibujos son Ia forma

mas

util de cornunicar Ia descripci6n de un artefacto que aun nose ha fabrica- do. Los dibujos son muy buenos para dar una idea de c6mo tiene que ser el artefacto final, y dicha idea es esendal para la persona que tiene que fabricarlo.

En la actualidad, no siempre es una persona la que fabrica el artefacto; algunos artfculos son hechos por maquinas sin interven- d6n directa de un operario. Estas maquinas pueden ser robots bastante complejos, o simplemente maquinas

n:tas

sencillas de control numerico, como tornos o fresadoras. En estes cases, por lo tanto, Ia especificaci6n final de un diseno antes de su manufactura podria no estar en forma de dibujos, sino bajo la forma de una cadena de nu.rneros representados en cinta rna gnetica, o un progra- ma de computadora que controle las acciones de la maquina.

Es posible, por lo tanto, imaginar un proceso de diseii.o en el cual no se eJaboren dibujos para una comunicaci6n final. El diseii.ador podria ser capaz de elaborar un modele a escala o al tamano real del artefacto, y luego podrian tomarse las medidas directamente y transmitirse a maquinas controladas nurnericamente.

En el futuro cercano, sin embargo, todavia se utiJizaran dibujos de varias clases en alguna parte del proceso de diseno. lnduso si la descripci6n final esta en forma de una cadena de nUrneros, el diseii.ador probablemente elaborara dibujos para otros prop6sitos.

Uno de los mas importantes de esos prop6sitos es la verificaci6n o evaluaci6n de las propuestas de diseii.o antes de deddir sabre una versi6n final para manuiactura. La raz6n principal de que el pro- ceso de diseno este separado del proceso de fabricad6n es que las propuestas de nuevos artefactos puedan verificarse antes de en- viarlas a producci6n. En su forma mas sencilla, el procedimiento de verificad6n podria consistir simplemente en asegurarse, por ejemplo, de que los diferentes componentes ajusten entre ellos en el diseno final; este es un intento de prever errores posibles y asegurar que el diseno final pueda trabajarse. Algunos procedimientos de verificaci6n mas complicados podrfan consistir en analizar, por ejemplo, las fuerzas de un diseii.o propuesto para asegurar que cada componente este diseii.ado para resistir las cargas sabre el (figura 2); esto implica un proceso de mejora de un diseii.o para que satisfaga crilerios de resistenda maxima, peso o cos to minima.

Este proceso de refinaci6n suele ser muy complicado y tal vez sea la parte que consuma mas tiempo en el proceso de diseii.o.

Actividades de disefio 15

Suspensl6n Suspensi6n EqfJipaJe

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Figura 2 Evaluac16n: calculo de las fuerzas de corte y mementos flexionantes en Ia carroceria de un autom6vil pequeno

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Imagine, par ejemplo, el disefio de un puente. El disefiador debe proponer primeramente la forma del puente y los materiales de que estara hecho. Para verificar que el puente sea lo sufidentemente fuerte y rigido para las cargas que soportara, el diseii.ador debe analizar Ia estructura para determinar las formas en que se sopor-

10

Generaci6n de disenos

Ld lld\Uidi~Ld Ut::l Ull>t::IIU

tanin las cargas, cuales seran las cargas en cada miembro de Ia estructura, que deformaciones ocurriran, etc. Despues de un pri- mer am1lisis, el disenador podrfa darse cuenta -o par lo menos, sospechar- que cambiando las ubicaciones 0 angulos de algunos micmbros del puente se obtendra una distribua6n mas efiaente de cargas a Jo largo de toda Ia estructura. Pero estos cambios signifi- caran que toda Ia estructura tendra que ser analizada nuevamente y que las cargas deberan recalcularse.

En estas situacioncs, puede scr facil que eJ diseilador quede atrapado en un ado ilerati\·o de toma de deasiones, en el que las mejoras en una parte del diseilo conduzcan a ajustes en otras partes, que a su vez conduzcan a problemas en otra parte mas.

Estos problemas podrfan significar que Ia primera mejora no sea factible. Esta iteraci6n es una caractcristica com(m en el diseno. No obstante, a pesar de estas frustraaones potendales, este proceso de refinaci6n es una parte clave del diseii.o. Consiste, en primer Iugar, en analizar un diseilo propuesto, y para esto, el diseilador necesita aplicar una amplia gama de conodmientos de ingenieria u otros conocimientos. En muchos casas, para realizar estos analisis se recurre a especialistas con un conocimiento mas experlo. Luego, en segundo Iugar, se evaluan los resultados del analisis contra los criterios de d iseno -lesta el diseilo dentrj de los If mites de costas?, Ltiene sufidente espacio dentro de el?, Lsatisface los requisilos minimos de resistencia?, Lutiliza demasi do combustible?, etc.-.

En algunos casos, dichos criterios estan filados por reglamcntacw- nes gubernamenlales o por nom1as industriales; otros criterios los establece el cliente.

Muchos de los analisis corresponden a calculos numericos y, por lo tanto, es posible imaginarse que no lleguen a necesitarse dibujos.

Sin embargo, los especialistas a los que se recurre para anali7.ar dertos aspectos del diseilo con toda seguridad solicitaran un dibujo - u otro modelo del diseii.o- antes de que puedan comen- zar a trabajar. Una visualizaci6n del diseJio propuesto tambien puede ser importante para que el cliente y el diseilador puedan evaluar aspectos como apariencia, forma y color.

Par supuesto, antes de poder llevar a cabo estos analisis y evaluaciones, el diseilador debe generar primeramente una propuesta de diseilo. Esto se considera como Ia parte misteriosa y creativa del diseno -el cliente hace lo que muy bien podria ser un plantearniento muy breve de requerimientos, y el diseilador responde (despues de un tiempo adecuado) con una propuesta de diseno, como si Ia sacara de Ia nada-. En realidad, el proceso es menos "magi co" de lo que parece.

Actividades de disefio

Figura 3 Generaci6n:

bosquejos iniciales del diseno de una casa pequena por el arquitecto Charles Moore

1/

En Ia mayorfa de lo~ casas, por ejemplo, se le pide al diseilador que trabaje sabre algo similar a lo que ya ha hecho antes y, en consecuencia, cuenta con un repertorio de ideac; previas de d~seii.o

a las cuales puede recurrir. En algunos casas, s6lo se reqlllcren modificaciones menores a un diseilo previa.

No obstante, hay a! go misterioso en Ia habilidad de proponer un diseno para un artefacto nuevo -o incluso simplemente para

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18

Exploraci6n de los disefios

La naturaleza del disefio modificarlo-. Quizas es tan misterioso como la habilidad humana para expresar una nueva frase, ya sea completamente nueva, o simplemente una rnodificaci6n de una que se ha escuchado, leido o dicho con anterioridad.

Esta habilidad para diseiiar depende, en parte, de ser capaz de visualizar algo internamente, "en Ia imaginad6n", pero qulzas depende aun mas de ser capaz de hacer visualizadones extemas.

Como ya se anot6, los dibujos son una caracteristica clave del proceso de diseiio. En esta etapa temprana del proceso, los dibujos que hace el disenador generalmente no pretend en ser una comuni- caci6n para nadie. En esencia, son comunicaciones paia uno mismo -una especie de pensarnientos en voz alta-. Como lo muestra el ejemplo de los primeros bosquejos conceptuales para el diseno de una casa (figura 3), en esta etapa el diseiiador esta pensando en muchos aspectos juntos, como el plano, la elevaci6n, secci6n, es- tructura, dimensiones modulares, materiales, apariencia, forma general y funci6n.

AI inicio del proceso de diseiio, el disenador generalmente se enfrenta a un problema definido en forma muy deficiente; aun asf, tiene que llegar a una soluci6n bien definida. Si uno piensa en el problema como un territorio, entonces es un territorio en gran medida inexplorado y del que no existen mapas, iy quizas en ciertos lugares es imaginario! Como lo ha sugerido

J.

C. Jones, y como se examinara en el capitulo 11, es entonces apropiado pensar en el diseiiador como un explorador, qui en busca el "tesoro ente- rrado" de un concepto satisfactorio de soluci6n.

De Ia misma manera, si uno piensa en todas las soluciones potenciales como si ocuparan una espede de espacio de solu- ciones, entonces dicho espacio, tambien, esta relativamente indefinido - y tal vez sea infinito-. Las dificultades del dise- fiador son, por lo tanto, de dos ti.pos: ent~nder el problema y encontrar una solud6n.

Estos dos aspectos complementarios del diseiio -problema y soluci6n- ti.ene.n que desarrollarse simul taneamente. El disenador hace una propuesta de solud6n y la utiliza para que le ayude a en tender cual es "realmente'' el problema y c6mo podrfan ser las soluciones apropiadas. Las mismas primeras conceptualizadones y representaciones del problema y su soluci6n son, por lo tanto, crfticas para las clases de busquedas y de otros procedimientos que seguiran y, en consecuencia, para la soluci6n final que se disefiara.

La explorad6n del problema y Ia soluci6n de diseiio tambien se realiza mediante un primer bosquejo de ideas tentativas. Esto es

Activldades de disefio

Figura 4 Exploraci6n: ejemplo de problema y soluci6n explorados conjuntamente para el "Africar", un autom6vi1 sencillo, pero robusto, adecuado para las condiciones de los paises en desarrollo

19 necesario debido a que normalmente no existe una forma de gene- rar en forma directa una soluci6n "6ptima" a partir de la informa- d6n proporcionada en el planteamiento del diseiio. A parte de1 heche de que el planteamiento del cliente suele ser bastante vago, existi:ra una ampl.ia gama de criterios a satisfacer, y probablemente no exista un objetivo Unico que deba satisfacerse por encima de todos los demas (figura 4).

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20

Problemas de diseno

La naturaleza del disefio Los problemas de diseflo normalmente e originan como alguna forma de planteamiento que alguicn -el clienle o Ia gerenda de Ia compaflfa- presenta al diseflador. Estos planteamientos de proble- mas --que normal mente se denominan "resumen" o "plantea- miento" del diseno- pueden variar ampliamenle en forma y conlenido. En un extrema, podrian ser algo pareddo a las dedara- ciones hechas por el presidente Kennedy en 1961, que fijaban una meta para los Estados Unidos, "antes de que termine Ia decada, aterrizar un hombre en Ia Luna y traerlo de regreso sano y salvo".

En este caso,la meta se habia fijado, pero los medios para alcanzarla eran muy indertos. La (mica restricci6n en el "planteamiento" era una que tenfa que ver con el tiempo -"antes de que termine Ia decada" - . A los disefladores se le dio un problema completa- mente nuevo, una meta fija, una sola restricci6n, y enormes recur- sos de dinero, materiales y personal. iEsta es una situaci6n muy poco usual para los disefladoresl

En el otro extrema se tiene el ejemplo del planteamiento presen- tado al disenador industrial Eric Taylor, para desarrollar un par mejorado de tenazas que se utilizaban en un cuarto oscuro. Seg1ln Taylor, el plantcamiento se origin6 en una conversaci6n casual con e1 director adm.inistrativo de Ia campania, quien Je dijo, "Eric, anoche estaba utilizando estas tenazas. Todo el tiempo se me resbalaban a Ia bandeja. Creo que podriamos hacer algo mejor". En este caso, el planteamiento implicaba una modificad6n del disei'lo de un producto existcnte, la meta era bastante vaga -"que nose resbalen a la bandeja"- y los recursos a disposici6n del discflador debieron haber sido muy limitados para un producto de tan bajo cos to.

La clase normal de planteamicntos de diseflo caera en alguna parte entre estos dos extremos. Un ejemplo tfpico podrfa ser el planteamiento que el departamento de planeaci6n presenta al departamento de disefio de una campania fabricante de accesorios de plomerfa, el cual se muestra en Ia siguiente pagina. Se refiere a una Have mezcladora, de tipo domeslico, para agua caliente y fria que pueda operarse con una mano.

Lo que tienen en comun estos tres ejemplos de problemas de diseflo, es que establecen una meta, algunas restricciones dentro de las cuales debe alcanzarse la meta y algunos criterios con los cuales pueda reconocerse una soluci6n 6ptima. Nose cspecifica cual sera Ia soluci6n y, con base en el planteamiento del problema, no hay una forma segura de proceder hacia un planteamiento de la solu- ci6n-excepto "disenando" - . A diferendadealgunasotras clases de problemas, Ia persona que plantea el problema no conoce cual es "Ia respuesta" -pero Ia reconocera cuando Ia vea-.

Problemas de disefio

I

Problemas mal definidos

Llave mezdadora de agua operada con una mano

Requcrimiento: Have domestica mezcladora de agua, operada con una mano, con las siguientes caracterfsticas:

Capacidad Presi6n maxima Presi6n normal

Temperatura del agua caliente Tamaflo de la conexi6n

10 V min 6bar 2 bar 60°C 10mm

Debe ponerse atenci6n ala apariencia. Lamarca comcrcial de Ia campania debe exhibirse de manera que resalte. El producto ter- minado debe comercializarse en dos aflos. Lo costas de fabrica- ci6n no deben ser superiores a 30 marcos alemanes por pieza, a una tasa de producci6n de 3000 Haves al mes.

lnduso esta Ultima afirmaci6n no siemprc es cierta; en ocasiones, los dientes no "reconocen" la soluci6n de disefio cuando la ven. Un ejemplo famoso de los principios de la arquiteclura modema es el de la "Casa Tugendhat" en Alcmania, disenada en Ia decada de 1920 par Mics van dcr Rohe. A parentemente, cl cliente se habfa dirigido al arquitecto dcspu(>s de ver algunas de las casas relativa- mente mas convencionales que el habfa discnado. Seg1Jn van der Rohe, cuando mostr6 el sorprendente y nuevo diseiio al clicnte,

"este no estaba muy conlcnto al principia. Pero despues fumamos unos buenos puros, ... tomamos algunos vasos de buen vi no del Rhin, ... y luego empez6 a gustarle mucho".

En consecuencia, la soluci6n que genera el diseflador puedc ser algo que el cliente "nunca haya imaginado que pudiera ser posi- ble", o tal vez, "nunca se habia dado cucnta de lo que queria".

lncluso un planteamiento bastante predso de un problema no da idea acerca de cual debe ser una soluci6n. Es esta incertidumbre Ia que hace del diseflo una actividad desafiante.

Las dases de problemas que cnfrentan los disefiadores sc conside- ran "mal definidos" o "mal estructurados", a diferencia de los problemas bien definidos o bien estructurados como los de un juego de ajedrez, los crucigramas o calculos normales. Los proble- mas bien definidos tienen una meta clara, una respuesta correcta y reglas o formas conoddas de proceder que generanin una respucs- ta. Las caracterfsticas de los problemas mal dcfinidos pueden resu- rnirse como sigue:

22 La naturaleza del disefio 1. No existe una Jonnulaci6n definitiva del problema

Cuando el problema se plantea inidalmente, las metas general- mente son vagas y se desconocen muchas restricciones y criterios.

El contexto del problema es complejo y confuso y no se entiende bien. En el curso de la solud6n del problema, pueden establecerse formuladones temporales del problema, pero estas son inestables y pueden cambiar a medida que se dispone de mas informaci6n.

2. Cualquier fonnulacwn de un problema puede contener inconsistencias Es poco probable que el problema sea internamente consisten- te; en Ia soluci6n deberan resolverse muchos conflictos e incon- sistencias. Es frecuente que las inconsistencias surjan s6lo en el proceso de soluci6n del problema.

3. Las Jormulaciones del problema dependen de la soluci6n

Algunas formas de formulaci6n del problema dependen de las formas de resolverlo; es dificil formular un planteamiento de un probl!a sin hacer referenda implicita o expllcitamente a un conce o de soluci6n. La forma en que se concibe Ia soluci6n influye en a forma en que se concibe el problema.

4. La prop testa de soluciones es una forma de en tender el problema Muchas suposidones acerca del problema y

areas

de incertidumbre especificas, pueden saltar a Ia vista solo mediante la propuesta de conceptos de soluci6n. Muchas restricciones y criterios surgen como resultado de la evaluaci6n de propuestas de soluci6n.

5. No existe una soluci6n definitiva al problema

Diferentes soluciones pueden ser respuestas igualmente v<ilidas al problema inicial. No existe una evaluaci6n objetiva de verdadero o falso de una soluci6n; mas bien, las soluciones se evaluan como buenas o malas, apropiadas o inapropiadas.

Se reconoce ampliamente que los problemas de diseiio son problemas mal definidos. Generalmente es posible dar algunos pasos para mejorar Ia definici6n inicial del problema, cuestionando al cliente, recopilando datos, realizando investigaci6n, etc. Tam- bien existen algunos procedimientos y tecnicas racionales que pueden aplicarse para ayudar a resolver problemas mal definidos.

Sin embargo, el enfoque traditional del diseiiador, como se sugiri6 en algunos de los planteamientos acerca de problemas mal defini- dos que se presentaron anteriormente, consiste en tratar de mover- se con bastante rapidez hacia una solud6n potencial, o un conjunto de soluciones potenciales, y utilizarlas como un medio para definir y entender a (in mas el problema.

Problemas de disefio

Estructura del problema

Figura 5 Estructura de un problema en un diseno habitacional

23 Sin embargo, aun cuando el diseflador haya avanzado bastante en Ia definicion de una solud6n, todavfa pueden aparecer dificultades en la estructura del problema. En particular, puede encontrarse que algunas soluciones secundarias estan interconectadas, en formas que implican una estructura "perjudidal" para el problema; por ejemplo, una soluci6nsecundaria que resuelve un problema secun- dario particular puede crear conflictos irreconciliables con otros problemas secundarios.

U n ejem plo de esta estructura "perjudicial" del problema se encon- tr6 en un estudio de diseiio de viviendas realizado por Luckman. Los arquitectos identificaron cinco areas--de decision, o problemas se- cundarios, relacionados con las direcciones del claro de las vigas del techo y del primer piso, y Ia provisi6n de muros de contenci6n y de no contenci6n y muros divisorios o tabiques en los niveles de Ia planta baja y el primer piso. Tomar una decisi6n en una area (por ejemplo, direcci6n del claro del techo) tenia implicaciones para los tabiques del primer pi soy, en consecuencia, para los muros diviso- rios de Ia planta baja, lo cual tenia implicaciones para La direcci6n del clara de las vigas del primer piso y, en consecuencia, sobre cuales de los muros exteriores tenian que diseiiarse para ser de contenci6n.

Esto tenia implicaciones no s6lo para el diseno de las elevaciones de los muros exteriores, sino tambien para la direcci6n del claro del techo; debido a esto, daban vuelta en circulo hasta la primer area

Drenaje

Primer piso (materiales)

Techo

Techo

(materiales de revesti miento)

(direcci6n del claro)

Tabiques de Ia parte central Primer piso

Tabiques de Ia parte central Planta baJa

24

Estrategias para Ia soluci6n de

problemas

La naturaleza del diseno de decisi6n. La estructura de este problema se muestra mediante un diagrama en lafigura 5, queilustra Ia naturalcza ddica que con cierta frecuencia se encuentra en los problemas de disefto.

Como parte del estudio de investigaci6n, se separaron las opcio- nes individuales de soluciones secundarias en cada area de deci- si6n y se identificaron los pares de opciones incompatibles. Con este enfoque, fue posib1e enumerar todas las soluciones factibles (es decir, conjuntos de opciones que no contenian pares incompa- tibles). Se encontr6 que habia ocho soluciones factibles, y los costas relatives de cada una de elias podr!an indicar cual serf ala soluci6n mas barata.

Este ejemplo muestra que a veces puede aplicarse un enfo- que riguroso aun cuando el problema parezca estar mal defi- nido y la estructura del problema sea perjudicial. Esto apoya en cierta forma a quienes afirman que los problemas de diseii.o no siempre estan tan mal definidos o mal estructurados como pu- dieran parecer. En particular, Simon ha afirmado que no existe un lfmite muy clara entre problemas "mal estructurados" y

"bien estructurados", y que los problemas que han sido con- siderados como "mal estructurados" pucden, en ocasiones, mediante una investigaci6n y anaUsis, reformularse como pro- blemas "bien estructurados". Si~embargo, Ia investigaci6n acerca del comportamiento de lo disenadores ha demostrado que estos tratan a un problema ado como si estuviera mal estructurado, incluso cuando se p >senta como un problema bien estructurado, con la finalidad de poder crear alga innovador.

La investigaci6n· tambien ha demostrado que los diseii.adores tratan de evitar dar vueltas en torno a los ciclos perjudiciales de decision de los problemas de diseii.o, con Ja toma de decisiones estrategicas de alto nivel acerca de las opciones de soluci6n.

Habiendo identificado un numero de opciones, el disenador selecciona la que parece ser la mejor para investigarla a un nivel mas detallado; como ya se mencion6, par Ia general son evidentes varias opciones, y nuevamente se elige la mejor. Este resultado es lo que se conoce como un "arbol de decisiones", en donde se abren mas y mas ramas a partir de cad a pun to de decisi6n. En Ja fi..gura 6 se muestra un ejemplo, basado en un estudio realizado por Mar- ples, de un problema del disefio de una valvula para un reactor nuclear. De los diez arreglos diferentes identificados para Ia valvu- la, uno fue seleccionado para un mayor desarrollo. Esto gener6 varies problemas secundarios, cada uno de los cuales ten1a posibili- dades desoluci6naltemativas; seseleccion61a mejor, y asi se continu6.

Problemas ae a1seno

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26

Habilidad de diseno

La naturaleza del diseno Este enfoque jenrrquico "de arriba hada abajo" en el disefto es bastante comtl.n, aunque a veces se utiliza un enfoque "de abajo hada arriba", comenzando con los detalles del nivel mas bajo y avanzando hasta un concepto de solud6n global completo. El enfoque del arbol de dedsiones implica quizas que e1 resultado es el mejor disefto posible, ya que se seleccionan las mejores opciones en cada nivel. Sin embargo, una decisi6n en cualquier nivel particular puede muy bien result':'r ser sub6ptima a la luz de opciones subsecuentes disponibles en los otros niveles. Por esta raz6n, es necesario regresar con cierta frecuencia hacia arriba y hacia abajo en los niveles de jerarquia del arbol de dedsiones.

El mundo esta lleno de herramientas, utensilios, maquinas, edifi- dos, muebles, vestidos y muchas otras casas que los seres humanos aparentemente necesitan o desean para tener una vida mejor. De hecho, cada cosa que esta alred.edor que noes una pieza sendlla de!

naturaleza, ha sido diseflada por alguien. Incluso una hoja de pap en blanco ha sido objeto de decisiones de disefto en cuanto a tamano, color, densidad, opacidad, absorbenda, etc.

Aun cuando se llevan a cabo muchas actividades de diseii.o el mundo, la forma en que las personas disenan noes muy bien comprendida realmente. Hasta hace poco, la habilidad de disefio habia sido considerada como algo que mucha gente posee, y para lo cual pocas personas tienen un talento particular. Sin embargo, ahara existe un credente conjunto de conocimientos acerca de la naturaleza del diseito, de 1a habilidad para el diseno y como desarrollarla, asi como del proceso de diseno y como mejorarlo.

Cuando se les pide a los diseiiadores que describan sus habih- dades y que expliquen como trabajan, surgen algunos temas comu- nes. Uno de estos es la importancia de la ere a ti vidad y la "intuici6n"

en el disefto -incluso en el disefto de ingenieria-. Par ejemplo, el disenador de ingenierfa Jack Howe ha dicho:

Creo en La intuici6n. Considero que es la diferencia entre un disenador y un ingeniero ... Yo dis tin go entre los ingenieros y los disenadores de ingenieria ... Un diseiiador de ingenieria es sen- cillamente tan creativo como cualquier otro tipo de diseftadoL Comentarios muy similares han sido hechos por el diseiiador industrial Richard Stevens:

Una gran cantidad del diseno de ingenierla es intuitivo, basado en el pensamiento subjetivo. Sin embargo, un ingeniero no se conforma con esto. Un ingeniero desea probar; probar y medir.

As( es como ha sido formado y no esta contento si no puede

Habilidad de diseno

Pensamiento en e/

diseiio

27 probar algo. Por otra parte, un diseiiador industrial, con su forrnaci6n en la escuela de artes, esta totalmente confonne ha- ciendo juicios que son intuitivos.

Otro tema que surge de los comentarios de los propios diseii.adores se basa en el reconocimiento de que los problemas y las soludones en el diseri.o estan estrechamente entretejidos; que "Ia solud6n" no es siempre una respuesta directa al "problema". Por ejemplo, el disenador de muebles Geoffrey Harcourt hizo el siguiente comen- tario acerca de sus diseftos creativos:

De hecho, La soluci6n a Ia que llegue no era en absoluto una soluci6n al problema. Nunca Ia vi como tal ... Pero cuandola silla fue ensamblada, resolvi6 el problema en una forma bastante aceptable, pero desde otro angulo y desde un punto de vista completamente diferente.

Un tercer tema comun que surge es la necesidad de emplear bosquejos, dibujos o modelos de varias clases como una forma de explorar el problema y la soluci6n de manera conjunta, y simple- mente avanzar cuando uno se enfrenta con la complejidad del dise.fio. Porejemplo,Jack Howehadichoquecuandonoesta seguro de c6mo proceder:

Dibujo algo. Incluso si es "alocado", lo dibujo. El acto de ctibujar parece clarificar mis pensamientos.

Dadas estas ideas acerca de la naturaleza del disefio, noes sorpren- dente que el diseftador de ingenieria Ted Happold comente:

Yo tengo, tal vez, un talento real; y es que no me importa en absoluto vi vir en ellirea de la total incertidwnbre.

Las citas anteriores estan tomadas de entrevistas realizadas por Davies a varios diseiladores eminentes. Sus comentarios apoyan algunas de las hip6tesis que han surgido de estudios mas objetivos de la observaci6n de disenadores trabajando, y otras investigacio- nes que han sido realizadas sabre la naturaleza del dise:iio.

Algunas de estas investigaciones apoyan el punto de vista de que los diseftadores tienen una forma de pensar y trabajar de na turaleza "dise:iiadora".

Una investigaci6n realizada por Lawson compar6las formas en que los disenadores (en este caso, arquitectos) y los cientificos resolvie- ron el mismo problema. Los cientificos tendian a utilizar Ia estrate- gia de tralar sistematicamente de entender el problema, a fin de buscar reglas subyacentes que les permitieran generar una solud6n 6ptima. En contraste, los disenadores tendian a hacer exploradones inidales y sugerir luego una variedad de soludones posibles hasta

LV La naturaleza del d1seno

encontr.~ una buena? satisfactoria. La evidencia de los experimen- tos sugm6 que los etenhficos resuelven los problemas mediante anal~sis, e~ tan_to que_ los disenadores resuelven los problemas med1ante smtes1s; los oentificos emplean estrategias "enfocadas al problema" y los disetiadores utilizan estrategias "enfocadas a Ia soluci6n".

. L~s estrategias para soluci6n de problemas utilizadas par los disenadores, probablemente reflejan Ia naturaleza de los proble- mas que enfrentan par lo regular. Estos problemas no se poe- den plantear de manera suficientemente explfcita para que e puedan plan tear soluciones a partir de ellos. El disetiador debe tamar Ia inidativa para encontrar un pun to de inido y sugerir areas tentativas de solud6n. La "soluci6n" y el "problema" se desarro- llan entonces en paralelo, conduciendo a una redefinici6n creativa del problema, o a una soluci6n que se encuentra fuera de los If mites de lo que se suponfa era posible.

Las estrategias enfocadas a la soluci6n de los diseiiadores son quizas la mejor forma de abordar los problemas de diseiio, que por naturaleza son mal definidos. A fin de resolver la incertidumbre de los problemas mal definidos, el diseiiador debe tener Ia autocon- fianza para definir, redefinir y cambiar el problema como se da, a la luz de las soluciones que surgen en el mismo proceso del disetio.

La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos ina tiene alma de disc:tiador!

Modelos descriptivos

El proceso de diseiio

Ha habido muchos intentos de elaborar rnapas o rnodelos del proceso de diseno. Algunos de estos modelos simplemente descri- ben las secuencias de actividades que ocurren tfpicamente en el diseiio; otros modelos intentan prescribir un patr6n mejor o mas apropiado de actividades.

Los modelos descriptivos del proceso de disetio generalmente hacen enfasis en la importancia de generar un concepto de soluci6n en una etapa temprana del proceso, reflejando de esta manera la naturaleza "enfocada a la soluci6n" del pensamiento en el diseno.

Esta "conjetura" de solud6n inicial se somete despues a analisis, evaluaci6n, refinamiento y desarrollo. En ocasiones, por supuesto, cl ancilisis y Ia evaluaci6n muestran fall as fundamentales en Ia conje- tura inicial y esta tieneque abandonar::.e, generarse un nuevo concepto y volver a comenzar el cido. El proceso cs heuristico: emplear Ia e>..'J'eriencia previa, guias generales y "reglas pr<kticas" que Bevan a lo que el disenador espera que sea la direcci6n correcta, pero sin ninguna garantfa absoluta de ex ito.

En el capitulo 1, se desarro1l6 un modelo descriptive sendllo para cl proceso de diseflo, basado en las actividades esenciales que realiza el disetiador. El punta culminante del proceso es la connmi- caci6n de un dJsetio, listo para su fabricaci6n. Pre'l.'iamcnte a esto, la propuesta de disetio se somete a una evaluaci6n companindola con las metas, las re::.tricciones y los criterios del planteamiento del diseno. La propuesta misma surge de la generaci6n de un concepto par parte del disenador, generalmente despues de algona explora- ci6n inicial del espacio del problema mal definido. A I colocar estos cuatro tipos de actividades en su secuencia natural, se tiene un modelo sencillo de cuatro etapas del proceso de disetio: explora- ci6n, generaci6n, evaluaci6n, comunicad6n.

Este sendllo modelo se muestra en el diagrama de Ia figura 7. Si se supone que Ia etapa de evaluaci6n no siempre conduce directa- mente a Ia comunicaci6n de un diseno final, sino que, en ocasioncs,

30

Figura 7 Un modelo sencillo de cuatro etapas del proceso de disefio

Modelos descriptrvos

debe elegirse un concepto nuevo y mas satisfactorio, se muestra un dclo iterative de retroalimentad6n desde la etapa de evaluaci6n hasta la etapa de generaci6n.

Los modelos del proceso de diseilO se elaboran bajo esta forma de diagrama de flujo, con el desarrollo del diseiio procediendo de una etapa a Ia siguiente, pero con ciclos de retroalimentaci6n quem uestren las vueltas iterativas a eta pas previas que frecuentemente son necesa- rias. Por ejemplo, French desarrollo un modele mas detallado del proceso de diseno, que se muestra en la figura 8, basado en las siguientes actividades:

Analisis del problema Diseflo conceptual Dar fo~a a los esquemas Desarrollo de detalles

En el diagrama, los drculos representan las etapas o resultados alcanzados y los rectangulos representan acti.vidades o trabajo en curso.

El proceso comienza con un planteamiento inicial de una "nece- sidad", y la primera actividad de diseflo es el" an<Hisis del proble- ma". French sugiere que:

El analisis del problema es una parte pequefla pero importante del proceso global. El resultado es un planteantiento del proble- ma, ^y este puede tener tres elementos,

El proceso de diseno

Figura 8 Modelo de French del proceso de disefio

31

1. Un planteamiento del propio problema de diseno.

2. I:-as limitado~es que ~e_imponen a Ia soluci6n, por ejemplo, c6digos de practica, reqwsttos estatutarios, normas de los clien- tes, fecha de tenninad6n, etc.

3. El criteria de excelenda hada el que se va a trabajar.

Estos tres elementos corresponden a las metas, restricciones y criterios del planteamiento del diseii.o.

Las actividades que siguen, segtin French, son entonces:

DtSerio conceptual

Esta fase .. : toma el planteamiento del problema y genera soludo- nes amp lias, en fonna. d~ esquemas. Es Ia fase que impone mayores. demandas a1 disenador y donde existe el mayor campo para meJ~ras ~pectac~ares: ~ Ia fase donde necesitan conjun- tarse Ia aenaa de I~ mgeruena, el conodntiento practice, los metodos de p_~duca6n y los aspectos comerciales, y donde se loman las deasJOnes mas importantes.

32

Figura 9 Disano conceptual:

alternativas para Ia transmisi6n en un mezclador pequei'io de concreto

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Modelos descriptivos Dar fonna a los esquemas

En esta fase los esquemas se trabajan con mayor detalle y, si existe mas de uno, se hace una elecci6n final de entre ellos. El producto finales generalmente un conjunto de clibujos del arreglo general Hay (o deberla haber) una buena cantidad de retroalimentad6n desde esta fase a Ia fase del disefio conceptual.

Desarrollo de dctalles

Esla es Ia ultima fase, en la que quedan por decidir un numero muy grande de puntas pequefios pero esendales. La caJidad de este trabajo debe ser buena, pues de lo conl:rario se incurrira en demoras y gas.tos, o incluso en unfracaso; las computadoras estan cubrlendo cada vez mas los aspectos mon6tonos de este trabajo, que demanda habilidad y padencia, al mismo tiempo que redu- cen !a posibilklad de errores.

Estas actividades son tipicas de los dise:fios convencionales de ingenieria. Las figuras 9, 10 y 11 ilustran el tipo de trabajo que se da en cada etapa. Las ilustraciones son ejemplos del diseno de una pequena mezcladora de concreto. EI diseiio conceptual se muestra en la figura 9, donde se proponen tres alternativas para la transmisi6n desde el motor hasta el tambor mezclador. El diseiio para dar fonna se muestra en la figura 10, en donde se desarrolla ei concepto (c) en term i nos de la forma para soportar y ens am blar el motor, el ta mbor, las poleas, etc. La figura 11 muestra un pequeno ejemplo del disefio de detalles, en el que la placa de montaje del motor se redisena de una forma en T soldada a una secci6n en canal en forma de U, despues de que una serie de pruebas de un prototipo mostraron que ocurrf.a vibraci6n excesiva con la primera.

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34

Mode

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prescriptivos

Modelos prescriptivos

Al igual que los modelos que describen simplemente nn proceso de disefto mas o menos conventional y heuristico, ha habido varios inten- tos de elaborar modelos prescriptivos del modele de diseno. Estos Ultirnos modelos tratan de persuadir o motivar a los diseiladores a adoptar mejores formas de trabajar. Generalmente ofrecen un procedi- miento sistematico a seguir, mas algoritmico, y se considera que proporcionan una metodolog(a de disefio particular.

Muchos de estos modelos prescriptivos han enfatizado la necesi- dad de un trabajo mas analitico que preceda a la generaci6n de conceptos de soluci6n. La intenci6n es tratar de asegurar que el problema de disefio se entienda completamente, que no se pasen por alto elementos importantes del mismo y que se identifique el proble- ma real. Existen infinidad de ejemplos de isoluciones excclentes al problema incorrecto!

En consecuenda, estos modelos han tendido a sugerir una es- tructura basica para el proceso de diseilo de amilisis-sfntesis-eva- luaci6n. Estas etapas fueron definidas por Jones en un primer ejemplo de una metodologia sistematica de diseilo, como sigue:

Amilisis. Elaborar una lista de todos los requisitos de disefio y Ia reducci6n de estos a un corqunto completo de especificaciones de rendimiento l6gicamente relacionadas.

Sfntesis. Encontrar soludones pos,ibles para cada especificaci6n de rendimiento individual y desarrollar disenos completes a partir de estos con el minima compromiso posible.

Evalu.aci6n. Evaluar Ia exactitud con Ia cuallos diseflos altemati- vos satisfacen los requisitos de rendimiento para Ia operaci6n, manufactura y ventas antes de selecdonar el disefio final.

Esto puede sonar muy similar al proceso convencional de disefio, pero el eruasis aqui esta en las especificadones de rendimiento, derivadas 16gicamente a partir del problema de diseilo, generando varios conceptos de dise.ilo altemativos, desarrollando las mejores soluciones secundarias y hacienda una elecci6n racional del mejor de los diseftos alternatives. Dichos procedimientos aparentemente sensatos y racionales no siempre se siguen en La practica conven- cional de disefto.

Archer desarroll6 un modelo prescriptivo mas detallado, el cual se resume en la figura 12. Este incluye interacciones con el mundo exterior del proceso de disefto, como informaci6n del cliente, la capacitaci6n y experiencia del disefiador, otras fuentes de infor- maci6n, etc. El resultado es, por supuesto, la comunicaci6n de una soluci6n especifica. Esta informaci6n de entrada y los resultados se muestran como algo externo al proceso de diseilo en el diagra-

El proceso de diseiio

Figura 12 Modelo de Archer del proceso de diseflO

Figura 13 Modelo de Archer del proceso de diserio, resumido en tres fases

35

Soluci6n Comunicac16n

rna de flujo, el cual tarnbiffi tiene como caracteristica muchos ciclos de retroalimentaci6n.

Dentro del proceso de diseno, Archer identific6 seis tipos de actividad:

Programaci6n-estab1ecer aspectos cruciales; proponer un curso de acci6n.

Recopilaci6n de datos-recopilar, clasificar y almacenar datos.

~ndlisis-identificar problemas secundarios; preparar especi fica- cwnes de rendimiento (ode diseiio); reevaluar el orograma pro-

puesto y las estimadones. •

Slntesis-prepa.rar bosquejos de las propuestas de disefio.

D~rrollo-desan:ollar un diseflo o diseiios prototipo; preparar y realizar estudios de validation.

Comunicacion-preparar la documentad6n de manufactura.

Programaci6n Observaci6n

Fase analitica

L

^Medici6n

. Razonamiento

Recoprladr de datos inductive

Evaluaci6n Fase creatlva

Fase ejecutiva Descripci6n

Comunicaci6n Traducci6n

..._ _ _ _ _ _ _ _.J Transmisi6n

Archer resumi6 a cste como un proceso de tres amplias fases:

analitica, creativa y ejecutiva (ngura 13). Sugiri6 que:

Una de las caracterfsticas especiales del proceso de diseno es que la fase analltica con Ja que comienza requiere una observaci6n objetiva y un razonamiento inductivo, en lanlo que Ia fase crca- tiva, que esta en el coraz6n de la misma, requiere participad6n, juicio subjetivo y razonamiento deductivo. Una vez que se tom an las decisiones cruciales, el proceso de disefto continua con Ia ejecuci6n de los dibujos de trabajo, programas, elc., en una forma objetiva y descri ptiva, como ya se mencion6. El proceso de diseiio es, de esta forma, un cmparedado creativo. El pan del objetivo y del ana.Iisis sistematico puede ser grueso o delgado, pero el hecho creativo siempre esta ahl en media.

Se han propuesto algunos modelos mucho mas complejos, pero estos tienden a oscurecer la estructura general del proceso de diseno, sumergiendolo en el detalle de las nurnerosas tareas y actividades que son necesarias en todo trabajo pnictico de disefto.

Un modelo razonablemente com pleto que aun retiene claridad es el que ofrecen Pahl y Beitz (figura 14). Se basa en las siguientes etapas de disefto:

Clnrificaci6n de Ia tarca

Rccopilar informaci6n acerca de los requerimientos que deben incorporarse enla soluci6n y tambien acerca de las restricciones.

Diseito conceptual

Establecer estructuras funcionales; buscar principios de so1uci6n apropiados; combinarlos en variantes de conceplos.

Disefio para dar Jormll

Partiendo del concepto, el disenador determina ei arreglo y las formas, y desarrolla un producto tecnico o sistema de acuerdo con las consideraciones tecnicas y econ6micas.

Dise11o de detalles

FinaJmente se plantean o se desarrolJan el arreglo, la forma, las dimensiones y las propiedades superficiales de todas las partes individuales; se especifican los materiales; se vuelven a verificar los aspectos tecnicos y Ia factibilidad econ6mica; se preparan todos los dibujos y otros documentos para producci6n.

En Alemania se ha hecho un trabajo considerable sobre estas clases de modelos y sobre los otros aspectos del marco de referenda 16gico del proceso de disefto. El cuerpo profesional de ingenieros, Verein Deutscher Ingertieure (VDI), ha producido un buen numero de "gufas VDf' en esta area, incluyendo la VDI 2221, "Enfoque sistematico para el disefto de sistemas tecnicos y productos". Esta guia sugiere un enfoque sistematico en el que" el proceso de diseii.o, como parte de Ia creaci6n de un producto, se subdivide en etapas de trabajo generales, hacienda que el enfoque de diseno sea trans-

El proceso de diseno

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Clarificar Ia tarea

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I Especificaci6n

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I Combinar y confinnar en variantes de conceptos

I Evaluar contra los criterios tecnicos y econ6micos

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I Desarrollar arreglos preliminares y disei\os de fonna

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Seleccionar los mejores arreglos preliminares

Refinar y evaluar contra ios criterios tecnicos y econ6micos

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I Optimizar y completar los dlsei\os de forma

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I Verificar si hay errores y Ia eficacia en costas

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I

I de prodUCCIOn

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I Arreglo definitive

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•

.

I

I Finahz.ar los detafles

I

~ Comptetar los dibUJOS de detalles y los documenlos de producci6n

Verificar todos los documentos

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Documentac16n

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^Soluci6n

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Figura 14 Modelo de Pahl y Beitz del proceso de disefio

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