diseño de productos - generación del concepto

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CAPÍTULO SEIS

Generación del concepto

Figura 6. 1 Concepto preliminar para el sistema perforador máquina Parchecora

Capítulo 6

Una vez que el problema de diseño es ampliamente entendido, la meta es utilizar este entendimiento como

una base para generar conceptos que conduzcan a un producto de calidad. Un concepto es una descripción

sobre cómo va el producto a satisfacer las necesidades del cliente.

Un concepto es una idea que puede ser representada como un bosquejo o modelo tridimensional burdo, y

con frecuencia está acompañado por una breve descripción textual, en otras palabras es una abstracción,

de lo que puede algún día ser un producto; dependiendo de la refinación del concepto, este puede incluir

los principios de funcionamiento, descripciones aproximadas de la tecnología requerida y de la forma del

producto.

Algunas ideas de conceptos podrían surgir naturalmente durante la fase de planeación y clarificación de la

tarea cuando se realizan las actividades de desarrollo de las especificaciones y hay una gran tendencia en

los diseñadores en tomar su idea favorita y en refinarla hasta el diseño del producto, sin embargo esta es

una metodología frágil; si se genera una sola idea esta puede ser probablemente una idea pobre, pero si se

generan muchas ideas de éstas se podría obtener una buena idea. De aquí radica la importancia de

establecer los mecanismos apropiados para la generación de una gran cantidad de conceptos.

En este capítulo se abordará la generación de los conceptos de soluciones de diseño mediante el uso de

dos técnicas: a) la descomposición funcional y b) la generación de conceptos a partir de las funciones. La

filosofía detrás de este enfoque reside en el hecho de que la mayoría de los problemas de diseño son

demasiado grandes para ser resueltos como un único sistema. Una vez descompuesto el problema, aquí se

plantean dos opciones para encontrar los conceptos de solución para las funciones generadas en la

descomposición: la búsqueda interna y a la exploración sistemática. Al finalizar esta fase del diseño, el

equipo de diseño deberá tener varios conceptos de posibles soluciones al problema de diseño planteado.

6.1. La actividad de generación del concepto

Como se mencionó en el capítulo anterior, algunas ideas de concepto pueden irse generando naturalmente

durante la etapa de desarrollo de las especificaciones; esto sucede porque muchas veces ocurre que para

entender el problema, se asocia este con cosas que ya se conocen. Tener esta base inicial es bueno, sin

embargo lo que sí es una mala práctica, es tomar de aquí la idea favorita y trabajar en esta para refinarla y

llevarla al diseño final. Lo mejor es tener la mayor cantidad de posibles soluciones de diseño y que a partir

de estas, mediante unos criterios, se pueda seleccionar la mejor; si se genera una sola idea esta puede ser

una pobre idea, si se generan muchas ideas entonces es posible que se tenga entre ellas una buena idea.

Tenga en cuenta además que, un buen concepto es en ocasiones mal implementado en las fases de

desarrollo posteriores, pero un concepto deficiente, en raras ocasiones se puede manipular para lograr el

éxito comercial.

La generación del concepto se puede realizar de forma relativamente rápida y es poco costosa en

comparación con el resto del proceso de desarrollo, por lo que no hay excusa para que exista una falta de

diligencia y cuidado al momento de realizarla; cuando la generación del concepto se realiza de manera

apropiada se facilita que el equipo incremente la confianza en que se ha explorado toda la gama de

alternativas. Si la generación del concepto es realizada en la etapa temprana del proyecto, se reduce la

posibilidad de que el equipo encuentre un concepto superior más adelante en el proceso. Como todas las

fases de los proyectos de diseño, la generación de conceptos es iterativa y está iteración está relacionada

con la evaluación que se haga. En la figura 6.2 se puede apreciar la ubicación de la generación del

concepto dentro del proceso de diseño.

Imaginar nuevas ideas es una experiencia agradable y gratificante; al generar una idea nueva, los

ingenieros pueden llegar a sentirse muy orgullosos de su creatividad. Sin embargo, a menudo, puede

también suceder que después de haber invertido tiempo y recursos en la construcción de una idea, se

descubra que esta no es del todo original: “la rueda ya fue inventada!”; es imposible estar al tanto de todos

los conceptos que han surgido antes, sin embargo es importante hacer esfuerzos para encontrar ideas de

diseño que han sido desarrolladas previamente y de esta manera evitar o disminuir el riesgo de invertir

recursos en la generación de ideas que ya existen. Hoy en día, debido a la existencia de herramientas como

la internet y las bases de datos especializadas que pueden ser accedidas en cualquier momento y desde

Generación del concepto 3

Giovanni Torres Charry. IM, MSc. © 2011

cualquier lugar del mundo, haciendo uso de las TICs, es relativamente sencillo realizar la búsqueda de

desarrollos que se crean puedan ser aplicables al proyecto que se está ejecutando.

El proceso formal de generación del concepto inicia una vez han sido establecidas plenamente o en un

muy alto porcentaje las necesidades de los clientes y se han establecido las especificaciones objetivo; el

resultado será un conjunto de conceptos que más adelante utilizará el equipo de diseño para evaluar y

realizar la selección final; Dym [2] habla de la generación de un espacio de diseño. “Un espacio de diseño

es un sistema, una construcción mental que encierra o incorpora todas las soluciones potenciales a un

problema de diseño”; en el ejercicio del diseño se podrían diferenciar dos categorías de espacio de diseño.

Se dice que existe un gran espacio de diseño cuando se tiene un problema de diseño para el cual:

Existe un gran número de soluciones potenciales, podrían llegar a ser infinitas.

Existen una gran cantidad de variables de diseño y estas, a su vez, pueden adoptar un gran número

de valores.

Un espacio pequeño de diseño existe cuando se tiene un proyecto de diseño para el cual:

El número de soluciones potenciales es muy limitado.

Hay un número pequeño de variables y estas pueden adoptar valores solo dentro de intervalos

limitados.

Ejemplos de problemas de diseño que pueden considerarse que comprenden un gran espacio de diseño son

los de un submarino, un avión, hasta un automóvil moderno; estos son objetos que contendrán muchas

Figura 6.2 Ubicación de la generación de concepto dentro del proceso de diseño

Tarea: Mercado,

economía, compañía

Planear y clarif icar

la tarea

Identif icar problemas esenciales

Establecer estructuras funcionales

Buscar principios de solución

Combinar y conf irmar variantes de conceptos

Evaluar por criterios técnicos y económicos

Desarrollar arreglos preliminares y diseños de forma

Seleccionar

Ref inar y evaluar por criterios técnicos y económicos

Optimizar y completar los diseños preliminares

Verif icar

Preparar lista de partes y documentos de producción

Finalizar detalles

Completar dibujos y documentos de producción

Verif icar documentación

Documentación

Solución

Actu

aliz

ar

y m

ejo

rar

Pla

near

y

Cla

rifi

car la

tare

aD

iseño

co

ncep

tual

Dis

eño

para

dar

form

aD

iseño

de d

eta

lle

Especif icaciones

Concepto

Arreglo preliminar

Arreglo def initivo

Capítulo 6

partes funcionales y cada una de ellas involucrará aspectos que deben ser pensados y valorados entre

varias alternativas.

Un espacio pequeño de diseño puede ser un problema de diseño circunscrito; el diseño de componentes o

subsistemas de grandes sistemas generalmente ocurre dentro de espacios de diseño relativamente

pequeños. El tamaño de un espacio de diseño está influenciado fuertemente por las restricciones impuestas

al diseño; sin restricciones que impongan algunos requerimientos y órdenes en un diseño, el espacio puede

ser bastante grande incluso ilimitado. Por ejemplo el sistema de propulsión del automóvil estará limitado

por el tipo de combustible, los materiales disponibles y el peso máximo establecido; esto hará que el

espacio de diseño sea relativamente pequeño ya que limita la libertad que tienen los diseñadores.

Los espacios de diseño grandes son complejos de manejar debido a la gran cantidad de posibles

combinaciones que surgen cuando las variables de diseño, que pueden llegar a ser miles, se deben

establecer.

Puede suceder también que el espacio de diseño de un sistema, inicialmente pequeño, se vuelva más

complejo por las interacciones con otros sistemas y componentes del objeto. A manera de ejemplo

tomemos el subsistema de alimentación de plátanos para la máquina peladora de plátanos (QPP 69X),

algunas de las restricciones que debe cumplir este alimentador están relacionadas con la geometría del

plátano (longitud, radio equivalente, curvatura), con la ubicación del sistema dentro de la máquina y otras

con la capacidad de la máquina. Además de estas restricciones, se deben cumplir con otras que no están

dentro del sistema sino que provienen de otros subsistemas y que además pueden ser conflictivas, a

manera de ejemplo algunas que se deben tener en cuenta son: el tipo, la capacidad y la ubicación de

sistema de pelado, el tipo y la forma del elemento que va a entregar los plátanos a la máquina, etc.; es

claro que estas restricciones aumentan la complejidad y modifican el espacio de diseño del sistema de

alimentación. La complejidad surge porque los valores de muchas variables de diseño dependen en gran

medida de las elecciones hechas o de las que aún no se hacen.

Mas que identificar o reconocer que se tiene un espacio de diseño complejo, lo que nos debe ocupar es el

cómo manejar el problema. Una propuesta viable y muy utilizada es la de reducir el espacio, esto se logra

dividiendo el problema complejo en subproblemas mas pequeños; al tener espacios de diseño más

reducidos son más fáciles de resolver. La metodología presentada en las siguientes secciones del capítulo,

está enfocada a ayudar en el proceso de reducción del problema de diseño en subproblemas; una vez

encontrada la solución para cada subproblema, se realiza el reensamble para encontrar soluciones globales

de diseño que sean factibles y coherentes.

6.2. Algunas recomendaciones para el proceso de generación del concepto

Para lograr mejores resultados, la generación del concepto debe ser un proceso bien estructurado; cuando

este no se realiza de manera apropiada se pueden presentar algunos inconvenientes dentro de los equipos y

con las soluciones mismas, para evitar que esto ocurra es recomendable que los equipos de diseño tengan

en cuenta lo siguiente:

Considerar más de dos alternativas. En todo equipo de diseño se pueden encontrar miembros más

autoritarios que otros, puede ocurrir que estos traten de forzar la consideración de su alternativa

preferida únicamente, dejando de lado a las demás, esto debe ser evitado.

Lo ideal es que todo el equipo de diseño pueda participar en este proceso, si no es posible deben

participar más de dos integrantes del equipo de tal manera que se establezca un buen nivel de

confianza y compromiso entre ellos.

Como ya se ha mencionado, es posible que algunos conceptos de solución ya hayan sido

generados por otras personas y además existan ya implementados en productos existentes. El

equipo de diseño debe evaluar adecuadamente la utilidad de los conceptos empleados por otras

compañías en los productos que tengan relación y también en algunos que no estén del todo

relacionados.



Como el problema ha sido dividido en problemas más pequeños, y para cada uno de estos se

buscarán soluciones, el equipo de diseño debe integrar de manera eficaz las soluciones parciales

que resulten en la generación del concepto.

Se deben considerar todas las categorías de soluciones.

El establecimiento de un método estructurado para la generación del concepto además de reducir la

probabilidad de inconvenientes costosos, puede fomentar también la recopilación de información de

fuentes distintas, guiar al equipo en la exploración de alternativas y proporcionar un mecanismo para

integrar de manera adecuada las soluciones parciales.

6.3. Método para la generación del concepto

Al igual que para la estructura del proceso de diseño, no existe una forma única propuesta para la

estructura o método utilizado en la generación del concepto; aquí se tomará como referencia el método

propuesto por Ulrich [1]. El corazón de este método de cinco pasos es la descomposición del problema en

subproblemas mas simples; luego para cada uno de los subproblemas se identifican conceptos de solución

mediante procedimientos de investigación externos e internos. Establecidas las soluciones particulares se

utilizan otras técnicas para la integración de las soluciones de los subproblemas en una solución global. En

la figura 6.3 se esquematiza el método, hay que recordar que el proceso de generación de concepto es

iterativo, por lo que en el último paso se “vuelve atrás” y se verifica la validez y la aplicabilidad de los

resultados.

Figura 6.3 Método para la generación del concepto, propuesto por ULRICH

Como los métodos propuestos con anterioridad en este libro, este constituye una base a partir de la cual el

equipo de diseño puede mejorar o implementar su forma propia, adecuado a su estilo de trabajo.

6.3.1. Clarificar el problema

Es indispensable al inicio del proceso desarrollar un entendimiento general del problema y, si es necesario,

desarticular el problema en subproblemas; el entendimiento del problema debe haberse logrado a través

del establecimiento de los objetivos generales y los específicos, la lista de las necesidades de los clientes y

las especificaciones preliminares. De todas maneras vale la pena recordar que es normal que a medida que

avanza el proyecto se siga conociendo y entendiendo más el problema.

Es importante que exista al interior del equipo de diseño claridad sobre la magnitud y el alcance del

proyecto; es ideal que el equipo de diseño se vea involucrado tanto en la identificación de las necesidades

del cliente como en el establecimiento de las especificaciones. Aquellos integrantes del equipo de diseño

Clarificar

el problema

Refleja en la solución

y el proceso

Buscar

externamente

Explorar

sistemáticamente

Buscar

internamente

Conceptos

existentes

Nuevos

conceptos

Soluciones integradas

Capítulo 6

que no hayan estado involucrados en estos pasos previos, deberán familiarizarse con los procesos

utilizados y sus resultados antes de comenzar con las actividades de generación de concepto. Una

herramienta útil para administrar y visualizar la información de las necesidades de los clientes, su

interrelación y los resultados esperados es la técnica del QFD, esta técnica fue presentada en la sección 5.2

de este libro; este instrumento es utilizado por los equipos de diseño por dos razones fundamentales:

Para mejorar la comunicación de las necesidades del cliente a lo largo de la organización.

Para mejorar la integridad de las especificaciones y hacerlas identificables directamente a las

necesidades del cliente.

En el caso del proyecto del pelador de plátanos que se ha mencionado y se ha venido desarrollando en los

capítulos anteriores, ya fueron identificados los requerimientos de los clientes, por mencionar algunos de

ellos son:

quita completamente la cáscara sin dejar pedazos

se puede utilizar para diferentes tipos de plátano

erosiona muy poco el plátano

separara la cáscara del plátano pelado

no contamina los plátanos

Con base a los requerimientos de los clientes, el equipo de diseño desarrolló un conjunto de

especificaciones de diseño objetivo, entre las que se tienen:

Longitudes del plátano menores a 22 cm

Espesores de la cáscara del plátano entre 3 y 7 mm

3 modos de operación

Masa total máxima de la máquina, 110 kg

Valoración en la prueba Cutting Peeler Machines, A350

6.3.1.1. Descomponer un problema complicado en subproblemas más sencillos.

En este punto hay que reconocer que la complejidad de un proyecto puede ser mayor para un equipo de

diseño que para otro, esta relatividad está directamente asociada al diferente grado de experticia y

conocimiento de los equipos; de esta manera habrán muchos proyectos de diseño que pueden ser

catalogados como muy complejos para ser resueltos por el equipo como un solo problema, en estos casos

es tácticamente conveniente dividirlos en varios subproblemas mas simples; por otro lado, hay ocasiones

en que el problema de diseño no es fácilmente descompuesto en subproblemas. Sea cual sea el caso, el

equipo de diseño siempre debería intentar descomponer el problema de diseño, pero sin perder de vista de

que si el problema es muy simple seguramente esta descomposición no aportaría mucho a la solución del

problema ya que este perfectamente podría haber sido afrontado como un todo.

En una situación ideal, durante esta fase de diseño es posible descomponer el problema general en

subproblemas, cada uno de los cuales representa un subsistema que es funcionalmente independiente de

los otros subsistemas. Si el problema de diseño corresponde a un artefacto “ya maduro”, el problema

puede algunas veces ser identificado como el desarrollo de muchas formas específicas.

La división de un problema en subproblemas más simples se denomina desarticulación del problema. De

nuevo, no existe un esquema único por medio del cual se pueda descomponer un problema, existen

muchos. Una manera de dividir los problemas es identificando y especificando las funciones que deben

ejecutar el artefacto que será diseñado; el objetivo al determinar las funciones es garantizar que el diseño

final hago todo los que se supone que debe hacer. Existen varios métodos para determinar funciones, entre

ellas se pueden mencionar: la enumeración, análisis de cajas negras y de cristal y la construcción de

árboles de funciones; aquí se trabajará una desarticulación funcional utilizando el método de las cajas

“negras” y cajas de “cristal”.



El proceso seguido para realizar la descomposición funcional utilizando cajas “negras” y cajas de “cristal”

se compone de dos pasos, con el primero se pretende identificar plenamente todos los flujos de material y

señales externos que interactúan (ingresan o salen) con el artefacto que se está diseñando; en el segundo

paso se desea establecer con el mayor detalle posible o el necesario, todas las operaciones o

transformaciones que se suceden sobre los flujos y señales que ingresan al artefacto.

El primer paso propuesto para realizar la descomposición funcional de un problema es representarlo como

una caja negra que opera en material, flujos de señal y energía; la idea de una caja negra es que no se sabe

ni se tiene interés, por ahora, en conocer lo que hay o pasa dentro de ella. En la figura 6.4 se presenta la

caja negra para el problema de diseño del pelador de plátanos.

Figura 6.4 Caja negra para el pelador de plátanos (QPP 69X)

En esta representación inicial es común utilizar por conveniencia líneas continuas delgadas para la

transferencia y conversión de energía, líneas continuas gruesas para el flujo de material dentro del sistema

y líneas punteadas para representar flujos de señales de control y alimentación dentro del sistema. La caja

negra representa la función global del diseño (expresado gráficamente), es decir lo que tiene que hacer

este para que lo que entra se transforme en lo que sale. Es importante que se especifiquen todos los datos

de entrada y salida conocidos, incluso los subproductos indeseables originados por las funciones

secundarias imprevistas; en muchos casos la realización de un análisis funcional puede ayudar a

identificar datos de entrada y salida adicionales que pudieron ser omitidos.

El siguiente paso en la descomposición funcional es dividir la caja negra en subfunciones, en otras

palabras destapar la caja o hacerla transparente, para crear una descripción más específica de lo que

deberían hacer los elementos del producto e implementar su función global. Esto debe responder a las

preguntas “¿Qué le sucede a este dato de entrada?” o “¿de dónde proviene este dato de salida?”.

En el proyecto de de pelador de plátano se pueden identificar claramente seis datos de entrada: Una

energía eléctrica, agua limpia, plátanos sin pelar, una señal de activación, una señal de encendido y una

señal de ajuste de velocidad. Existen siete datos de salida, deseables e indeseables: Plátanos pelados,

cáscaras, agua “sucia”, ruido, calor, vibración y una señal que indica que está encendida. Como se ha

presentado en la figura 6.4, el artefacto (pelador de plátanos) se ha representado como una caja que

transforma los plátanos con cáscara en plátanos pelados, separados de la cáscara, seguramente ruido y

otros efectos no deseables; la pregunta a resolver es ¿Cómo sucede esto? ¿Qué funciones se ejecutan para

que se obtengan esos resultados? Si se quita la tapa a la caja, se podrían ver varias cajas negras en su

interior, estas nuevas cajas negras representan las funciones que toman también flujos de entrada y las

convierten en otros flujos de salida; lo que se obtiene haciendo la caja transparente o quitando la tapa es

revelar funciones, de esta manera se podrían seguir destapando cajas hasta el punto en que se identifiquen

y entiendan adecuadamente las funciones que transforman los datos de entrada en los datos de salida

correspondientes y se identifiquen además datos de entrada adicionales o efectos no deseados que se

produzcan por efecto de las funciones aplicadas. La idea de hacer la caja transparente es ver lo que está

QPP 69X

Energía (?)

Agua, Plátanos

Señales de activación

encendido, ajuste velocidad

Ruido, Calor,

vibración

Plátanos pelados

Cáscara, agua-mancha

Señal en funcionamiento

Capítulo 6

entrando en ella y exponer las transformaciones de los datos de entrada en datos de salida. Por lo general,

cada caja negra (función) puede ser destapada (dividida) descubriendo nuevas cajas negras

(subfunciones); este proceso de división se debería repetir hasta que los miembros del equipo establezcan

que cada subfunción es lo suficientemente simple para trabajar con ella.

El objetivo central en esta etapa es describir los elementos funcionales del diseño sin implicar un principio

de trabajo tecnológico específico para el concepto del diseño. Por ejemplo, en la figura 6.5 se tiene la

subfunción “Convertir energía en energía de traslación”, esta subfunción ha sido expresada en forma tal

que no implica ningún concepto físico de solución particular. El equipo de diseño deberá considerar cada

subfunción a la vez y preguntarse si se expresa de una forma que no implica un principio de solución

física particular. En la figura 6.5 se presenta la caja de cristal o caja transparente (descomposición

funcional) para el proyecto del pelador de plátanos.

Como no existe una forma única de crear un diagrama de funciones, tampoco existirá una desarticulación

única correcta de un diseño; una forma sugerida es elaborar varios bosquejos, y después trabajar para

refinarlos en un solo diagrama con el que el equipo se sienta a gusto.

Figura 6.5 Caja de cristal (parcial) para el pelador de plátanos

Para aquellos que están iniciando y no tienen mucha experiencia en el desarrollo de cajas negras y

transparentes, es de ayuda utilizar algunas técnicas que podrían generar confianza y práctica antes de

enfrentarse al problema en cuestión:

Crear un diagrama funcional de un dispositivo conocido; la idea es “ensayar” con algo de

poca o mediana complejidad antes de enfrentarse al problema de diseño en cuestión.

Crear un diagrama funcional de un concepto arbitrario ya generado por el grupo o con

base en una tecnología de subfunción conocida. Al realizar el diagrama asegurarse de

llevarlo al nivel apropiado de abstracción.

Seguir uno de los flujos (por ejemplo, Material) y determinar qué operaciones requiere.

Los detalles de los otros flujos se pueden derivar pensando en sus conexiones con el flujo

inicial.



El diagrama de caja negra, como muchas otras cosas en el ámbito del diseño, no es único; las funciones

pueden ordenarse de diferente manera para producir diagramas de caja negra disímiles. La

descomposición funcional es de aplicación amplia a productos técnicos, pero también puede ser aplicada a

productos sencillos y con apariencia no técnica, sin embrago en algunas aplicaciones, el material, la

energía y los flujos de señal son difíciles de identificar; en estos casos, con frecuencia es suficiente una

lista de las subfunciones del diseño (árbol), sin conexiones entre ellas.

La descomposición funcional es solo una de las varias formas posibles para dividir un problema en

subproblemas más simples. La descomposición funcional será ampliada en la sección 6.4 de este libro.

6.3.1.2. Invertir los recursos iniciales a los subproblemas principales

Sea cual sea la técnica que se utilice para realizar la descomposición funcional, al finalizar dicha actividad

se debe haber podido dividir el problema complejo en problemas más simples posibilitando que estos

puedan afrontarse de una manera focalizada.

En este momento, el equipo de diseño identifica y selecciona los subproblemas esenciales para el éxito del

diseño y que tienen a su juicio mayor probabilidad de beneficiarse de las soluciones novedosas y creativas

que se deberán desarrollar más adelante. Esto implica que de manera consiente el equipo de diseño

postergue la solución de algunos de los subproblemas; es decir que se dejarán algunos subproblemas para

ser solucionados después de que se resuelvan aquellos considerados más críticos. Esta no es una tarea fácil

y su efectividad estará relacionada a la experiencia en el trabajo de proyectos de diseño, los equipos con

experiencia por lo general llegarán a un acuerdo después de unos cuantos minutos de análisis sobre que

subproblemas se deben atacar primero y cuales se deben aplazar. Esta decisión es crítica en cuanto al uso

eficiente de los generalmente escasos recursos de tiempo y dinero; se dará prioridad a los subproblemas

que influyen en mayor grado en el éxito del artefacto.

6.3.2. Búsqueda externa

El objetivo de la búsqueda externa es encontrar soluciones existentes tanto para el problema general, como

para los subproblemas identificados en la etapa de aclaración del problema. Porque hacer una búsqueda

externa? La razón es que la implementación de una solución existente es por lo general más rápida y

económica que el desarrollo de una nueva solución y además ¡no hay que inventar nuevamente la rueda!

Aunque podría pensarse como algo puntual y aplicado solo en este instante en la exploración de conceptos

de solución en el proyecto, la búsqueda externa ocurre de manera continua durante todo el proceso de

desarrollo.

El uso de soluciones existentes permite al equipo direccionar sus esfuerzos creativos a los subproblemas

fundamentales, para los que no existen soluciones previas satisfactorias o de aplicación efectiva al diseño

en curso. Por otro lado, una solución existente para un subproblema, con frecuencia se puede combinar

con una solución novedosa para otro, y así producir un diseño global superior. Es por eso que la búsqueda

externa incluye la evaluación detallada no sólo de productos competitivos, sino también de las tecnologías

usadas en productos con subproblemas relacionados.

En esencia la búsqueda externa es un proceso de recopilación de información. Para lograr mejores

resultados a la vez que se optimiza el uso del tiempo y los recursos disponibles, se recomienda una

estrategia en la que primero se expanda el alcance de la búsqueda, recopilando toda la información que

podría estar relacionada con el problema, y después se enfoque el alcance de la búsqueda, explorando con

mayor detalle las direcciones más prometedoras.

La búsqueda y recopilación de información de fuentes externas se puede hacer de varias maneras, aquí se

mencionarán las siguientes: Consultas a expertos, conversaciones con usuarios líderes, búsqueda de

patentes, búsqueda de literatura y benchmarking. El equipo de diseño en función de su configuración y

conocimiento técnico decide que estrategias de búsqueda de información aplicar para el proyecto.

Capítulo 6

6.3.2.1. Consulta a expertos

Si el diseño se realiza en un nuevo campo, uno en el cual el diseñador o equipo de diseño no tienen

experiencia, hay dos opciones para ganar suficiente conocimiento que le permita regenerar conceptos: o

bien se encuentra a alguien experto en el campo o se invierte tiempo ganando experiencia por sí mismos.

Aunque serían muy apreciados dentro del equipo de diseño, los expertos pueden ser muy onerosos por lo

que muchas veces se prefiere contactarlos como asesores a los cuales se les consulta por aspectos muy

puntuales y en tiempos claves del proyecto. La experticia, mas allá de los conocimientos técnicos

especializados, generalmente está relacionada con la experiencia de las personas, sin embargo esta

tampoco es una regla general; para un proyecto los expertos podrían encontrarse en las compañías que

fabrican productos relacionados, ser asesores profesionales, en las universidades, ser representantes

técnicos de productos; muchos expertos también pueden ser ubicados como autores en revistas

especializadas. Dependiendo del tipo de experto, este exigirá o no una remuneración por el tiempo

invertido en el problema; en este sentido es habitual que los asesores cobren por sus servicios, los

proveedores o representantes técnicos por otro lado pueden ofrecer varios días de esfuerzo sin recibir pago

alguno siempre y cuando exista cierta seguridad de que sus productos serán utilizados en el diseño.

Probablemente no será difícil encontrar expertos con conocimientos de uno o más de los subproblemas,

estos podrían proporcionar conceptos de solución de manera directa o sugerir el re direccionamiento de la

búsqueda hacia un área más conveniente; aunque en algunas ocasiones el encontrar estos expertos puede

ser una tarea ardua, de seguro esto toma menos tiempo que volver a crear el conocimiento que ya existe.

6.3.2.2. Conversaciones con usuarios líderes

Los usuarios líderes son aquellos que experimentan necesidades meses, o años antes que la mayoría de los

usuarios, y llegan a beneficiarse de manera sustancial de la innovación del producto (von Hippel, 1998).

Muchas veces, estos usuarios líderes ya han desarrollado soluciones para satisfacer las necesidades

experimentadas. Este tipo de usuarios es común encontrarlos en comunidades de usuarios altamente

técnicos o especializados.

Los usuarios líderes pueden haber sido reconocidos con anterioridad en la fase de identificación de las

necesidades o buscarlos y encontrarlos en este momento; estos se pueden encontrar en el mercado para el

que se está diseñando el producto, o encontrarse en mercados para otros productos que implementan

algunas de las funciones del producto en desarrollo. Identificados estos usuarios líderes, se debe realizar

con ellos reuniones focalizadas a la búsqueda de soluciones para los subproblemas o el problema global de

interés. Como se mencionó estos usuarios líderes pueden ya haber encontrado sus propias soluciones a sus

necesidades no resueltas por los productos existentes; el solo hecho de identificar debilidades de los

productos existentes en la competencia que no habían sido considerados por los usuarios comunes y

corrientes, ya es en sí una contribución importante al proyecto.

6.3.2.3. Búsqueda de patentes

Las patentes son una fuente rica y disponible de información técnica, estas incluyen dibujos detallados y

explicaciones sobre cómo funcionan muchos diseños; pero cuidado!, aunque las patentes son una buena

fuente de ideas, se puede correr el riesgo que durante la búsqueda encontrar otras cosas interesantes, pero

que no están relacionadas a el problema y se convierten en distracciones; por otro lado hay que saber

hacer la búsqueda para encontrar solo la información que esté relacionada con nuestro interés. Existen

millones de patentes, cada una puede contener varias declaraciones y diagramas, si no se tiene cuidado

esto se puede convertir en una labor muy demandante de recursos (tiempo).

En cuanto a la utilidad de las patentes, es importante recordar que si los conceptos son encontrados en

patentes recientes están protegidos (20 años a partir de la fecha de solicitud de la patente), por lo que su

uso involucraría el pago de regalías. Sin embargo esta búsqueda puede ser útil precisamente para saber

que conceptos están protegidos y que, por lo tanto, se deben evitar o si se desean utilizar obtener el



permiso. Los conceptos contenidos en patentes extranjeras sin cobertura global y en patentes que ya

expiraron, se pueden utilizar sin pago alguno.

Figura 6.6 Concepto de pelador de plátano según patente de Estados Unidos No 4 446 782

Existen varias bases de datos que contienen el texto real de todas las patentes, algunas de ellas son gratis

(por ejemplo: http://www.freepatentsonline.com/, http://www.google.com/patents,

http://worldwide.espacenet.com/), pero en otras hay que pagar una cuota por cada patente o por una

subscripción. Estas bases de datos se pueden consultar electrónicamente mediante el uso de palabras

clave, es conveniente que estas palabras claves sean establecidas en por lo menos los idiomas ingles y

español; la experiencia hará que esta búsqueda sea cada vez más eficiente. En la figura 6.6 se muestra uno

de los diagramas para el pelador de plátanos descrito en la patente de Estados Unidos No 4 446 782.

6.3.2.4. Búsqueda en literatura

La literatura que se puede consultar como fuente de ideas o conceptos para el diseño no está limitada a

libros técnicos, por el contrario esta incluye memorias de conferencias, revistas industriales, reportes

gubernamentales, anuncios de nuevos productos, revistas de índole académica, revistas comerciales, etc.

(ejemplos de sitios de proveedores de elementos y equipos son: http://www.mcmaster.com,

http://www.thomasnet.com/). La abundancia de medios posibilita que las búsquedas de literatura

conduzcan a una gran cantidad de información de soluciones existentes o de ideas para la posterior

generación de conceptos.

En la actualidad la búsqueda electrónica es la forma más eficiente para recopilar información de literatura

publicada. La búsqueda en internet es el primer paso, aunque hay que ser cuidadosos porque la calidad de

los resultados puede ser difícil de valorar. Las bases de datos más estructuradas están disponibles en

fuentes en línea (por ejemplo: http://www.sciencedirect.com/science) o en dispositivos de almacenamiento

http://www.freepatentsonline.com/

http://www.google.com/patents

http://worldwide.espacenet.com/

http://www.mcmaster.com/

http://www.thomasnet.com/

http://www.sciencedirect.com/science

Capítulo 6

(por ejemplo CD-ROM); muchas universidades ofrecen amplias bases de datos, estas podrían accederse

mediante convenios o mediante la suscripción a los servicios de biblioteca..

Al igual que con la búsqueda de patentes, las dos dificultades principales para realizar buenas búsquedas

en bases de datos son: determinar las palabras clave, y limitar el alcance de la búsqueda. Debe existir un

equilibrio entre la necesidad de utilizar más palabras clave para completar la cobertura y la necesidad de

restringir el número de correspondencias a un número manejable.

6.3.2.5. Análisis (Benchmarking) de productos relacionados

La definición de Benchmarking apropiada aquí es la de David Kearns (Chief Executive Officer, Xerox

Corp.): “El benchmarking es un proceso continuo de evaluación de los productos, servicios y métodos,

con respecto a los de los competidores más eficientes o a las empresas reconocidas como líderes”.

Operativamente el benchmarking guarda cierto parecido con la ingeniería inversa, sin embargo este está

más enfocado hacia la evaluación competitiva del artefacto.

En la etapa de la generación de conceptos, se utiliza el benchmarking para evaluar aquellos productos que

poseen una funcionalidad similar a la del artefacto en desarrollo, o a los subproblemas en los que está

trabajando el equipo de diseño. Además de revelar conceptos existentes que han sido implementados para

resolver un problema particular, el benchmarking también puede visibilizar fortalezas y debilidades de los

productos de la competencia; incluso podría aplicarse benchmarking a los productos propios.

Hasta aquí se han presentado solo algunos de los métodos que pueden ser utilizados para recopilar

conceptos de solución por fuera del equipo de diseño; la aplicación de estas llevará a que los miembros del

equipo desarrollen destrezas para realizar estas búsquedas, sirve a demás para desarrollar una base de

datos mental de tecnologías, y posiblemente se construya o amplíe la red de contactos profesionales.

6.3.3. Búsqueda interna

Habiendo La búsqueda interna es el uso de conocimiento y creatividad personal y de equipo para generar

conceptos de solución. La búsqueda es interna porque todas las ideas que emergen en esta etapa son

creadas a partir del conocimiento que ya está en posesión del equipo. Esta actividad puede ser la de mayor

duración, indefinida y creativa que cualquier otra en el desarrollo de un nuevo producto; este proceso

puede ser ejecutado por individuos que trabajan de manera aislada, o por un grupo de personas que

trabajan juntas.

Esta búsqueda interna está íntimamente relacionada con la capacidad creativa del individuo o del equipo;

en el anexo: “La creatividad como actor principal en la búsqueda de soluciones de diseño”, se describen

algunos métodos que se pueden utilizar efectivamente en la generación de conceptos. Además de los

métodos mencionados en el anexo, estas son algunas sugerencias que merecen ser tenidas en cuenta tanto

en la búsqueda interna en grupo:

Posponer el juicio. A diferencia a como estamos acostumbrados a tomar decisiones en nuestra

vida diaria, la generación del concepto para el diseño de productos es fundamentalmente diferente.

En este caso se debe postergar la evaluación por el tiempo que sea necesario (días, semanas) para

generar un conjunto grande de alternativas; la clave es suspender el juicio durante las sesiones de

grupo, es decir, no se permite la crítica de los conceptos.

Concebir muchas ideas. Es un hecho que entre más ideas genere un equipo, mayor probabilidad

tendrá de explorar por completo el espacio de solución. Además, como cada idea actúa como un



estímulo para otras ideas, un número grande de ideas tiene el potencial de estimular incluso más

ideas.

Emplear medios gráficos y físicos. Una imagen vale más que mil palabras. Los lenguajes en texto

y verbales son vehículos propios e ineficientes para describir las entidades físicas. Ya sea que se

trabaje en grupo o de manera individual, debería tenerse disponible suficiente material para

realizar bosquejos o modelos con materiales que faciliten la representación de las ideas.

Algunos expertos sugieren combinar las sesiones individuales como de grupo para potenciar la generación

de ideas. Los miembros del equipo de diseño deberían emplear al menos parte de su tiempo de generación

del concepto trabajando solos; mientras que las sesiones de grupo además de servir para generar conceptos

son fundamentales para elaborar un consenso, comunicar información y depurar conceptos. En un

escenario ideal, cada miembro del equipo emplearía varias horas trabajando solo, y después se reuniría el

equipo para analizar y mejorar los conceptos generados por los individuos.

6.3.4. Exploración sistemática

Con las actividades realizadas en la búsqueda externa e interna, el equipo de diseño podrá haber

recopilado decenas o cientos de fragmentos de concepto, recordemos que estos fragmentos serán

soluciones para los subproblemas. La exploración sistemática persigue que el equipo “navegue” el espacio

de posibilidades, organice y sintetice los fragmentos de solución.

Un enfoque para organizar y sintetizar los fragmentos podría ser considerar todas las combinaciones

posibles de los fragmentos asociados con cada subproblema; sin embargo, aplicando un poco de

matemática se revelaría la imposibilidad de este enfoque. Por ejemplo, si se tienen solo tres subproblemas

y para cada uno se tienen 15 fragmentos, se tendrían que considerar 3375 combinaciones de fragmentos

(15x15x15). Algo complicado de hacer aún para un equipo muy entusiasta. Además, con toda seguridad el

equipo podría descubrir que muchas de esas combinaciones no tienen sentido. Una herramienta utilizada

para manejar esa complejidad y organizar el pensamiento del equipo es la tabla de combinación de

conceptos o tabla morfológica (ver anexo: “La creatividad como actor principal en la búsqueda de

soluciones de diseño”).

Como se mencionó al inicio de este capítulo, un concepto es una idea que puede ser representada como un

bosquejo o modelo tridimensional burdo, y con frecuencia está acompañado por una breve descripción

textual. Como resultado de la aplicación de las metodologías de generación de conceptos, técnicas

creativas y la exploración sistemática deben sobrevenir varios conceptos de solución para el problema de

diseño; entre más viables soluciones se tengan para su posterior evaluación, será mejor. En este libro se

recomienda que los conceptos que se generen, en lo posible estén configurados por: un bosquejo al menos

medianamente refinado, una descripción de su funcionamiento y si es posible también incluir los

principios de funcionamiento, descripciones aproximadas de la tecnología requerida y de la forma del

producto.

6.4. Descomposición funcional

En la sección 6.3.1.1 ya se hizo la presentación del método de la descomposición funcional, sin embargo

debido a la importancia de este método a continuación se presenta nuevamente con mayor detalle.

La importancia de la descomposición funcional radica en el hecho de que la mayoría de los proyectos de

diseño (problemas de diseño) son demasiado complejos para que puedan ser desarrollados como un solo

problema - A manera de ejemplo, un automóvil moderno puede tener entre 10000 y 50000 componentes,

agrupados por función en subsistemas o agrupados por forma en subensambles; cada subsistema o

subensamble es en sí mismo un problema de diseño- , es práctico entonces dividir estos “macro”

Capítulo 6

problemas en varios subproblemas más simples; generalmente el problema de diseño puede ser

descompuesto durante la primera fase de diseño.

Teóricamente todos los problemas de diseño se pueden descomponer en problemas más pequeños, sin

embargo en algunos casos no es una labor fácil; a pesar de esto, como regla general, los equipos de diseño

deberían intentar descomponer los problemas de diseño, pero deben tener conciencia de que dicha

descomposición en algunos casos puede no ser de mucha utilidad para productos con funciones muy

simples.

Figura 6.7 Partes de un automovil pequeño

La descomposición genera muchos nuevos problemas que necesitan ser resueltos, y a veces cada uno de

ellos puede requerir: su propio entendimiento, su propio equipo de diseño y las respectivas fases de

planeación. Frecuentemente es obvio visualizar como se puede descomponer el problema; esto es cierto

cuando los problemas de diseño son rediseños o modificaciones a productos previos. Sin embargo, si el

problema de diseño es para un producto nuevo, la descomposición no es usualmente evidente en las etapas

tempranas del proceso de diseño; por otro lado, siempre hay un riesgo al descomponer el diseño muy

pronto.

La división de un problema en subproblemas más simples se denomina desarticulación del problema;

existen muchas maneras de realizar esta descomposición. Aquí se manejará la descomposición funcional

de manera muy similar pero no idéntica al concepto de función utilizado en matemáticas, en diseño las

funciones son simplemente cosas que el objeto diseñado (o evaluado) debe realizar para ser exitoso. En

otras palabras la función nos dice que es lo que debe hacer el producto, mientras que su forma o estructura

nos lleva a cómo debe el producto hacerlo.

La función puede ser descrita en términos de los flujos lógicos de energía, material o información. Las

funciones asociadas con el flujo de energía pueden ser clasificadas mediante el tipo de energía y su acción

en el sistema. Los tipos de energía normalmente asociados con sistemas mecánicos son mecánica,

eléctrica, fluídica y térmica. A medida que estas energías fluyen a través del sistema son transformadas,

almacenadas, transferidas (conducidas), suministradas y disipadas. Estas son las “acciones” del sistema o

la energía. En este sentido el planteamiento de una función por lo general se compone de un verbo

habitualmente de acción y un sustantivo. Ejemplos de verbo son transformar, mover, disipar, alumbrar. El

sustantivo en el planteamiento de la función en general comienza como un elemento o una cosa muy

específicos a los que se hace referencia, sin embrago con la experiencia el diseñador aprenderá a buscar el

caso más general; al describir las funciones, se debe utilizar una combinación de verbo y sustantivo que

describa mejor el caso más general.

Las funciones asociadas al flujo de materiales pueden ser divididas en tres tipos principales:



1. De flujo de transporte, o procesos que conservan el material: El material es manipulado para

cambiar su posición o forma; algunos términos asociados normalmente con through flow son

posicionar, levantar, mantener, almacenar, mover, trasladar, rotar y guiar.

2. De flujo divergente: dividir el material en dos o más cuerpos; términos que describen las

funciones de flujo divergente son desensamblar y separar.

3. De flujo convergente: ensamblando o uniendo materiales.

Las funciones asociadas con flujo de información pueden estar en forma de señales mecánicas, señales

eléctricas o software. Generalmente la información es utilizada como parte de un sistema automático de

control o para interactuar con un operador humano.

La meta de la técnica de la descomposición funcional es la de descomponer el problema en términos del

flujo de energía, material e información. Esto obliga un entendimiento detallado al inicio del proyecto de

diseño de las funciones que debe tener el producto. Aunque en esta parte se va a utilizar la

descomposición funcional para el desarrollo de conceptos, esta técnica también es útil para entender

diseños existentes y puede ser utilizado en benchmarking y rediseño.

Un error frecuente en los ingenieros que inician la práctica del diseño es ligar funciones a soluciones

particulares. Por ejemplo si se estuviera diseñando un procesador de residuos caseros, tal vez se correría

el riesgo de considerar “triturar los residuos” como una función. Esto presupone que la única manera de

reducir de tamaño los residuos es utilizando compresión. Una mejor manera de caracterizar esta función

podría ser “disminuir el tamaño de los residuos”.

Las funciones pueden ser categorizadas en funciones básicas y complementarias o secundarias. Una

función básica se define como el trabajo específico que un proyecto, proceso o procedimiento debe

realizar. Las funciones secundarias serán 1) Cualquiera de las otras funciones necesarias para realizar la

función básica o 2) las que resultan de realizar la función básica.

Las funciones secundarias pueden ser funciones requeridas o no deseadas. Las funciones secundarias

requeridas son a las claras las que se necesitan para realizar la función básica.

Por ejemplo en el proyecto AMTM100 (máquina para medir la compresibilidad de las pencas de aloe vera)

una de las funciones básicas es controlar la profundidad de la herramienta, las funciones secundarias

(requeridas para la función básica) son censar la profundidad, comparar con profundidad establecida,

enviar señal de avance o retroceso.

Las funciones secundarias no deseadas son productos indeseables derivados de otras funciones (básicas o

secundarias). Ejemplo, para el proyecto QPP (pelador de plátanos), se tiene las funciones básicas de

avanzar los plátanos y quitar la cáscara a los plátanos; cada una de estas funciones requerirán de un

accionamiento movido por medios mecánicos por lo que se generará ruido, vibraciones y muy

seguramente calor, estos subproductos indeseables demandarán funciones que disminuyan la percepción

de estos efectos por parte de los usuarios. Por lo general la aparición de productos no deseados requiere

con frecuencia de funciones nuevas, como disipar el ruido y el calor.

La meta al determinar las funciones es garantizar que el diseño final haga todo lo que se supone que hace.

Existen varios métodos para determinar funciones, en este libro se describen tres de ellos: enumeración,

análisis de cajas negras y de cristal y construcción de árboles de funciones. Cualquiera sea el método que

se utilice, hay dos pasos básicos para aplicar la técnica:

1. Encontrar la función global que debe ser ejecutada.

La meta aquí es generar un único enunciado de la función general basada en los requerimientos de los

clientes. Todos los problemas de diseño tienen una o dos funciones “más importantes”. Estas deben

ser enunciadas en una frase única y concisa. Como ejemplo para el proyecto QPP, el enunciado de la

Capítulo 6

función general podría ser: Diseñar una máquina de uso doméstico para pelar plátanos verdes de

cualquier tamaño, con mínimo desperdicio y mínima intervención humana.

2. Descomponer la función en subfunciones

La meta aquí es refinar el enunciado de la función general tanto como sea posible. Hay tres razones

para hacer esto:

La descomposición resultante dirige la búsqueda de soluciones para el problema de diseño.

Debido a que los conceptos obedecen a las funciones y que los productos obedecen a los

conceptos, se debe entender completamente la función antes de invertir recursos (tiempo)

generando productos para resolver el problema incorrecto.

La división en más finos detalles funcionales conduce a un mejor entendimiento del problema

de diseño. Aunque todo este trabajo de detallamiento suena contrario a la creatividad, la

mayor parte de las buenas ideas vienen del completo entendimiento de las necesidades

funcionales del problema de diseño.

Descomponiendo las funciones del diseño puede llevar a la comprensión de que existen

actualmente algunos componentes (hardware) que pueden proporcionar alguna de la

funcionalidad requerida.

Unas sugerencias generales para la realización de esta descomposición son las siguientes:

1. Documente el que y no el cómo.

Es indispensable que únicamente se consideren las necesidades de lo que tiene que suceder. Deben

evitarse las consideraciones orientadas o estructuradas al cómo. Aunque en ocasiones es difícil

pensar en alguna función sin apartarse de su personificación física, es importante tratar de

suprimir esta tendencia natural. Si en la solución específica de un problema, no es posible

proseguir sin alguna suposición básica acerca de la forma o estructura del dispositivo, entonces

esta suposición se debe documentar.

2. Use notación estándar cuando sea posible.

Para algunos tipos de sistemas existen métodos bien establecidos para construir diagramas de

bloques funcionales.

3. Considere flujos lógicos

Es necesaria considerar la relación lógica entre las funciones para determinar su secuencia.

También es importante identificar la ocurrencia de “Ys” y “Os” en el flujo funcional.

4. Aparee entradas y salidas en la descomposición funcional

Las entradas a cada función deben coincidir con las salidas de la función previa. Las entradas y

salidas representan energía, material o información. De esta manera el flujo entre las funciones

puede ser visto como transporte de energía, material o información sin cambio o transformación.

5. Descomponga la función tan finamente como sea posible.

Esto se realiza de la mejor manera empezando con la función general del diseño y

descomponiéndola en funciones separadas utilizando un estilo de diagrama de bloques.

Debe entenderse que la descomposición funcional no puede ser generada en una sola pasada y que es una

tarea a veces complicada; sin embargo, es un hecho que el diseño será tan bueno como el entendimiento

que se tenga de las funciones que se requieren. Esta actividad es tanto el primer paso en el desarrollo de

ideas de solución como un paso más en el entendimiento del problema. Por otro lado, los diagramas de

descomposición funcional son susceptibles de ser actualizados y refinados con el progreso del diseño.



6.4.1. Enumeración

Este puede ser el método más básico y obvio para determinar las funciones de un objeto diseñado,

simplemente es enumerar o poner en una lista las funciones fáciles de identificar.

Para muchos objetos esta es una práctica y excelente forma de empezar el análisis funcional. Permite

considerar cual es la función básica del objeto, y también puede ser útil para determinar funciones

secundarias. En muchos casos, sin embargo podría haber dificultades para ir más allá de una lista inicial

obvia, por fortuna hay algunas “ayudas metodológicas” que pueden ser útiles y a las que se puede recurrir

para ampliar la lista que se está enumerando.

Una de estas ayudas consiste en imaginar que un objeto existe y luego preguntar qué pasaría si una parte

de él o todo desapareciera de improviso. Por ejemplo para un computador, que pasaría si no existiera el

monitor? Que funcionalidad se perdería?; seguramente no se podría ver la información ingresada mediante

el teclado, tampoco la información generada por el procesamiento de la información, no se podrían ver los

ítems a seleccionar con el mouse, etc

Otra ayuda útil para determinar funciones es considerar como se podría utilizar un objeto y proporcionarle

mantenimiento durante su vida útil.

La parte central de los métodos de enumeración radica en la necesidad de que el diseñador piense en un

objeto de diseño y haga una lista par verbo-sustantivo que corresponda a cada una de las funciones. La

enumeración sola con frecuencia es difícil. Algunos verbos típicos que se tienen en diseño mecánico

(funciones) son mostrados en la tabla 6.1; varios son mostrados como parejas de opuestos. Desde luego

hay muchos más verbos que pueden ser utilizados en el desarrollo de la descomposición funcional, la tabla

solo contiene los más utilizados.

6.4.2. Modelo de caja negra/Caja de cristal

Esta es una herramienta que permite pensar en sistemas de ingeniería y sus funciones asociadas. Es una

herramienta que sirve para relacionar datos de entrada y de salida, así como las transformaciones que

ocurren entre ellas. Una caja negra es esencialmente una representación gráfica del sistema u objeto en

proceso de diseño o en análisis (ingeniería inversa), en la que los datos de entrada se muestran entrando a

la caja por el lado izquierdo, y los datos de salida saliendo por el lado derecho; los datos de entrada y

salida pueden ser materiales, energías y flujos de señal. Es extremadamente importante que se

especifiquen todos los datos de entrada y salida conocidos, incluso los subproductos indeseables

originados por las sub funciones secundarias imprevistas. En muchos casos un análisis de este tipo puede

ayudar a identificar datos de entrada y salida adicionales que pudieran ser omitidos de no realizarse este.

Una convención útil para ser utilizada al establecer el modelo de caja negra es utilizar líneas continuas

delgadas para denotar transferencia y conversión de energía, líneas continuas gruesas representan

Orientar Cambiar Localizar

Enganchar/Desacoplar Incrementar/Decrecer Colectar

Unir/Separar Asegurar Ensamblar/desensamblar

Mover Canalizar o guiar convertir

Rectificar Transformar Conducir

Trasladar Absorber/Remover Rotar

Almacenar Iniciar/Parar (Detener) Verificar

Levantar Impulsar Sujetar

Posicionar Aclarar Liberar

Sostener Disipar Suministrar

Tabla 6.1 Funciones típicas utilizadas en diseño mecánico

Capítulo 6

movimiento de material dentro del sistema y líneas punteadas para representar flujos de señales de

alimentación y control dentro del sistema. En la figura 6.8 se muestra el modelo de caja negra para el

proyecto AMTM100.

Figura 6.8 Caja negra para el proyecto AMTM100

Una vez que se ha dibujado la caja negra, el diseñador o el equipo de diseño podrían hacerse preguntas

como: qué le sucede a este dato de entrada? De donde proviene este dato de salida? Como se transforma la

energía dentro del sistema? Las respuestas a estas preguntas podrían encontrarse si se “destapa” la caja

negra o si se convierte en una caja transparente, de modo que se pueda ver todo lo que sucede en su

interior.

Modelo de caja de cristal

La idea de hacer una caja transparente es exponer las transformaciones de los datos de entrada en datos de

salida. Al hacer esto es posible que 1) Se devele todo lo que sucede al interior de la caja, se vea todo lo

que está entrando y saliendo así como sus transformaciones o 2) Puede ser posible que aparezcas nuevas

cajas negras al interior (nuevas funciones internas) que deban a su vez ser destapadas. La idea es destapar

o volver transparentes todas las cajas que sean posibles hasta entender de manera adecuada cómo se

transforman todos los datos de entrada en los datos de salida correspondientes y qué datos de entrada

adicionales o efectos colaterales se producen por causa de estas transformaciones.

Pese a que el método parece aplicable solo a dispositivos que tienen un alojamiento físico o caja, esto no

es cierto; el método es aplicable a cualquier dispositivo para el cual el diseñador desee y sea capaz de

identificar todos los datos de entrada y de salida.

Una de las cosas que se consigue al convertir la caja negra en caja de cristal es identificar las funciones

que se ejecutan al interior, es decir una desarticulación funcional; esto dará una descripción más específica

de lo que deben hacer los elementos del producto para implementar su función global. Como se mencionó

previamente se pueden identificar nuevas cajas negras al interior de la caja de cristal, estas serán

subfunciones adicionales, generalmente más simples. El proceso de “destapar” cajas se repite hasta que

los miembros del equipo coincidan en que cada subfunción es lo suficientemente simple para trabajar con

ella. En la figura 6.9 se presenta la caja de cristal para el proyecto AMTM100.



Figura 6.9 Caja de cristal para el proyecto AMTM100

El objetivo de esta herramienta es describir los elementos funcionales del producto sin implicar un

principio de trabajo tecnológico específico para el concepto del producto. Este es uno de los errores más

frecuente que cometen los equipos de diseño novatos, confundir la descomposición funcional con la

descripción de soluciones que cumplirían o ejecutarían la función real identificada.

No existe una forma única para crear la caja de cristal, por lo tanto tampoco lo es la caja de cristal misma.

Las funciones y subfunciones se pueden ordenar de diferente manera para producir diferentes diagramas

de funciones. En otros casos, el material, la energía y los flujos de señal son difíciles de identificar; en

estos casos, con frecuencia es suficiente una lista de las funciones y subfunciones del producto, sin

conexiones entre ellas.

Para un equipo de diseño que está iniciando su trabajo con esta herramienta, un ejercicio que podría

ayudar a desarrollar cierta destreza es crear un modelo de caja negra y de cristal de un producto existente;

de tal manera que es posible comprobar el resultado obtenido con el actual del producto. La aplicación de

ejercicios de disección (ingeniería inversa) puede también ayudar en este aspecto.

Como sugerencia para la creación de la caja de cristal, siga los siguientes pasos:

1. Inicie creando cadenas de funciones para cada flujo de entrada. La idea es que el diseñador en este

punto “se convierta en el flujo” y piense en cada operación que se efectúa en el flujo desde la entrada

hasta la salida del producto (o hasta que se transforme en otro flujo) y la exprese como una función en

la forma de un verbo de acción. Si un flujo es transformado en otro tipo, entonces siga las operaciones

del flujo transformado hasta que este salga del producto.

2. Una vez establecidas las cadenas funcionales ordénelas respecto al tiempo, es decir que establezca la

dependencia de las sub funciones estableciendo un orden específico, las subfunciones pueden ser

paralelas, secuenciales o acopladas respecto al tiempo.

Capítulo 6

En las cadenas de funciones secuenciales, las subfunciones deben ser ejecutadas en un orden

específico para generar el resultado deseado.

Las cadenas funcionales paralelas consisten de conjuntos de cadenas funcionales secuenciales que

comparten uno o más flujos. Gráficamente, estos son representados gráficamente como una

bifurcación en un modelo funcional. Colectivamente, las cadenas son llamadas paralelas debido a que

todas ellas dependen de un flujo y sub función común, pero son independientes entre sí. Esta

independencia significa que ninguna de las cadenas del conjunto de cadenas funcionales paralelas

requiere entradas desde otra cadena dentro del conjunto. Físicamente, las cadenas funcionales

paralelas representan componentes de un dispositivo que pueden operar todos al mismo tiempo o

individualmente.

3. El último paso es agregar todas las cadenas funcionales a un único modelo (modelo funcional). Para

lograr esto puede ser necesario conectar las distintas cadenas, esta acción puede requerir la adición de

nuevas subfunciones; de igual manera, si diferentes flujos son operados por la misma subfunción,

entonces las cadenas pueden ser combinadas para mostrar dos flujos atravesando la cadena de

subfunciones.

El resultado de aplicar esta metodología es un modelo funcional de un producto. Con este modelo

funcional:

las funciones pueden ser relacionadas directamente con las necesidades de los clientes.

los productos y su representación funcional puede ser comparada directamente

pueden ser identificadas familias de productos

las funciones del producto pueden ser priorizadas

se pueden generar analogías de componentes dentro y fuera de la clase de producto

también es de utilidad para establecer la arquitectura del producto.

BIBLIOGRAFÍA

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diseño de productos - generación del concepto

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