17 de Agosto de 2015
DOC. CALIXTO
INTRODUCCIÓN
“Un problema nace con el deseo de lograr la transformación de un estado
en otro.”
Siempre que se presenta un inconveniente a lo largo de la vida, se suele
utilizar el término “problema”, aún sin conocer el significado, y al
comprenderlo se puede notar que un problema se puede encontrar en
infinidad de situaciones, y de igual forma, se puede encontrar un sinfín de
soluciones, pero depende de nosotros el encontrar la solución más
conveniente.
Para tratar de darle una “solución” a ese problema, se deben tomar en
cuenta los recursos con los que se cuentan; así como las limitaciones
físicas, sociales, económicas, contextuales, técnicas, profesionales, etc.
Es muy difícil encontrar un problema con una solución única, ya que en la
mayoría de las veces, existen diferentes alternativas de las cuales,
tomaremos la mejor para dar solución.
La ciencia y la ingeniería siempre van de la mano, ya que los
conocimientos que en ese momento se tienen, no siempre satisfacen la
correcta solución del dilema presentado.
Un buen ingeniero no se basa solamente en sus conocimientos de las
ciencias básicas, sino también de las aplicadas; aparte, debe de tener una
actitud emprendedora, adquirir experiencia, que lo llevarán día a día a
desarrollarse profesionalmente y con mayor competitividad en el trabajo.
En el diseño de máquinas se trata de crear dispositivos y sistemas que
funciones de manera segura y eficaz.
Una máquina se define como un aparato formado de unidades
interrelacionadas o como un dispositivo que modifica una fuerza o un
movimiento
Las partes interrelacionadas hacen referencia a los elementos de la
máquina. La idea de trabajo útil es fundamental porque en cualquier
maquina se tienen algún transferencia de energía y es tarea del ingeniero
hacer todos los cálculos necesarios que se interrelacionan en la máquina.
En esto tiene su fundamento el diseño de máquinas.
El objetivo del diseño es dar forma a las piezas, escoger los materiales y el
tipo de manufactura apropiados.
Desarrollo
Ninguna metodología en especial puede manejar a la perfección todas las
situaciones que se presentan en un momento dado. Para ser de utilidad,
debe ser utilizada con flexibilidad y según los requerimientos que se
tengan en determinada situación.
EL FACTOR EXPERIENCIA EN LA SOLUCIÓN DE PROBLEMAS
Un experto puede almacenar en el cerebro durante un período de 10 años
una masa de más de 50 mil patrones de conocimiento especializado
fácilmente accesible, conectados de algún modo. Raras veces almacena
hechos aislados
Al trabajar con problemas se debe practicar definiciones, formulación,
gráficas de diagramas, interpretación, análisis (descomposición del,
problema en sus componentes) y exploración. Luego que conocen una
estrategia, se debe monitorear el proceso. Conocer procedimientos para
salir de las trabas. Se deben comprobar sus resultados y evaluarlos sobre
la base de criterios internos y externos. Si se ha cometido errores se debe
aprender de ellos y permanecer activos y precisos.
Método de resolución de problemas
PROCEDIMIENTO
1.- IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA
Una definición incorrecta o inapropiada, hará que el ingeniero pierda
tiempo y puede conducir a una solución incorrecta. (Enunciar el problema
de forma correcta).
Que las necesidades enunciadas sean reales (inútil si duplica otros
diseños o si resuelve un problema que no tiene impacto)
Las necesidades que buscan satisfacerse deben de definirse a grandes
rasgos y diferenciarse de otras soluciones.
Caso de decesos automovilísticos. (Enfoque equivocado de problema, el
planteamiento de dos enunciados diferentes)
El problema no debe de tener restricciones innecesarias.
El problema de que se trate se define en forma amplia y sin detalles. Los
objetivos principales de la formulación de un problema son definir, en
términos generales, en qué consiste, determinar si amerita que le demos
atención y obtener una perspectiva del problema.
Análisis del problema
En esta etapa se define con la mayor especificación posible y con todo
detalle. El análisis debe contemplar:
1) Estados "A" y "B". Variables de entrada y salida de la solución.
2) Restricciones. Son características de una solución que se fijan
previamente por una decisión y tiene que cumplir la solución de un
problema.
3) Variables de solución. Son las formas en que pueden diferir las
soluciones.
4) Criterios. Son normas de preferencia para seleccionar entre varias
soluciones.
5) Utilización. Alcance al que ha de emplearse la solución.
6) Volumen de producción. Es el número de unidades a producirse de la
solución.
2.- RECOPILACIÓN DE LA INFORMACIÓN NECESARIA
Una vez identificado el problema, y definidas correctamente las
necesidades, comienza.
Depende de la naturaleza del problema.
Mediciones físicas, mapas investigación documental, experimentación,
patentes, encuestas de opinión etc., internet, consultar a otros colegas,
catálogos de fabricantes.
3.- BÚSQUEDA DE SOLUCIONES CREATIVAS
Es la fase del proceso de diseño en que se buscan soluciones posibles por
medio de una investigación.
Después que se ha formulado y analizado el problema entra la fase de
búsqueda de soluciones en la cual el ingeniero se ve forzado en encontrar
soluciones a dicho problema. Las personas encargadas a dicho proyecto
deberán tener una idea antigua o nueva aplicable de manera tal que a su
problema, es decir necesita formular una manera, un método o un
concepto que logre llevar a cabo la tarea, el ingeniero de lanza a la
verdadera tarea o investigación, ya sea en su mente, la literatura técnica,
científica del mundo que nos rodea. Con esas informaciones se
encuentran soluciones ya hechas que podrán ser aplicadas en algunas
partes de los problemas, pero existe una segunda fase que son las propias
ideas resultado de la invención.
Lluvia de ideas. (Gente involucrada en el proceso, introducen de manera
espontánea ideas diseñadas para resolver un problema específico, no se
desecha ninguna idea, alentar a los participantes, no más de una hora.
4.-El pasó de las ideas a los diseños preliminares
Se descartan las ideas impracticables y se moldean y modifican las ideas
prometedoras, para formar anteproyectos y diseños factibles.
En este paso puedes ser necesario tomar muchas decisiones acerca de
disposiciones, configuraciones, materiales, dimensiones, y otras
especificaciones alternativas. También puede ser necesario hacer planos,
bosquejos, bocetos conceptuales.
Se someten todas las ideas a un escrutinio cuidadoso, generalmente se
hace a través de modelos.
Un modelo es cualquier descripción simplificada
De un sistema, o un proceso de ingeniería, que puede
Usarse para ayudar en el análisis de un diseño.
Modelos matemáticos.
Un modelo matemático consiste en una ecuación o un grupo de
ecuaciones que representan un sistema físico. Por ejemplo la sig.
Ecuación representa la presión del viento sobre una estructura.
p=K.V^2.
Donde:
p=presión del viento expresada en kg/m^2
K= Un factor que depende principalmente de la forma de la estructura
V= velocidad del viento expresada en km/h
Muchos fenómenos físicos pueden describirse mediante modelos
matemáticos.
Estos modelos se basan en teorías o leyes científicas.
Solo pueden describir fenómenos físicos relativamente simples.
Cuando se estudian sistemas complejos, los ingenieros emplean los
sistemas de simulación por computadora. Un modelo de este tipo puede
incorporar modelos matemáticos con bases empíricas como componentes
del sistema modelo sistema total.
Los ingenieros han utilizado los modelos físicos durante mucho tiempo
para obtener una mejor comprensión de los fenómenos complejos.
Constituyen el modelo más antiguo de diseño estructural. Se han utilizado
en los campos de la hidráulica, la hidrodinámica y la aerodinámica.
Ejemplos.
La dispersión de contaminante en un lago
El comportamiento bajo el agua de submarinos
El comportamiento de aviones (túneles de viento)
Generalmente se utilizan modelos a escalas mas pequeñas. Solo en
algunas excepciones se utilizan a tamaño natural
5.- LA EVALUACIÓN DE Y SELECCIÓN DE LA SOLUCIÓN
PREFERENTE
Todas las alternativas se evalúan, comparan y seleccionan hasta que se
obtiene la solución óptima o la más viable. Inicialmente las soluciones
elegibles se expresan a grandes rasgos.
El objetivo de análisis de alternativas es de llegar un punto en el cual
puede tomase una decisión respecto a la mejor alternativa. La toma de
decisiones involucra pues ciertamente una compaginación , el hombre que
decide correctamente tomar en cuenta los diversos factores que
intervienen en un problema para encontrar así la mejor alternativa o
posible solución que combine de manera óptima todos estos factores de la
compleja actividad que representa el decidir podemos afirmar que presenta
dos aspectos determinantes los cuales propicia que la búsqueda de la
combinación optima siga dos caminos uno de ellos es usar teorías
científicas diversas de toma de decisiones, algunas de ellas son la
optimización, la probabilidad, la confiabilidad. La teoría de la decisión de
utilidad que se refiere a la obtención de estrategias para optimizar la
probabilidad de obtener un valor máximo en la escala de utilidad, El otro
camino es el más difícil pues las tomas de decisiones también involucran
complejidad y subjetividad, factores humanos, criterios, etc. Ahora bien la
toma de decisiones constituye en sí un problema por lo que es conveniente
mostrar las características de este, podría decirse que un diseño en la
ingeniería es la optimización de una meta fijada. Esta meta que puede ser
un concepto o na combinación mejorada de dos o más cosas debe
determinar
A medida que avanza el proceso de diseño, se han ido descartando las
posibilidades que no son prometedoras. Quedando así un conjunto mas
pequeño de opciones. La retroalimentación, la modificación y la evaluación
pueden ocurrir en repetidas ocasiones a medida que el dispositivo o
sistema evoluciona, desde el concepto hasta el diseño final.
Dependiendo de la naturaleza del problema, que se va a resolver, la
evaluación puede basarse en varios factores, por ejemplo si se trata de la
evaluación de un producto.
La seguridad.
El costo.
La confiabilidad
La aceptación del consumidor.
Construir un prototipo y probar.
Evaluaciones más formales y estructuradas
Tradicionalmente estas evaluaciones dependen del análisis económico.
Recientemente se ha incorporado el problema ambiental en estas
evaluaciones y se han realizado jerarquizaciones.
Análisis económico
Durante al menos 50 años. Los ingenieros han utilizado el análisis
económico como herramienta para la toma de decisiones en la
construcción de presas, puentes, carreteras entre otras obras públicas.
Intentan comparar los beneficios públicos de estos proyectos con los
costos para realizarlos, los estudios económicos pueden utilizarse para
determinar.
Determinar la factibilidad del proyecto
Comparar diseños alternativos
Determinar la prioridad de la construcción de un grupo proyecto
Evaluar las características específicas de diseño.
Reconocer el valor del dinero en el tiempo.
Una cantidad de dinero vale más ahora que el prospecto de recibir la
misma cantidad en una fecha.
Un enfoque constituye en comparar los beneficios y los costos sobre la
base de un valor presente (P) de algún pago individual futuro (F).
P= F/(1+i)^n
Donde i = tasa de interés o tasa de descuento por periodo
n = número de periodos con interés, generalmente años
6.- LA PREPARACIÓN DE INFORMES, ANTEPROYECTOS Y
ESPECIFICACIONES
La solución elegida se expone por escrito detalladamente. Los datos de
salida de esta fase consisten usualmente de dibujos del proyecto, un
informe escrito y con un modelo físico o con un informe técnico que
describe la propuesta con palabras, diagramas y croquis. Éste describe el
funcionamiento de la solución y proporciona una evaluación cabal de ella.
Después de que ha sido seleccionado el mejor diseño, debe comunicarse
a quienes deben aprobarlo, apoyarlo y traducirlo a la realidad. Esta
comunicación puede adoptar la forma de un informe de ingeniería o un
anteproyecto.
Los informes de ingeniería generalmente se destinan a un cliente o
supervisor. (Empleado de una corporación grande).
El anteproyecto es el medio con el que cuenta el ingeniero para
describir a una división de manufactura o a un contratista los detalles
suficientes acerca de un diseño, para que pueda producirse o
construirse.
7.- IMPLEMENTACIÓN DEL DISEÑO
Es la fase final del proceso de diseño. Es donde se implementa el proceso
de producir o construir un dispositivo físico, un producto o un sistema.
Los ingenieros deben de planificar y supervisar la producción de
dispositivos o productos y supervisar la construcción de los proyectos de
ingeniería.
EJEMPLOS
Tratamos de hacer una silla ergonómica estándar y de bajo costo,
Problema
Como hacer una silla ergonómica estándar, para esto se necesita menor
tensión en los músculos, curvatura lumbar normal, eje de gravedad
equilibrado, peso repartido, menor peso en la ciática y as venas,
Que sea reproducible con materiales de bajo costo, de fácil reproducción,
que sea estándar y que sea estética.
Para que sea barata se necesita que sean materiales económicos y
resistentes, y el mayor ahorro posible de materiales.
Que tenga un buen diseño estructural, una correcta combinación de los colores que agraden a la vista,
Recabacion de information
Síntesis del problema, planteamiento de soluciones
1.
Ventajas
Es la más ergonómica
Es cómoda
Y estética
Desventajas
Es en extremo costosa
No se puede tener un modelo estándar
2.-
Ventajas
Es ergonomica
Es muy estetica
Incluye el espacio de trabajo en una postura comoda
Tiene accesorios utiles
Desventajas
Necesita mucho espacio
Es de dificil reproduccion
Es en extremo costosa
3.-
Ventajas
Es cómoda
Bastante estética
Es multipropósito
Desventajas
Es costosa
Es demasiado grande
5.-
Ventajas
Es ergonómica
Es móvil
Es estética
Es ajustable
Desventajas
No es apilable
No proporciona soporte para las piernas
6.-
Ventajas
Es económica
Es apilable
Fácil reproducción
Desventajas
No es tan ergonómica
No es estética
Selección de solución.
La solución que elegimos es la 5 porque es la que cumple mejor con
nuestras necesidades. Porque resuelve la mayoría de nuestros problemas.
Presentación de la situación de llegada:
-¿Qué problema tiene el estacionamiento en la facultad?
-¿El espacio disponible para estacionamiento está bien administrado?
-¿Cómo se puede resolver esa situación?
Definición formal del problema
El problema radica en que no hay un espacio especialmente dedicado a
los automóviles de los estudiantes de la facultad de electrónica, ya que los
espacios disponibles a usar como estacionamientos están dedicados y
destinados para el personal administrativo y docente de nuestra facultad.
Por lo que los estudiantes debemos compartir los pocos espacios
sobrantes con compañeros de facultades cercanas.
¿Es esto un verdadero problema? en ciudad universitaria existe un número
elevado de espacios destinados a estacionamiento, la mayoría de estos
ubicados en la biblioteca central y el estacionamiento general.
Entonces, ¿vale la pena gastar recursos haciendo más lugares de
estacionamiento? cuando diseñaron ciudad universitaria jamás se pensó
en llegar a alojar a tantos carros.
Investigaciones a realizar:
-Número de espacios disponibles para estacionamiento en la facultad
-Número de cajones disponibles en ciudad universitaria
-Número de estudiantes de la facultad que traen coches
-Relación de entrada y salida
Restricciones:
-No se puede crear más lugares de estacionamiento cerca de la facultad
porque los espacios están ocupados por cosas más importantes.
-¿Vale la pena gastar recursos en espacios para estacionar?
-Las medidas no pueden traer afecciones secundarias a los estudiantes.
Posibles soluciones al problema
-Crear más espacios de estacionamiento
-Crear otro piso de estacionamiento (superior o inferior)
-Implementar la idea de " hoy no circula"
-Implementar un sistema de estacionado automático.
-Aprovechar al máximo los espacios disponibles.
-Estacionarse en los estacionamientos generales (biblioteca central y
estacionamiento general)
-Contratar un sistema de “Valet Parking”
¿Qué solución es la más viable?
-Crear más espacios de estacionamiento.
*¿Dónde?
*Se crearía conflicto con el flujo de vehículos en ciudad universitaria
*Se tendrían que estacionarse en los estacionamientos generales en lo
que se construyen
*¿Vale la pena el gasto de recursos?
-Implementar la idea de no circula en c. u.
*Existe gente que no radica en la ciudad de puebla y el vehículo es su
medio de transporte.
-Implementar un sistema de estacionamiento automático.
*Es muy caro.
*No hay espacios óptimos para ponerlo.
*Se tendría que gastar en mantenimiento y reparación.
-Aprovechar al máximo los espacios disponibles
*Porque no solucionaría por completo el problema
*Quitarías espacios de recreación.
-Estacionarse en los lugares generales.
*Están lejos.
*A la gente no le gusta caminar
-Contratar un valet parking
*Es muy caro
Después de analizar el problema y considerar todas las posibles
soluciones que nos planteamos, concluimos que la solución más viable
que se puede aplicar y optimizar es la idea de utilizar los estacionamientos
generales, ya que no se necesita una inversión, se podría complementar
con los sistemas de transporte universitario.
Conclusiones.
Después de haber leído los métodos de resolución de problemas que se
presentan, nos pareció destacable el apartado donde dice que no es un
procedimiento que se debe seguir al pie de la letra, ya que es un
procedimiento flexible y manipulable, entonces decidimos crear un método
con los puntos más importantes
• Identification de la necesidad.
• Definition del problema
• Recabación de informacion.
• Planteamiento de soluciones.
• Síntesis del problema. (plantear diferentes soluciones)
• Análisis de ventajas y desventajas.
• Selección de solución.