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Metodología del Proceso de Diseño
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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
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
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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)
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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
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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
Comunicar información sobre
productos.
Comunicar información sobre
productos.
Revisióndel diseño
Descomponer ecomponentes. ncomponentes.
Descomponer enEvaluar
productos
Subproblemas
Especificacionesde ingeniería
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4.1. Investigación bibliográfica.
Internet
Bibliotecas Revistas, publicaciones especializadas
Hemerotecas, organizaciones públicas y privadas.
Fuentes de Información
4. Exploración de la necesidad.
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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.....)
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4.3. Investigación tecnológica.
Autor/Productor
Dimensiones
Material
Peso
Manufactura
Funcionamiento
Vida
Acabados
Mantenimiento
Confiabilidad
Embalaje
Costo
Ergonomía
Ruido
Estética
Historia
Moda (styling)
4. Exploración de la necesidad. (Continuación.....)
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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. Exploración de la necesidad. (Continuación.....)
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4.4. Estudio ergonómico. Continuación....
Cercanía al cuerpo
Desplazamiento.
Máximo.
4. Exploración de la necesidad. (Continuación.....)
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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. Exploración de la necesidad. (Continuación.....)
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4.6. Identificación de los estados de entrada y salida.
ESTADO INICIAL / ENTRADA
ESTADO FINAL / SALIDA
DISEÑO DE UN SISTEMA
4. Exploración de la necesidad. (Continuación.....)
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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.
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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.....)
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5.1. Tormenta de ideas (Brainstorming).
IMAGEN
5. Uso de técnicas creativas para generar ideas. (Continuación.....)
(Continuación.....)
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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.
5. Uso de técnicas creativas para generar ideas. (Continuación.....)
(Continuación.....)
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5. Uso de técnicas creativas para generar ideas. (Continuación.....)
5.2. Análisis morfológico. (Continuación.....)
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El cilindro A se inserta en el B El cilindro B se inserta en el cilindro A
Empatía
AB A
B
5. Uso de técnicas creativas para generar ideas. (Continuación.....)
5.3. Inversión, empatía, analogía
Inversión
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Continuación...
Analogía
5. Uso de técnicas creativas para generar ideas. 5.3. Inversión, empatía, analogía
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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.
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6. Uso de técnicas de toma de decisiones.
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.
Metodología del Proceso de Diseño Alberto Pertuz
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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. Uso de técnicas de toma de decisiones.
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
Metodología del Proceso de Diseño Alberto Pertuz
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6. Uso de técnicas de toma de decisiones.
Metodología del Proceso de Diseño Alberto Pertuz
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
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6. Matriz de Decisión.
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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
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6. Matriz de Decisión.
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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…
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6. Matriz de Decisión.
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Matriz de Pugh: Ayuda a la toma de decisiones
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.
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6. Matriz de Decisión.
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Matriz de Pugh: Ayuda a la toma de decisiones
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:
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6. Matriz de Decisión.
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Matriz de Pugh: Ayuda a la toma de decisiones
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.
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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.
Metodología del Proceso de Diseño Alberto Pertuz
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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.....)
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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. Desarrollo del diseño final. (Continuación.....)
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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.
7. Desarrollo del diseño final. (Continuación.....)
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Alberto D. Pertuz C.
Gracias por vuestra Atención
Metodología del Proceso de Diseño