Metodologia del Porceso de Diseño

Metodología del Proceso de Diseño

U N I V E R S I D A D I N D U S T R I A L D E S A N T A N D E RF A C U L T A D D E I N G E N I E R I A S F I S I C O M E C A N I C A S

E S C U E L A D E I N G E N I E R I A M E C A N I C A

C o n c u r s o D o c e n t e 2 0 1 3

Alberto D. Pertuz C.

Bucaramanga, 09 de Setiembre 2013

Metodología del Proceso de Diseño Alberto Pertuz




Contenido.

1. Introducción.

2. Conceptos de diseño.

3. El proceso de diseño.

4. Exploración de la necesidad.

1. Investigación bibliográfica.

2. Investigación de usuarios.

• Investigación tecnológica.

1. Estudio ergonómico.

2. Identificación de los estados de entrada y salida.

3. Desarrollo de especificaciones.





Contenido.

• Uso de técnicas creativas para generar ideas.

5. Tormenta de ideas (Brainstorming),

6. Análisis morfológico.

3. Inversión, empatía y analogías.

5. Evaluación de los conceptos solución.

6. Desarrollo del diseño final,

• Estudio de la función y de la forma total.

5. Selección de materiales, de los procesos de fabricación y construcción de prototipos.

6. Elaboración de las memorias técnica y descriptiva.





El diseño ha existido desde la aparición del hombre sobre latierra....

1. Introducción.

La Enseñanza de la metodología del diseño puede resultar, estimulante y

difícil a la vez, dada la educación analítica que han recibido los alumnos y

que en ocasiones entorpece un pensamiento abierto como el que aquí se

requiere. Por ello, resulta crítica la correcta elección de estrategias

metodológicas docentes adecuadas





Se entiende por Diseño:

El proceso de transformar recursos (humanos o materiales) en productos o sistemas con el fin de satisfacer una necesidad

(Otman Tablante).

Lee Harrisberger :

“Un acto creativo dedicado a seleccionar, combinar, convertir, restringir, modificar, manipular y conformar ideas, resultados científicos y leyes físicas en productos o procesos útiles”

2. Conceptos de diseño.





Vida útil de un equipo.

ETAPAS EN LA VIDA DE UN ARTEFACTO

DISTRIBUCIÓN

CONCEPCIÓN

DISEÑO

MANUFACTURA

MANTENIMIENTO

OPERACIÓN

RETIRO

ESPECIFIC.SEGURIDAD

CREATIVIDADESP. TÉC.

• Estudio de factibilidad• Investigación de operaciones• Diseño de detalles• Investigación y desarrollo• Diseño industrial, ergonomía• Relaciones industriales• Ley de Murphy• etc.





3. El proceso de diseño mecánico.

Generación de solucionesDesarrollo de conceptos

Evaluación, selección y desarrollo de la

solución.Desarrollo de producto

Estudio de la necesidadDesarrollo de Especificaciones

Proceso Básico de Diseño.

(Rodolfo Milan)





Análisis de la necesidad.Identificación de los estados de entrada y salida.1.Estudio de usuarios.2.Estudio de tecnologías.3.Estudio Ergonómico.4.Elaboración de requisitos de uso.

Generación de soluciones.

Uso de técnicas creativas para generar ideas:1.Tormenta de ideas (Brainstorming).2.Análisis morfológico.

Evaluación, selección y desarrollo.

1. Evaluación2. Selección.

3. Diseño final: estructura y su cuantificación, forma total, materiales, procesos de fabricación4.Desarrollo del diseño final.5. Memoria técnica y descriptiva





David Ullman. (1997)

Listo para producción

Nuevast tecnologías.

Nuevasecnologías.

MercadoMercado

Formar equipos

de diseño.

Formar equipos

de diseño.

Desarrollart tareas.

Desarrollarareas.

Cronogramade trabajo.

Cronogramade trabajo.

Descomponeren

subproblemas

Identificar a los

Generar los requerimientosde los clientes.

Generar losrequerimientosde los clientes.

Evaluar a los competidores. Como ellos lo

hacen?

Evaluar a los competidores. Como ellos lo

hacen?

Establecerobjetivos.

Establecerobjetivos.

Generarconceptos.Generar

c .onceptos

Evaluarconceptos.

Evaluarconceptos.

Descomponer enSubsistemas.

Descomponer enSubsistemas.

Sub-problemas.

Comunicar información sobre

conceptos.

Comunicarinformación sobre

conceptos.Generar los requerimientos de ingeniería. Como estos pueden ser

medidos?

Generar los requerimientos de ingeniería. Como estos pueden ser

medidos?

Revisión del diseño

Revisióndel diseño

Actualiza plan de

Actualizar r

trabajo

plan detrabajo

DESARROLLAR ESPECIFICACIONES

DESARROLLO DE

CONCEPTOS

DESARROLLO DE

PRODUCTOS.

Evaluarrendimiento.

Evaluarrendimiento.

Estimarcostos.

Estimarcostos.

Diseño paraensamblaje

Diseño paraensamblaje

Diseño paramanufactura

Diseño paramanufactura

GenerarProductos

GenerarProductos


productos.


productos.

Revisióndel diseño

Descomponer ecomponentes. ncomponentes.

Descomponer enEvaluar

productos

Subproblemas

Especificacionesde ingeniería





4.1. Investigación bibliográfica.

Internet

Bibliotecas Revistas, publicaciones especializadas

Hemerotecas, organizaciones públicas y privadas.

Fuentes de Información

4. Exploración de la necesidad.





4. 2. Investigación de usuarios.

Esta etapa tiene por objeto recopilar información de

campo de las persona que están en contacto directo

con la necesidad.

4. Exploración de la necesidad. (Continuación.....)





4.3. Investigación tecnológica.

Autor/Productor

Dimensiones

Material

Peso

Manufactura

Funcionamiento

Vida

Acabados

Mantenimiento

Confiabilidad

Embalaje

Costo

Ergonomía

Ruido

Estética

Historia

Moda (styling)






4.4. Estudio ergonómico.

La ergonomía estudiala relación hombre máquina.

Procedimiento:

• Identificar el nivel de generalización.

• Establecer especificaciones de funcionamiento de la máquina o requisitos de uso.

• Jerarquizar y definir las condiciones que influyen en cada especificación, parámetros activos y factores influenciados.






4.4. Estudio ergonómico. Continuación....

Cercanía al cuerpo

Desplazamiento.

Máximo.






4.5. Desarrollo de especificaciones.

Requisitos deseables de una máquina (Tablante, 1988):

Funcionalidad.

Seguridad.

Comodidad en la manipulación.

Estorbo ambiental.

Larga vida.

Facilidad de mantenimiento.

Poca exigencia de espacio.

Controles de fácil ubicación y manipulación.






4.6. Identificación de los estados de entrada y salida.

ESTADO INICIAL / ENTRADA

ESTADO FINAL / SALIDA

DISEÑO DE UN SISTEMA






Etapas del proceso creativo :

Comprensión: Reconocer que existe un problema.

Preparación : Esfuerzo conciente para entender el problema.

Técnicas creativas mas utilizadas: Tormenta de ideas (Brainstorming), Análisis morfológico. Inversión. Empatía. Analogías.

Incubación : Etapa de relajación para facilitar el pensamiento subconsciente.

: Formulación de la idea clave.Iluminación

Verificación : Trabajo de desarrollo y prueba de la idea. 1.4.

5. Uso de técnicas creativas para generar ideas.





5.1. Tormenta de ideas (Brainstorming).

En esta técnica se utiliza el lenguaje visual o escrito para gestar conceptos de solución en forma aleatoria.

Procedimiento: Se forman equipos de 4 a 6 personas. Se elaboran y discuten ideas. Nuevamente se elaboran y discuten ideas.

También se puede desarrollar una tormenta de ideas en forma

individual (Tablante): Dibujar doce círculos de 5 a 10 cm. Dibujar una figura concepto en cada círculo, en un tiempo máximo de 12

minutos, en un ambiente relajado. Clasificar la ideas.

5. Uso de técnicas creativas para generar ideas. (Continuación.....)





5.1. Tormenta de ideas (Brainstorming).

IMAGEN


(Continuación.....)





5.2. Análisis morfológico.

Técnica utilizada para establecer las combinaciones posibles de componentes o elementos que constituirán un nuevo producto,

equipo o sistema.

Nuevos Diseños:Enumerar las funciones del diseño a crear.Establecer los principios asociados a la función en estudio.Plantear alternativas.Combinar soluciones. Diseños evolutivos:Enumerar los componentes de la máquina.Establecer alternativas a cada componenteCombinar alternativas, seleccionando soluciones novedosas o modificaciones.


(Continuación.....)






5.2. Análisis morfológico. (Continuación.....)





El cilindro A se inserta en el B El cilindro B se inserta en el cilindro A

Empatía

AB A

B


5.3. Inversión, empatía, analogía

Inversión





Continuación...

Analogía

5. Uso de técnicas creativas para generar ideas. 5.3. Inversión, empatía, analogía





6. Uso de técnicas de toma de decisiones.

Matriz de Pugh :

Este tipo de herramientas se utiliza para la “toma de decisiones” sobre el desarrollo de un nuevo producto o servicio.

Diferenciar los criterios que van a aportar mas valor de una manera cualitativa

También, puede ser utilizada para ver cual es la mejor opción frente a un problema.






Matriz de Pugh :

Comenzamos construyendo la matriz analizando cuales son los posibles conceptos (se colocan en la primera columna) sobre los criterios que vamos a usar, en las restantes columnas se colocan las distintas alternativas que tenemos pensado plantear, este paso puede estar soportado por un brainstorming anterior donde puedan surgir mayor cantidad de ideas.

Se basa en el estudio comparativo de las diferentes alternativas para conseguir realizar la opción que vaya a conseguir un mayor beneficio para la organización.





Durante esta etapa se evalúan los conceptos solución, basándose en las especificaciones o requisitos de uso.

• Establecer criterios, estableciéndoles un valor ponderado de acuerdo a su importancia, del 1 al 5.

• Asignarle una puntuación a cada concepto solución.

• Multiplicar la ponderación por la puntuación obtenida y sumar el puntaje total para cada diseño.

• Seleccionar el diseño.

Diseños

Matriz de evaluación


Criterios Ponderación D1 D2 D3C1 5 2

10

420

15

C2 2 5

10

510

510

C3 3 5

15

13

1

3 35 33 18







Durante esta etapa se evalúan los conceptos solución, basándose en las especificaciones o requisitos de uso.

• Establecer criterios, estableciéndoles un valor ponderado de acuerdo a su importancia, del 1 al 5.

• Asignarle una puntuación a cada concepto solución.

• Multiplicar la ponderación por la puntuación obtenida y sumar el puntaje total para cada diseño.

• Seleccionar el diseño.

Diseños

Matriz de evaluación

6. Matriz de Decisión.

Criterios Ponderación D1 D2 D3C1 5 2

10

420

15

C2 2 5

10

510

510

C3 3 5

15

13

1

3 35 33 18







Este tipo de herramientas se utiliza para la toma de decisiones sobre el desarrollo de un nuevo producto o servicio, diferenciar los criterios que van a aportar mas valor de una manera cuantitativa, es decir, una manera rápida de poder priorizar las características del producto que se pretende lanzar o mejorar. Podemos estar hablando del hermano pequeño de una Matriz QFD, puesto que ambas persiguen un objetivo similar aunque en QFD se realiza un estudio más profundo sobre las necesidades del cliente.

También puede ser utilizada para ver cual es la mejor opción frente a un problema, es decir, se basa en el estudio comparativo de las diferentes alternativas para conseguir realizar la opción que vaya a conseguir un mayor beneficio para la organización.

Con ello se consigue ver cuales son los puntos fuerte y las limitaciones que presentan las posibles alternativas al problema, en base a una alternativa raíz desde la que se comparan el resto, pudiendo optar por la de la mayor impacto y deshacernos de las mas débiles. La ventaja de la Matriz Pugh es acercar una toma de decisiones subjetivas a una objetiva y cuantitativa. Para entrar mas en detalle sobre el estudio realizamos un ejemplo.

Matriz de Pugh: Ayuda a la toma de decisiones






Comenzamos construyendo la matriz analizando cuales son los posibles conceptos (se colocan en la primera columna) sobre los criterios que vamos a usar, en las restantes columnas se colocan las distintas alternativas que tenemos pensado plantear, este paso puede estar soportado por un brainstorming anterior donde puedan surgir mayor cantidad de ideas.

Nota: un criterio, al lanzar un nuevo modelo de moto, podría ser : cilindrada del motor, retrovisores ergonómicos, asiento con calefacción. En el caso de un problema manteniendo los conceptos, hablaríamos de cambio de objetivos según necesidad, revisión periódica de trabajo, nuevas metodologías de trabajo…






Una vez finalizado este paso, se realiza el estudio comparativo entre las distintas alternativas, aquí utilizamos la primera alternativa como base, es decir, su puntuación va a ser en todos los campos la misma, y en función de esto vamos a comparar cada una de las siguientes con la primera para cada uno de los conceptos. La valoración será: +1 si es mejor que el criterio base o -1 si es peor, 0 para el caso de ser similares es importancia.






Al realizar la suma de los valores vemos como el criterio o alternativa 3 es la que mayor puntuación ha conseguido, por lo que será el mas importante y el que mayor impacto va a generar en la organización, se ha creado una priorización de alternativas, sería la siguiente:






Gráficamente la representación en un Pareto sería la siguiente,

Se observa como el criterio/ alternativa 3 tiene la mayor valoración y con ella se consigue tener un porcentaje de impacto elevado sobre el resto con el 55%, mientras que con los criterios 2 y 5 conseguimos alcanzar la totalidad del requerimiento para el nuevo producto/ servicio o su posible mejora.





7. Desarrollo del diseño final.

Etapa de definición de:

Estructura: definida por los elementos tecnológicos que la conforman.

Forma total: forma de la figura externa.

Materiales, dimensiones y superficies: definen la estética del diseño.

Procesos de fabricación.





7.1. Estudio de la función y de la forma total.

Tratamiento de la forma:El propósito es generar la forma global del diseño y sus partes secundarias.Estructura y su cuantificación.

Superficies funcionales: división funcional.

Tratamiento de la función:

Enumerar las funciones de cada componente.

Establecer la función esencial del equipo.

Plantear cambios que mejoren el diseño actual.

Describir la nueva función esencial.

7. Desarrollo del diseño final. (Continuación.....)





7.2. Selección de materiales, de los procesos de fabricación y construcción de prototipos.

Durante la construcción y prueba de prototipos se llevan a cabo las siguientes tareas:

Seleccionar los materiales y los procesos de manufactura asociados.

Construcción y ensayo del prototipo para saber si cumple con las especificaciones o requisitos de uso.

Últimos toques a la apariencia externa.

Estudio de la interfase hombre-máquina.

Rediseño de partes defectuosas.

Evaluación completa del prototipo final.






7.3. Elaboración de las memorias técnica y descriptiva.

Descripción técnico funcional del diseño.

Descripción de las secuencias de funcionamiento.

Elaboración de los manuales de operación y

mantenimiento del equipo.







Alberto D. Pertuz C.

Gracias por vuestra Atención

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