CORPORACIÓN UNIVERSITARIA AUTÓNOMA DE NARIÑO INGENIERIA MECÁNICA INGENIERIA CONCURRENTE

CORPORACIÓN UNIVERSITARIA AUTÓNOMA DE NARIÑOINGENIERIA MECÁNICA

DISEÑO DE MAQUINASSEMESTRE 8

DOCENTE: ING. LUIS ENRIQUE ARTEAGA NOGUERA

PROPÓSITO: Describir la metodología de la ingeniería concurrente

INGENIERIA CONCURRENTE

El aumento de la complejidad de los productos y sistemas, unido a la especialización yfragmentación de los conocimientos, dificulta manejar una visión global de los proyectos. Frutode ello son tendencias como: el Taylorismo a inicios del siglo XX que, si bien obtuvo éxitos anivel económico, acarreó aspectos psicológicos y sociales negativos al asimilar el trabajohumano a una máquina. Esto desdeñó la capacidad de iniciativa de varias generaciones detrabajadores; y la creciente proliferación incontrolada de los impactos ambientales al anteponerdeterminados parámetros económicos por encima de una consideración más global de loslímites de la naturaleza.

La ingeniería concurrente nace como una filosofía del diseño que propone nuevos criterios,metodologías y herramientas que integran los proyectos con aspectos medioambientales, desalud laboral y minimización del uso de recursos colectivos y económicos. Estos conocimientostiendan a confluir en soluciones globales e integradas basadas en acciones colaborativas. Acontinuación se exponen muy brevemente varias dimensiones transversales que incorpora elconcepto de Ingeniería Concurrente:

a) Una primera dimensión es el cambio de punto de vista sobre los productos y sistemastécnicos. Se trasciende la visión clásica de la ingeniería que centra la atención en la funcióndel producto o en algún otro aspecto de particular relevancia, para extender la visión a todosu ciclo de vida. La aplicación de este simple principio tiene consecuencias espectaculares(y positivas) en muchas aplicaciones de la nueva ingeniería y abre el camino para cambiostrascendentes como la introducción de las preocupaciones ambientales.

b) Una segunda dimensión son las nuevas formas de participación en las actividades de laingeniería concurrente. Se pasa de una organización de carácter secuencial (cadaparticipante actúa en un momento dentro de una secuencia temporal) a una intervenciónglobal y colegiada. El principio más interesante es el de participación en las decisiones detodas las distintas voces que tengan algo que decir sobre el producto o sistema técnico(usuarios, diseñadores, fabricantes, mantenedores, administradores). Este principio se suelecompletar con la designación de responsables por producto o sistema a lo largo del ciclo devida (o, a una parte significativa de él). Ésta abre posibilidades como la ingenieríacolaborativa y el acortamiento de los tiempos de desarrollo.

c) Finalmente, una tercera dimensión de la Ingeniería Concurrente está relacionada con lasnuevas posibilidades que ofrece la informática y las telecomunicaciones. El concepto deherramienta asistida por ordenador (diseño, ingeniería y fabricación CAD-CAE-CAM) hoy endía se va extendiendo a la totalidad de las actividades de ingeniería. Además de nuevas yespectaculares contribuciones técnicas como el prototipaje rápido. Recientemente han

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aparecido nuevas herramientas de gran calado integrador, tales como los sistemas degestión de datos de producto y la gestión del ciclo de vida de producto (PDM y PLM, por sussiglas en inglés)

1. EL CONCEPTO DE CICLO DE VIDA

El ciclo de vida de un producto es el conjunto de etapas que recorre un producto individual (oconjunto interrelacionado de componentes físicos o intangibles) destinado a satisfacer unanecesidad (una lavadora doméstica, un programa de ordenador, una tarjeta de crédito) desdeque éste es creado hasta su fin de vida. La Figura 1, muestra el ciclo de vida del productodesde un enfoque de actividades o etapas. Las etapas desarrolladas son mercadotecnia,especificación de producto, ingeniería de producto, planeación de proceso, planeación de laproducción, producción, control de calidad, distribución, ventas hasta el desecho, reuso oremanufactura del mismo.

Figura 1. Ciclo de Vida del Producto

Se destaca que el ciclo de vida de un producto puede subdividirse en dos partes: La primera deellas incluye las etapas que son responsabilidad y/o están bajo el control del fabricante, y quenormalmente se dan al interior de la empresa (o de la cadena de suministro) que lo originan ytransfieren, tales como: marketing, diseño y desarrollo, producción y comercialización; mientrasque la segunda parte incluye el uso y mantenimiento, el fin de vida y la eliminación que se danen manos del usuario y, en algunos casos, de la colectividad.

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1.1 Costo del ciclo de vida del producto

El concepto de costo del ciclo de vida va asociado al conjunto de etapas recorridas por elproducto más allá de las de fabricación y comercialización, lo que puede poner de manifiestocostes muy superiores al precio de venta. La evaluación del coste real de ciclo de vida de unproducto suele ser difícil debido a la discontinuidad que se produce en la transferencia entrefabricante y usuario y la falta de control contable durante la utilización y mantenimiento delmismo.

En el análisis de costo del ciclo de vida del producto es importante tener claro la diferencia entreel momento en que se efectúa el gasto y el momento en que este queda comprometido. Eldiseño de un producto determina y compromete alrededor del 70% de los costos totales de suciclo de vida. De acuerdo con lo anterior, es conveniente dedicar una mayor atención y recursosen las etapas de definición, concepción y diseño de los productos y servicios, ya que es allídonde se pueden lograr los mayores ahorros. Lo que propone la ingeniería concurrente esinvolucrar en las fases iniciales del proyecto los departamentos de marketing, producción,calidad y comercial, entre otros. Las empresas innovadoras buscan su implantación paradisminuir el tiempo de desarrollo de los productos y a la vez mejorar la calidad de los productos.

1.2 Ciclo de vida económico de un producto

Es el conjunto de etapas que recorre un proyecto, entendido como una actividad de negocio (lafabricación de un producto o familia de productos, la implantación y prestación de un servicioexterior o interior, la construcción de un edificio o de una obra pública), desde que éste se iniciahasta que finaliza o es abandonado. Las etapas del ciclo de vida de un proyecto se recorrenfundamentalmente en el seno de una organización e incluyen la evolución de la actividad onegocio a lo largo del tiempo. De acuerdo con la evolución de las ventas, el ciclo de vidaeconómico de un producto se divide en las siguientes etapas: Introducción del Producto,Crecimiento, Madurez, Declive o Saturación (Figura 2).

Figura 2. Ciclo de Vida económico del Producto

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1.3 Ciclo de vida y comunicación sobre la pared

El sistema tradicional de organización por funciones se orienta a la toma jerárquica dedecisiones y a la búsqueda de objetivos departamentales. Esto conlleva a que lasorganizaciones orienten sus procesos de una manera secuencial tanto para su ejecución comopara su planeación. Es común encontrar que los proyectos avancen en forma lineal y laresponsabilidad pase por diferentes departamentos sin coordinación efectiva. La dinámica delciclo de vida tanto para el producto como para los proyectos se ve afectada por este enfoquesecuencial.

Esta forma de proceder es lo que se conoce como "comunicación sobre la pared" o “salto delmuro”, donde la actividad en cada etapa del ciclo de vida se realiza sin tomar en consideraciónlas necesidades de las restantes. Es decir, el diseño se desarrolla sin consultar las necesidadesde marketing ni las capacidades de producción; los ajustes en fabricación se desarrollan sinconsulta a diseño ni a comercialización; el departamento comercial se encarga de forma aisladade la venta del producto o servicio; el departamento de postventa (y en la mayor parte de veceslos usuarios) resuelven como pueden las incidencias derivadas de su uso y, por último, lacolectividad carga con el reto de eliminar unos productos no concebidos para ello.

Con este enfoque, el proceso se desarrolla de forma secuencial, de tal manera que cada etapano se inicia hasta que concluye la anterior. Esto trae consecuencias no deseables, donde los re-procesos abundan generando desperdicios de materiales y principalmente de tiempo que mástarde se traducen en costos impidiendo el cumplimiento de planes para proyectos tantoespecíficos como de toda la organización (Figura 3).

Figura 3. Comunicación sobre la pared, o salto del muro

La Ingeniería Concurrente se basa en el diseño para el ciclo de vida, alternativa al enfoqueclásico secuencial.

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2. EVOLUCIÓN DE LOS MODELOS DEL PROCESO DE DISEÑO

En la economía global, las tendencias sugieren que la ventaja competitiva la tendrán aquellascompañías capaces de desarrollar productos rápidamente con alto enfoque al cliente. Lasmetodologías para el diseño y desarrollo de productos constituyen un marco flexible con el cualse encaminan los esfuerzos del equipo de diseño hacia la consecución de estos objetivos,brindándoles las herramientas de toma de decisiones y de evaluación.

2.1 Modelos clásicos de diseño

Se agrupan aquí un conjunto de modelos clásicos que en su mayor parte comprenden solo eldiseño del producto y establecen las etapas del problema a resolver y la secuencia másrecomendable para llevarlas a término. Fundamentalmente, se establecen las etapas deespecificación, diseño conceptual, diseño de materialización y diseño de detalle. En cada unade estas etapas se integran las actividades de: análisis, síntesis, simulación y evaluación.

Ideación. En esta fase se hace una definición de las necesidades del mercado y se definenlos requerimientos del producto. Actualmente estas actividades se realizan generalmentepor áreas como mercadotecnia. También se realiza un plan detallado de trabajo que permiteidentificar la concurrencia entre las actividades.

Desarrollo Conceptual y Básico. En la fase se desarrollan las alternativas de soluciónsobre el producto funcional. Para lograr esto, se realizan actividades de análisis quepermiten comparar productos análogos o principios básicos que pueden ser de utilidad en eldesarrollo del concepto; actividades de síntesis, que integraran los principios o ideas paragenerar las alternativas conceptuales; y actividades de simulación y evaluación para estimarel comportamiento de las alternativas generadas y seleccionar las mejores.

En la etapa de Diseño Básico o de Materialización (Embodiment Design) se determina laestructura constructiva del producto o sistema, lo que significa definir la composición yorganización de los módulos (o subensambles) y sus especificaciones para que a partir deello se pueda proceder al diseño de detalle de las piezas o componentes.

Desarrollo Avanzado. Involucra todas las actividades que ofrecen como resultadodocumentos de ingeniería detallados que son la base para la fabricación del producto; esimportante anotar, que en muchos de los modelos clásicos esta etapa se denomina Diseñode Detalle.

Lanzamiento. En esta fase se fabrican prototipos para evaluar el diseño e inclusive, sediseña el proceso de producción y se comienza con la manufactura del producto. Sólo enalgunos de los modelos clásicos se abordan esta fase.

La evolución de los requerimientos del mercado y el hecho de que las especificaciones dediseño se hicieran más estrictas, fueron el motor o causa de la evolución de las metodologíasde diseño. Por lo tanto, una consecuencia de todo esto fue el poder representar losrequerimientos de los clientes por medio de estándares que facilitaron la comunicación, a travésdel desarrollo de una tecnología capaz de modelar geometrías y propiedades de ingeniería loque hasta hace pocos años era impensable. Del mismo modo, los procesos de manufacturaevolucionaron permitiendo la fabricación de productos más complejos acordes con la diversidadde los usuarios y sus exigencias.

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2.2 Modelos de etapas del proceso de desarrollo

Los modelos de diseño han evolucionado como resultado de la mayor complejidad de losproblemas, lo cual ha hecho imprescindible la creación de nuevas herramientas de apoyo parafacilitar su solución. Así mismo, debido al hecho de que el éxito de un producto depende engran medida de la administración del proceso de diseño, el cual incluye: la integración yorganización del equipo de diseño, la documentación, la definición de los programas de trabajoy los calendarios. Esta evolución inicia a partir de la integración de teorías como la Ingenieríainversa y el Seis Sigma, es decir, esta evolución se ha concentrado en los métodos yherramientas que se emplean en el proceso de diseño con un enfoque en la teoría de calidad.

Esta evolución tomó como base los modelos clásicos de diseño que sirvieron de referencia paraque empezaran a desarrollarse distintos modelos que incluyeran otras etapas del desarrollo deproductos, como la planificación de las actividades de producción y comercialización, hasta elinicio de su fabricación, incluyendo etapas como el estudio de mercado, la planificaciónestratégica, el diseño del producto y del proceso, la fabricación de los medios de producción y ellanzamiento de la fabricación y la comercialización.

Considerando la diversificación de tecnologías en el mercado y tomando como base lasdisciplinas de ingeniería actuales, es posible dividir las metodologías de diseño de acuerdo altipo de producto, es decir: mecánicos, eléctricos/electrónicos y software. De estas disciplinassurgen combinaciones como productos electromecánicos o mecatrónicos (integración demecánica, electrónica y software).

Las empresas han definido sus propios procesos de desarrollo de productos en los cuales seenfatiza en los aspectos claves de cada compañía para su éxito en el mercado y en lanaturaleza de sus productos. Estos modelos representan adaptaciones de las metodologíasexistentes, aplicadas a un producto específico, donde se da mayor importancia al aspecto deproducción.

Modelo para el desarrollo integrado de productos, procesos y sistema de fabricación

El diseño de un producto es un proceso cuya extensión temporal varia dependiendo de sucomplejidad. Sin embargo, al seguir una metodología, este proceso puede ser acortado entiempo, dado que la información puede recolectarse y gestionarse de una manera másorganizada sin sacrificar el cumplimiento de los requerimientos del cliente.

El desarrollo de productos puede ser visto como un proceso de transformación de información.En este proceso, el diseñador tiene la responsabilidad de definir correcta y claramente losparámetros, características, atributos y toda la información que será útil en la definición delproducto. Esto se da en las primeras actividades del proceso de desarrollo, para obtener todaslas especificaciones del producto que se va a diseñar, las cuales deben estar claramenteestablecidas y entendidas por todos los miembros del equipo de diseño.

Posteriormente, se desarrollan actividades creativas en el proceso, para proponer unageometría detallada acorde con las restricciones previamente establecidas, con el materialadecuado, y con ciertos aspectos que resultan relevantes para el proceso de producción. Estasactividades que se dan en todas las fases del proceso de diseño de productos, y queconstituyen el ciclo básico de diseño, pueden clasificarse en tres grandes grupos:

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Actividades de Análisis: representan la descomposición de algo complejo en suselementos, el estudio de estos elementos y sus interrelaciones. Las acciones que lo definenson: identificación, definición, estructuración y ordenamiento.

Actividades de Síntesis: representan la unión de elementos para producir nuevos efectosy demostrar que tales efectos crean un nuevo orden. Involucran la investigación y eldescubrimiento, la composición y la combinación. Una característica esencial de todo diseñoes la combinación de descubrimientos individuales o subsoluciones en un sistema funcionalcompleto, es decir, la asociación de componentes para formar un todo. Aquí también debeprocesarse la información recolectada durante las actividades de análisis.

Actividades de Evaluación: representan la fase de definición de la solución del problema oproceso de diseño que se esta resolviendo. Las combinaciones o composiciones definidasen las actividades previas deben ser evaluadas para elegir aquella que cumpla de mejormanera con el patrón de desempeño deseado y definido por los requerimientos de diseño.Una adecuada evaluación, permiten definir las acciones correctivas a través del uso dealgunas técnicas y métodos. Los insumos para las actividades de evaluación pueden serobtenidos a partir de actividades previas de simulación.

Para llevar a cabo estas actividades existen un gran número de métodos y herramientas queaportan valor agregado. Por lo tanto, resulta conveniente clasificar algunos de los métodosútiles en cada fase y actividad, de acuerdo con su empleo a lo largo de las cuatro fases dediseño ya establecidas, como se muestra en la Tabla 1. Estos métodos deben serseleccionados y adaptados a las necesidades del diseñador dependiendo del tipo de producto yde los resultados deseados.

Tabla 1. Clasificación de métodos y herramientas de soporte al proceso de diseño

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El modelo presentado en la Figura 4, se ha desarrollado con actividades definidas para cadauna de las fases del ciclo básico de diseño: ideación, desarrollo básico, desarrollo avanzado ylanzamiento; donde se discriminan las actividades de análisis, síntesis y evaluación. Se hanclasificado los productos en tres categorías: mecánicos, eléctricos – electrónicos y de software.

Figura 4. Actividades del Modelo Integrado de Producto, Proceso y Sistema de Fabricación

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2.3 Problemas típicos en el uso de metodologías de diseño

Algunos de los problemas que se suscitan al usar metodologías se deben a que las mejoresmetodologías pierden impacto cuando no son usadas efectiva y eficientemente. Generalmente,esta insuficiencia es el resultado del uso de demasiadas o del mal empleo de las herramientas.La dificultad está en seleccionar e implementar la combinación correcta de soluciones y mediosque mejor se ajusten a un problema particular de desarrollo de producto considerando susinconvenientes, restricciones, propósitos, procesos, organización, productos y contextosespecíficos. Algunas de las razones por las cuales la combinación elegida de metodologías noes exitosa son las siguientes:

Elección incorrecta de métodos y herramientas. Aun cuando los métodos que soportanel proceso de diseño pueden llamarse genéricos, se han desarrollado para ser aplicados aproblemas específicos; por lo tanto, deben utilizarse en un contexto adecuado.

Promoción. Estas herramientas deben ser promovidas por la administración pero deben serajustadas a las necesidades del usuario e incluidas en su entorno laboral.

Orientadas al Usuario. Estos métodos se aprenden utilizándolos, por lo tanto, deben serajustados a la situación especifica de cada compañía.

Trabajo extra. Algunas herramientas son vistas como “requisito” y no como soporte realpara la ejecución de sus actividades ya que implican un cambio en los hábitos deldiseñador.

Gran cantidad. Es mejor tener pocas herramientas bien conocidas y utilizadas, que muchasque son mal utilizadas.

2.4 Desarrollo integrado de producto, proceso y sistema de fabricación

El concepto de Desarrollo Integrado de Producto y Proceso es un reto que implica la gestión,integración y optimización de las actividades de diseño, manufactura y mantenimiento de unproducto, a través del uso de equipos multidisciplinarios durante su ciclo de vida, como seaprecia en la Figura 5. El Modelo de Referencia se centra en tres ejes: Desarrollo de Producto,Desarrollo del Proceso y Desarrollo del Sistema de Fabricación. Cada eje es analizado en lasetapas asociadas al nivel de evolución de los procesos: Ideación, Desarrollo conceptual yBásico, Desarrollo Avanzado y Lanzamiento; identificando los Entregables (Tollgates) oresultados específicos obtenidos al final de cada etapa. Por ejemplo, los documentos de DiseñoDetallado son entregables (tollgates) de la etapa de Desarrollo Avanzado en el Proceso deDesarrollo del Producto.

El Desarrollo del Sistema de Fabricación puede involucrar o combinar tres subprocesosdiferentes: (a) Transferencia de Producto: cuando el componente es una parte estándar o esmanufacturado a través de un proceso convencional para el cual hay un proveedor disponibleque cumple con los requerimientos de calidad, costo y tiempo de entrega; (b) Transferencia deTecnología: cuando el componente debe ser manufacturado por un proceso convencional parael que se cuenta con un proveedor adecuado de la tecnología, siendo necesario desarrollar elproceso de manufactura utilizando esta tecnología disponible; y (c) Desarrollo de máquinas y

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equipamientos: cuando el componente a ser manufacturado no es estándar y exige para sufabricación el uso de tecnologías no convencionales que no están disponibles, y por lo tanto, esnecesario desarrollar un nuevo equipamiento para fabricar el componente.

Figura 5. Modelo para el desarrollo integrado de producto, proceso y sistema de fabricación

Un Modelo de referencia para el Desarrollo Integrado de Producto, Proceso y Sistema deFabricación, constituye una representación completa de las etapas de ingeniería llevadas acabo dentro del Ciclo de Vida del Producto, las cuales pueden ser clasificadas dentro del ciclobásico de análisis, síntesis y evaluación, como se muestra en la Figura 6. Las propiedades delModelo de Referencia son:

Configurabilidad: capacidad de ser configurado en Modelos Particulares para conseguiruna meta específica dentro del Ciclo de Vida del Producto, tomando en cuenta aspectos delas compañías, tales como: mercado, conocimiento y tecnología.

Robustez: debido a que esta basado en una librería de métodos y herramientascomprobados para garantizar el flujo de información entre las etapas del proceso dedesarrollo facilitando la colaboración entre ingenieros de diseño y manufactura.

Integración: capacidad para adoptar nuevos métodos y herramientas de diferentesdisciplinas (por ejemplo: mecánica, informática) e integrarlas permitiendo configurarModelos Particulares para diferentes industrias.

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Figura 6. Modelo de referencia para el desarrollo Integrado deProducto, Proceso y Sistema de Fabricación

Un modelo particular es construido utilizando tanto actividades como bloques básicos ounidades de construcción. Para que los conceptos de Desarrollo integrado de producto, procesoy sistema de fabricación sean implementados en una compañía, es necesario configurar elModelo Particular a partir de la Arquitectura básica del Modelo de Referencia. El ModeloParticular es un conjunto de actividades que representa el desarrollo de productos, procesos ysistemas de fabricación dentro de la compañía. La configuración del Modelo Particular serealiza en tres fases:

Fase I – Definición del Proyecto: durante esta fase se identifican los requerimientos de lacompañía y se define el alcance del proyecto de acuerdo a la representación propuesta delCiclo de Vida del Producto.

Fase II – Definición de Secuencia de Actividades: una vez que el proyecto ha sidodefinido, el Modelo de Referencia debe ser desglosado en Actividades para evaluar cadauna de ellas y seleccionar aquellas que serán ejecutadas para cumplir con losrequerimientos de la compañía.

Fase III – Mapeo de la Secuencia de Actividades: una vez que las actividades han sidoseleccionadas es necesario trasladar cada uno de los puntos que describen a lasactividades (Función, Información, Recursos y Organización) del dominio del Modelo deReferencia al dominio del Modelo Particular.

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3. DIMENSIÓN SINCRÓNICA Y ASINCRÓNICA DEL DESARROLLO DE PRODUCTOS

En los últimos años, la ingeniería concurrente ha venido poniendo el énfasis en el punto de vistadel ciclo de vida de los productos o sistemas (dimensión diacrónica, a lo largo del tiempo). Estaperspectiva concibe que el diseño de un producto o sistema no se limita simplemente a darrespuesta a los requerimientos de su función principal durante su uso (para el que ha sidocreado); sino también a los requerimientos de las restantes etapas de su ciclo de vida(desarrollo, fabricación, distribución, transporte, comercialización, mantenimiento y fin de vida).

Sin embargo, raramente un producto se origina como elemento singular y, mucho menos, seutiliza de forma aislada de otros productos. Por lo tanto hay una segunda perspectiva en laconcepción y diseño de un producto que se centra en su interacción con otros productos(dimensión sincrónica, en un mismo momento), la cual puede proporcionar el doble beneficio deoptimizar los costes de producción y de facilitar lo mejor posible su adaptación a lasnecesidades de los distintos usuarios y clientes durante su utilización.

Figura 7. Dimensiones sincrónica y diacrónica para un producto.

En el análisis de la dimensión sincrónica, el objetivo principal del configurador o instalador, esobtener el comportamiento óptimo y la mayor rentabilidad del sistema. Así mismo, el diseñadorbusca estructurar la variedad de productos que requiere el mercado, a fin de ahorrar costes defabricación.

4. FAMILIA, PORTAFOLIO Y GAMA DE PRODUCTOS

En la literatura sobre diseño y desarrollo de productos, las definiciones más aceptadas hoy endía conciben el portafolio de productos (product portfolio), como el conjunto de productosdistintos que ofrece una determinada empresa, mientras que la familia de productos (productfamily) se define como un conjunto de productos que comparten una plataforma común y que,normalmente, forma un subconjunto del portafolio de una empresa.

4.1. Familia de productos

Una Familia de productos se define como una agrupación de productos que conviven einteractúan en las etapas de diseño, fabricación (para la producción de bienes) e implantación(para la producción de servicios). La planificación de una familia de productos interesaespecialmente a la empresa que los origina (constructor) y su principal preocupación consisteen utilizar los recursos de diseño, fabricación, e implantación; de la forma más eficiente posiblea fin de ahorrar costes. También es común referirse al término familia de piezas, la cual se

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compone de piezas diferentes entre si, pero que presentan similitudes en forma geométrica ytamaño o en los procesos de fabricación, como se muestra en la Figura 8.

Figura 8. Familia de piezas

4.2. Portafolio de productos

En el Portafolio y en el Catálogo de productos, intervienen agrupaciones de productos queconviven e interaccionan en las etapas de uso y mantenimiento. Si el objeto de esta agrupaciónes articular el proceso de concepción y diseño de los productos, se usa el término portafoliomientras que, si el objeto de la agrupación es de carácter meramente descriptivo de losproductos ya existentes, se usa el término catálogo.

Figura 9. Portafolio de productos de empresa

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Si bien el concepto de portafolio suele referirse a los productos que ofrece una empresa, esteconcepto tiene su máximo interés cuando se extiende a todos los productos que ofrece elmercado y que cooperan en una actividad. Debe distinguirse, pues, entre portafolio deproductos de una actividad cuyo agente genérico es el transferidor (empresas comerciales, paraactividades simples o, un configurador, para actividades con equipamientos más complejos), yportafolio de productos de una empresa, cuyo agente es un constructor y que suele limitarse auna parte de los productos del portafolio de una actividad.

Más allá de la definición de los conceptos anteriores, familia de productos y portafolio deproductos, se define un tercer concepto más amplio denominado gama de productos (productrange); para apoyar la elaboración de una nueva estrategia de concepción y diseño de losproductos necesarios para una actividad. Dentro de este contexto, diseñar el portafolio deproductos de una determinada empresa.

4.3. Gama de productos

La Gama de productos se define como una agrupación de productos necesarios para unaactividad, más allá de los que fabrica una empresa, cuya arquitectura se concibe para resolverde forma óptima tanto los condicionantes de diseño y fabricación, como las oportunidades deuso, mantenimiento y reciclaje, las cuales buscan ofrecer la máxima satisfacción a los usuariosdentro de esta actividad.

El concepto de gama de producto consiste en una construcción virtual de todos aquellosequipos que van a cooperar en una determinada actividad, con el análisis de los distintoscontextos en los que puede producirse dicha actividad (industrial, colectividades, autoservicio)determinados por diversos factores de acotación como: volumen a procesar, tipo de producto,calidad requerida, costo admisible para el proceso, formación de recursos humanos, calidad delos suministros eléctrico y de agua, etc. La determinación de una gama de productos y delcorrespondiente portafolio de producto de una empresa pueden seguir los dos pasos siguientes:

1. Establecer la familia de procesos de la actividad y sus contextos. Articular estos procesos através de una arquitectura de la familia de procesos (secuencia de tareas, tareas comunes,aislamiento de tareas específicas de un contexto, etc.). El diseño de la familia de procesos ysu arquitectura constituye una primera e importante oportunidad de innovación.

2. Establecer los productos de proceso para cada contexto (conjunto de productos queintervienen en un proceso correspondiente a un contexto). La gama de productos estáformada por el conjunto de productos de proceso que intervienen en una familia deprocesos. Articular estos productos de proceso a través de una arquitectura de gama deproducto (asociación de tareas a cada producto, productos que intervienen en variosprocesos, módulos comunes a varios productos, etc.). El diseño de a gama de productos ysu arquitectura proporciona una segunda gran oportunidad de innovación y constituye elmarco para diseñar el portafolio de una empresa particular cuyos productos incidan en laactividad considerada.

En base al portafolio diseñado a partir de la gama de producto de la actividad, la empresadesarrolla las correspondientes familias de productos. Esta metodología proporciona resultadosinteresantes en todo tipo de actividad, pero es especialmente fructífera en el diseño delportafolio de producto de empresas que producen productos de equipamiento (o bienes deequipo) destinados tanto a actividades de fabricación como de prestación de servicios.

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5. ARQUITECTURA DE PRODUCTO Y MODULARIDAD

Uno de los aspectos que tiene mayor incidencia en el comportamiento de un producto, y queofrece mayores posibilidades de innovación desde el punto de vista competitivo, es el diseño desu arquitectura. La definición de ésta debe iniciarse ya en el planteamiento mismo de susespecificaciones y constituye una referencia para todo el proceso de desarrollo posterior.

El concepto de arquitectura incluye las reglas y principios de estructuración de sus elementos yrelaciones con miras a conseguir ventajas competitivas en cualquiera de las distintas etapas desu ciclo de vida. Así, pues, en base a unas adecuadas reglas de diseño, la arquitectura confiereun valor diferencial al producto o sistema.

Entre estas reglas, suele ser de gran interés la agrupación o integración de elementos delproducto en unidades funcionales o constructivas independientes denominadas módulos. Lasrelaciones entre los distintos módulos, así como con su entorno, se logran por medio de lasinterfases que materializan las interacciones y los flujos necesarios de información, energía ymateriales.

Más allá de las funciones principales para las que ha sido concebido, un producto deberesponder también a los modos de operación derivados (puesta en marcha y paro, estado de nofuncionamiento), ocasionales (transporte e instalación, recargas, limpiezas) o accidentales(usos no previstos, riesgos). La arquitectura de producto debe ser utilizada para dar unasolución adecuada y equilibrada a los distintos requerimientos y formas de comportamiento entodos ellos.

Por otro lado, la estructura de un producto o sistema es el resultado de la materialización de suarquitectura y, por lo tanto, contiene implícitamente y explícitamente las relaciones jerárquicas,funcionales y operativas entre sus componentes, tanto si éstos son físicos como no físicos.

La arquitectura de un producto o sistema constituye una herramienta operativa de síntesisdestinada a dar apoyo a sus etapas de concepción y diseño, mientras que la estructura de unproducto o sistema es una herramienta descriptiva de análisis destinada fundamentalmente agestionar las etapas posteriores a su definición en el ciclo de vida (fabricación, distribución,utilización, mantenimiento y fin de vida).

5.1. Arquitectura de producto

La arquitectura de un producto se concreta a través del establecimiento de las reglas de diseño,entre las que cabe destacar la definición de los módulos, las interfases y las plataformas. Acontinuación se establecen y comentan estos conceptos.

Regla de diseño

Es cualquier regla conceptual, tecnológica, constructiva, comercial o contractual, establecidapor una persona o colectivo con autoridad reconocida (también llamado arquitecto) destinada adirigir y orientar el diseño de un producto o sistema. Las reglas de diseño (y de forma especial,las que estructuran los módulos, las interfases y las plataformas) constituyen elementos básicosde la arquitectura de un sistema. Entre otros, las reglas de diseño alcanzan los siguientesaspectos:

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a) Principios de pertenencia. Distribución de las distintas funciones entre los módulos de unproducto o sistema.

b) Protocolos de interfase. Descripciones detalladas de las interacciones de los módulos entresí, de los módulos con el sistema y de los módulos y el sistema con el exterior.

c) Protocolos de integración y estándares de verificación. Procedimientos de integración y deconfiguración de las partes de un sistema, y estándares para la verificación delfuncionamiento del sistema en su conjunto y de cada parte, en cada uno de los distintosmodos de operación.

Módulo, interfase y plataforma

Un módulo es una parte de un producto o sistema delimitado a través de jerarquizar lainformación asociada en:

1. Información visible, que explicita la relación del módulo con su exterior (otros módulos, elsistema, o el exterior del sistema)

2. Información oculta, que interrelaciona elementos internos de un módulo; suele ser oculta y,puede ser determinada con independencia del resto del sistema.

Una interfase es una superficie (real o virtual) entre un módulo y su exterior (o entre un sistemay su exterior) con la explicitación de la información visible asociada. Finalmente, una plataformaes un conjunto de recursos comunes (reglas de diseño, módulos, interfases) compartidos porvarios productos y que responden a una arquitectura favorable para el conjunto de productosimplicado (familia de productos o portafolio de productos).

Los sistemas estructurados en una jerarquía de módulos e interfases toman el nombre demodulares y el principio de arquitectura se designa por modularidad. A continuación se analizala estructura de producto para una lavadora-centrifugadora doméstica, como se muestra en laTabla 2.

Tabla 2. Ejemplo de arquitectura lavadora centrifugadora doméstica.

Reglas de diseño

Carga frontalDimensiones y capacidad deacuerdo con su ubicación habitualFactor de centrifugación bajo.

Módulos

Mueble-base: soporte, puerta,unidad de controlEnvolventeTambor y ejeTapa frontal del tambor

Interfases

Máquina/suelo: unión atornilladaGrupo flotante/base: unión rígidaMáquina/exterior: suministros deagua y electricidad; desagüe,entrada para jabón, suavizantemáquina/usuario: panel de control

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5.2. Modularidad

Un punto de vista interesante llega a la conclusión de que la modularidad no es solo unacaracterística, sino un paquete (bundle) de características de un producto que se ponen demanifiesto a través del análisis de tres perspectivas distintas: la del sistema, la de la jerarquía yla del ciclo de vida.

Tabla 3. Puntos de vista de la modularidad

PERSPECTIVA DELSISTEMA

PERSPECTIVAJERÁRQUICA

PERSPECTIVA DEL CICLODE VIDA

Tiene en cuenta dos aspectosfundamentales: los elementosque componen un producto ylas relaciones (interfases)entre estos elementos.Aparecen, tres enfoques:

Los sistemas complejostienden a organizarse enjerarquías: una de abajo-arriba, basada en laingeniería, y otra de arriba-abajo, basada en el mercado.

Las etapas del ciclo de vidade un producto se orientan ala modularidad, cada una delas cuales impone objetivosdistintos a sucomportamiento.

Solo relaciones (interfases).La determinación de loselementos (que aparecen deforma implícita) no restringe elanálisis. Una arquitectura deproducto modular usa Inter-fases estandarizadas entrelos componentes para crearun producto flexible a partir dela estandarización y laintercambiabilidad.

Basada en la ingeniería:busca crear productos quefuncionen. Los problemascomplejos se dividen ensistemas más simples yfáciles de resolver dondeutilizando diseño conceptualen cuatro pasos: identificar elproblema; establecer laestructura de funciones;desarrollar principios desolución; evaluar y elegir losmejores principios desolución.

Diseño y desarrollo: Seevalúa el impacto de lasdecisiones en la arquitecturade producto sobre los tiemposy costos de diseño ydesarrollo.Producción: busca reducirlos costos de producciónempleando módulos enfamilias de productos; redu-ciendo la complejidad a travésde la fabricación y el montaje;y aplazando al máximo lapersonalización del producto.

Solo elementos. Se identifi-can tres grupos: 1. Los límitesde los elementos funcionalesestán fijados y solamentepueden cambiarse unidadespredeterminadas; 2.nn Seagrupan elementos pequeñospara formar módulos; y 3.Propone la asignación defunciones a elementos.

Basada en el mercado: Losproductos se ven comopaquetes de atributos queofrecen la variedad deseadapor el usuario a un menorcosto. Para ello, los módulospermiten unas funciones ocaracterísticas que, por mediode reemplazo, proporcionanvariedad. Así mismo, eldiseño de interfases facilita elreemplazo por el diseñador, elfabricante o el usuario. Enesta perspectiva destaca lareutilización de las familias enbase al concepto deplataforma como conjunto desubsistemas e interfasescomunes.

Utilización. La modularidaden el uso posibilita lareconfiguración del producto,con menos esfuerzo que ensu producción original, parapermitir al usuario lapersonalización del productoy facilidad de mantenimiento.

Relaciones y elementos.Existe una compleja corres-pondencia entre elementosfuncionales y componentesfísicos, con Interfasesacopladas entre componentes

Retirada. Impone requeri-mientos de modularización endos situaciones: 1. Elproducto o algunas de suspartes pueden serreutilizadas; 2. El producto estransformado para otro uso.

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5.3. Principios de estructuración modular

5.3.1 Personalización en el diseño

En caso de personalizar un producto desde su diseño, se puede reutilizar el conocimientosegún distintos principios tales como: Escalonamiento; Estrechamiento; y Pautas de diseño.

Escalonamiento (size range): corresponde a varios productosque realizan la misma función, siguen el mismo diseño básico eimplican procesos de fabricación similares, pero que presentanvalores escalonados en uno o más de sus parámetros dediseño (a menudo corresponde al tamaño, pero también puedeabarcar otros parámetros).

Ejemplos: Rodamientos de una serie con distintos tamaños;Motores de distinta potencia; Fuentes de alimentación dedistintos amperajes.

Estrechamiento (narrowing): Cuando en varios productosexisten las mismas funcionalidades, especialmente si sonintensivas en conocimiento, es útil adoptar reglas de diseñocomunes. Aunque el estrechamiento es parecido a lamodularidad de componentes compartidos, no se resuelvenecesariamente en módulos.

Ejemplos: Circuito de alimentación de potencia aplicado a másde un producto; Uniones mecánicas especiales utilizadas envarias máquinas.

Pautas de diseño (design patterns): Son la formalización de soluciones utilizadas pordiseñadores experimentados en la resolución de problemas que anteriormente hanmostrado su viabilidad. Tienen su origen en la arquitectura y su objetivo es evitar resolver denuevo los mismos problemas partiendo de cero. Aunque muchas de las pautas de diseñoson ampliamente conocidas en la bibliografía (manuales de ingeniería, procedimientos decálculo), es importante la recopilación de las pautas de diseño propias de cada empresapara incorporarlas a su saber hacer (“know how”).

5.3.2 Personalización en la fabricación

Cuando la fabricación de un producto requiera cierta flexibilidad para adaptarse a aplicacionesespecíficas, conviene concentrar la variabilidad en unos pocos parámetros y evitar así lavariación en otras partes del proceso productivo.

Fabricación a medida (Fabricate to fit): Estrategia depersonalización que permite adaptar el producto al usuario apartir de modificar el valor de alguno de sus parámetros pormedio de un proceso de fabricación irreversible.

Ejemplos: Cables eléctricos de distintas longitudes, conterminales; Mangas ajustables de una chaqueta.

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5.3.3 Personalización en el montaje

La personalización en el montaje se obtiene fundamentalmente a partir de una estrategia decombinar módulos.

Modularidad de componentes permutados (component-swapping modularity): Dos o más módulos distintos puedenser apareados con el mismo módulo básico para crear distintasvariantes de un producto de la misma familia.

Ejemplos: Varios discos duros distintos que puedenincorporarse a un mismo ordenador; Varios motores distintospueden equipar un mismo automóvil.

Modularidad de componentes compartidos (component-sharing modularity): Un mismo módulo puede formar parte devarios miembros de una familia o de varias familias deproductos (concepto dual del anterior: si se toma comoreferencia el módulo común, se habla de modularidad decomponentes permutados y, en caso contrario, de modularidadde componentes compartidos). Se suele asociar a laestandarización y a la eliminación de variedad inútil.

Ejemplos: Un mismo disco duro puede adaptarse a variosordenadores distintos; Un mismo motor puede equipar variosmodelos de automóvil.

Modularidad de bus (bus modularity): Un módulo básico (elbus) puede ser conectado simultáneamente a un determinadonúmero de componentes (iguales o distintos) a través de unmismo tipo de interfase. A diferencia de otros tipos demodularidad, la de bus permite variar el número y lalocalización de los componentes.

Ejemplos: Bus de comunicación de un ordenador donde seconectan los distintos periféricos; Alimentación neumática (enparalelo) de un taller; Estanterías montadas sobre unacremallera.

Modularidad seccional (sectional modularity): Combinaciónde módulos de formas arbitrarias siempre que esténconectados por el mismo tipo de interfases. Dado que cadamódulo puede tener una o más interfases, existen pocaslimitaciones estructurales y permiten la formación desecuencias, árboles y otras combinaciones. La variedad sesuele asociar más con la modularidad seccional que con otrostipos de modularidad.

Ejemplos: Juego de construcciones infantiles LEGO; Mueblesde cocina, armarios modulares.

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Modularidad de apilamiento (stack modularity): Colecciónde módulos similares que se conectan formando apilamientospara crear una unidad con un valor en una de sus dimensionesque es la suma de los módulos individuales. El apilamientopuede darse combinando módulos iguales o combinandomódulos de distinto tamaño.

Ejemplos: Tarjetas de memoria en informática; Bateríaseléctricas compuestas para distintos voltajes o amperajes;Embragues multidisco.

5.3.4 Adaptación después de la producción

Estas estrategias son las que producen un aplazamiento mayor de la variedad, fuera ya delsistema productivo, y por lo tanto suelen dar lugar a los máximos ahorros de costes y aproporcionar la máxima utilidad.

Ajuste (Adjustment): Estrategia de personalización de unproducto que permite al usuario su adaptación mediante lavariación de algún parámetro. A diferencia de la fabricación amedida, el ajuste tiene lugar después de la producción y sueleser reversible.

Ejemplos: La regulación en altura de una silla de despacho odel asiento de un automóvil; La personalización de unprograma de ordenador; El ajuste de un regulador decalefacción.

Adaptación (Adaptation): Estrategia según la cual el productose adapta automáticamente a las necesidades de la aplicaciónsin la necesidad de una acción deliberada del usuario.

Ejemplos: Cambio de marchas automático de automóvil;Reconocimiento e instalación automática de periféricos deordenador.

Extensión (Widening): Consiste en crear productos ocomponentes que satisfagan una variedad de necesidades nocontradictorias. Si bien su coste puede ser mayor, los gastosgenerales fijos son menores al aumentar la estandarización.

Ejemplo: Sistema de alimentación eléctrica multitensión (admiteindistintamente varias tensiones eléctricas lo que unifica todaslas versiones del producto).

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6. HERRAMIENTAS DE LA INGENIERÍA CONCURRENTE

La ingeniería concurrente (IC) surgió como respuesta a la necesidad de mejorar lacomunicación entre los responsables del diseño de un producto, en particular, entre losencargados de especificar las características de un producto, y el resto de los participantes enel proceso de desarrollo y fabricación del mismo. Aunque la IC como paradigma en la dinámicade desarrollo de productos no aparece sino hasta la década de 1980, las técnicas individualesque forman parte de la metodología empezaron a establecerse mucho antes, en el períodoposterior a la segunda guerra mundial. Evidentemente, la problemática fundamental que la ICbusca eliminar tiene orígenes anteriores.

Desde finales del siglo XIX, AT&T Western Electric había hecho esfuerzos por establecermetodologías del control de calidad. Los primeros elementos del control estadístico de proceso(SPC) se introdujeron en 1924 en AT&T Bell Laboratorios [Niosi, 1998]. Durante las SegundaGuerra Mundial, el Ejército y la Marina de los Estados Unidos requerían el uso de estas técnicaspor parte (o pieza). Al final de la guerra, los japoneses, bajo la supervisión de la milicianorteamericana, adoptaron estas técnicas de control de calidad. J.M. Juran y W.E. Demming,antiguos empleados de AT&T Western Electric, fueron los principales instructores de estastécnicas.

Claramente, las necesidades impuestas por la producción en masa y la intercambiabilidad departes (introducido simultáneamente) fueron el principal cuello de botella que trató desubsanarse mediante el SPC. Aunque el surgimiento del SPC pareciera entonces ser unfenómeno independiente, no puede dejar de sospecharse que la pérdida de control del diseñoque sufrió el fabricante tuvo algún efecto. Si una persona controla el diseño y la fabricación deun producto, la responsabilidad recae en una sola entidad. Con la separación de lasactividades, las responsabilidades se vuelven más difusas y por consiguiente es más difícilencontrar las fuentes de error.

Lo interesante del caso es que en Japón se dieron las condiciones para un nuevo paradigma enel desarrollo y fabricación de productos. En particular, la necesidad de controlar la variación delproducto y la necesidad de optimizar el uso de recursos llevaron a los japoneses a idear losconceptos de Justo a Tiempo (JIT, Just in Time) y la Ingeniería Concurrente (IC).

Los orígenes de la Ingeniería Concurrente se remontan a la década de 1950, cuando GenichiTaguchi trabajó en el desarrollo de los principios del Diseño Robusto (RD) mientras trabajabaen Nippon Telegraph and Telephone (NTT). Esta metodología iba encaminada a optimizar elproducto desde el punto de vista del proceso de fabricación, uno de los conceptos queposteriormente se incorporarían a la Ingeniería Concurrente.

Una década después, dos profesores japoneses desarrollaron otra de las técnicasfundamentales de la IC: el Despliegue de la Función de Calidad (QFD). Su primer uso sereporta en los astilleros de la Mitsubishi Heavy Industries, a principios de la década de 1970.Esta técnica introducía dos conceptos innovadores. Primeramente, reconocía el papelpreponderante del cliente para el éxito económico del producto. La técnica incluía un procesosistemático que ayudaba a los diseñadores a desplegar las necesidades del cliente, con la metade integrar los satisfactores adecuados en el producto.

En segundo lugar, planteaba que el diseño debería ser realizado no por una sola persona sinopor un equipo compuesto por personal de las diferentes áreas de la empresa proveedora delproducto o servicio: diseñadores de producto, ingenieros de manufactura, personal de

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mercadotecnia, ventas y servicio, etc. Así, la técnica ayudaba a resolver dos limitacionesinherentes del diseño aislado: la falta de conexión con el usuario final (quien como se hamencionado había perdido cierta importancia en función de la necesidad por hacer al productocompatible con el proceso de producción en masa), y la imposibilidad que tiene una solapersona para entender y dominar todos los aspectos con que debe cumplir un producto paraque sea exitoso.

Ambas técnicas, el JIT (Just-in-time) y el DFQ (Diseño para la calidad), fueron exportadas haciaotras compañías y regiones del mundo. Al principio se presentaban como ejemplos de “mejoresprácticas”. Durante la década de los años 1980 recibieron gran difusión en los Estados Unidos ycomenzaron a ser adoptadas en forma dirigida y organizada. Para la década de los años 1990se incorporaban también de manera masiva en Europa.

Figura 10. Herramientas aplicadas durante el desarrollo de productos y procesos

A partir de los antecedentes citados en el apartado anterior, se desarrollaron distintasmetodologías y herramientas que configurarían la Ingeniería Concurrente. La Figura 10presenta de manera gráfica la secuencia en que estas metodologías han aparecido. Aunque nose trata de metodologías sino de herramientas, se ha incluido a los sistemas Asistidos porComputadora (CAX) en esta gráfica. Quizá la primera en encontrar un nicho propio fue elDiseño para Manufactura y Ensamble (DFMA). La idea fundamental de estas técnicas fue lograruna compatibilidad entre el diseño del producto y el proceso de manufactura que se seguiríapara fabricarlo, con el fin de reducir los costos de fabricación del producto.

En el caso del diseño para manufactura, la compatibilidad se logra al hacer unacorrespondencia entre las características del producto (geometría, tolerancias, materiales,volúmenes de producción) y el proceso de fabricación primario. Por su parte, la ensamblabilidadde un producto se logra al hacer modificaciones en su geometría para facilitar la manipulación einserción de los componentes del ensamble y reducir el número de partes del mismo.

A finales de la década de los años 1980 surgió el término de Ingeniería del Ciclo de Vida (LifeCycle Engineering) que engloba todas las etapas por las que pasa un producto: surgimiento dela necesidad y de la idea, diseño del producto, fabricación y ensamble, uso y servicio, retirado y

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reciclado. La meta es entonces lograr que el producto sea compatible con todas las etapas deeste ciclo. Las metodologías de diseño para Facilidad de Mantenimiento o Servicio (DFS) y elDiseño para Reciclado o Retirado (DFR) aparecieron en este período. Herramientas en formade manuales y paquetes computacionales se desarrollaron para apoyar a estas metodologías.

En la actualidad, la preocupación por el medio ambiente ha resultado en legislación que obligaa los fabricantes a responsabilizarse por el impacto ecológico de sus productos. De esta forma,el desarrollo de técnicas para mejorar la reciclabilidad de los productos y su adopción en laindustria han recibido gran atención.

Durante la década de 1990, las técnicas y metodologías de la Ingeniería Concurrente fueronagrupadas por diferentes casas consultoras y asociaciones en un paquete de entrenamientoofrecido comercialmente con el nombre de Diseño para Seis Sigma (DFSS). El término fueoriginalmente acuñado en General Electric durante la década de 1980 y estaba asociado con elBajísimo número de defectos que un proceso bien desarrollado debe producir.

La metodología agrupa a técnicas como el SPC, QFD, Diseño Robusto, DFMA, Ingeniería deValor. El objetivo de esta metodología es garantizar el alto valor de un producto o procesodurante todas las etapas de su ciclo de vida, a través de la aplicación de estas diferentestécnicas de una manera coordinada.

Para principios de la década del 2000, el Diseño para Seis Sigma a nivel comercial haincorporado técnicas de inventiva e innovación tecnológica, particularmente a la Teoría de laSolución de Problemas de Inventiva (TRIZ, por sus siglas en ruso). Esta adición responde a laconcepción de la innovación como una herramienta competitiva, y es consistente con la ideaoriginal de Taguchi acerca de que la investigación y desarrollo son parte integral de laIngeniería Concurrente.

CUESTIONARIO DE REPASO

1. Qué posibilidades ofrece el desarrollo de la informática y las telecomunicaciones a laingeniería concurrente

2. Elabore un diagrama para el ciclo de vida de un automóvil3. Por qué es importante la etapa de diseño en la evaluación del costo de la máquina durante

su ciclo de vida4. Qué entiende por salto de muro5. Consulte en qué consiste la ingeniería inversa y el seis sigma6. Elabore un diagrama de flujo para el método de desarrollo integrado de productos,

procesos y sistemas de fabricación7. Consulte al menos una herramienta, para cada etapa del proceso de diseño de la Tabla 1.8. Construya una definición de Ingeniería Concurrente9. Qué relación existe entre la arquitectura de producto y la modularidad10. Elabore un ejemplo para la arquitectura de producto, de acuerdo con la Tabla 2.11. Construya una tabla con cada uno de los principios de estructuración modular, utilizando

una imagen.12. Elabore un resumen de la historia de la ingeniería concurrente

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PREGUNTAS DE SELECCIÓN MÚLTIPLE CONMÚLTIPLE RESPUESTA

1. Corresponden a dimensiones transver-sales de la ingeniería concurrente:

1. Taylorismo2. Análisis de ciclo de vida3. Organización de carácter secuencial4. Ingeniería colaborativa

2. El ciclo de vida de un producto puedesubdividirse en dos etapas:

1. Las que están bajo el control delfabricante

2. Las que están en manos del usuario yla colectividad

3. Fabricación4. Comercialización

3. El ciclo de vida económico de un producto:

1. Interpreta un proyecto como unaactividad de negocio

2. Se divide en las siguientes etapas:introducción, crecimiento, madurez ydeclive.

3. Comprende las etapas de mercado-tecnia, ingeniería de producto, ventas ydesecho.

4. Pone de manifiesto costos muysuperiores al precio de venta.

4. La organización secuencial de funciones:

1. Presenta desperdicio de material ytiempo

2. Tiene en cuenta el ciclo de vida delproducto

3. Pasa la responsabilidad por diferentesdepartamentos sin coordinaciónefectiva

4. Disminuye los costos de implementa-ción del proyecto

5. Los modelos clásicos de diseño:

1. Son capaces de desarrollar productosrápidamente, con alto enfoque en elcliente.

2. Permiten la construcción de productosdiversos y complejos

3. Establecen las etapas de ideación,desarrollo conceptual, desarrolloavanzado y lanzamiento.

4. Integran las actividades de análisis,síntesis, simulación y evaluación.

6. Las actividades de análisis:

1. Involucra la investigación, eldescubrimiento, la composición y lacombinación.

2. Involucra las acciones de: identificar,definir, estructurar y ordenar.

3. Descomponen los elementos de unsistema complejo para estudiar suselementos e interrelaciones

4. Representa la unión de elementospara producir nuevos efectos.

7. Las actividades de evaluación:

1. Representa la unión de elementospara producir nuevos efectos.

2. Involucra la investigación, eldescubrimiento, la composición y lacombinación.

3. Se realizan una vez se define lasolución del problema.

4. Permiten elegir la solución que cumplecon los requerimientos de diseño.

8. Corresponden a métodos de la etapa deideación:

1. Descomposición funcional2. Análisis competitivo3. Diagramas de análisis4. Entrevistas al cliente

9. Corresponden a métodos de la etapa dedesarrollo conceptual y básico:

1. QFD2. Evaluación de concepto3. Prototipos4. Diseño de experimentos

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10. Corresponden a métodos de desarrolloavanzado:

1. CAE2. Análisis de tolerancias3. DOE4. Tablas Pugh

11. Corresponden a problemas típicos del usode metodologías de diseño:

1. Elección incorrecta de métodos yherramientas.

2. La información puede recolectarse ygestionarse de manera organiza sinsacrificar el cumplimiento de losrequisitos del cliente

3. Uso de gran cantidad de herramientas4. El desarrollo de productos puede ser

visto como un proceso detransformación de la información.

12. El concepto de Desarrollo Integrado deProducto y Proceso:

1. Es válida exclusivamente paraproductos mecatrónicos.

2. Integra las actividades de diseño,manufactura y mantenimiento de unproducto.

3. Excluye la etapa de lanzamiento4. Tiene propiedades de integración,

robustez y Configurabilidad.

13. El desarrollo del sistema de fabricación:

1. Incluye los subprocesos de transfe-rencia tecnológica y de producto.

2. Involucra el diseño de máquinas.3. Es independiente del ciclo básico de

análisis, síntesis y evaluación.4. Es idéntico al desarrollo de producto o

proceso.

14. La dimensión Asincrónica de un productoproporciona los siguientes beneficios:

1. Analiza el ciclo de vida del producto2. Se centra en su interacción con otros

productos3. Optimiza los costos de producción4. Facilita la adaptación del producto a

las necesidades de distintos usuarios yclientes durante su uso

15. En una familia de productos:

1. Se agrupan diferentes productos queinteractúan en las etapas de uso ymantenimiento

2. Se comparten diferentes recursos deforma eficiente para ahorrar costos.

3. Se agrupan diferentes productos queinteractúan en las etapas de diseño,fabricación e implantación.

4. Se relacionan los diferentes productosque ofrece una determinada empresa.

16. Un portafolio de productos:

1. Articula el proceso de concepción ydiseño de los productos

2. Incluye las familias y gamas deproductos

3. Puede realizarse para productos deuna actividad o de una empresa

4. Tiene un carácter meramentedescriptivo

17. Una gama de productos:

1. Es exclusiva de actividades defabricación

2. Establece la familia de procesos de laactividad y sus contextos

3. Establece los productos de procesopara cada contexto

4. Limita la innovación en el diseño deproductos

18. La arquitectura de producto:

1. Es una etapa posterior al proceso dediseño

2. Ofrece posibilidades de innovacióndesde el punto de vista competitivo.

3. Incluye reglas y principios deestructuración del producto

4. Responde únicamente a las funcionesprincipales para las que ha sidoconcebido un producto.

19. Un módulo:

1. Integra los elementos del producto enunidades funcionales independientes

2. Se relaciona por medio de interfacescon flujos de información, energía ymateriales

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3. Es cualquier regla establecida paraoriental el diseño de un producto.

4. Es un conjunto de recursos comunescompartidos por varios productos.

20. La perspectiva del sistema en lamodularidad del producto tiene en cuentados aspectos:

1. Solo relaciones2. Solo elementos3. Los elementos que componen un

producto4. Las relaciones (interfases) entre estos

elementos

21. En la perspectiva jerárquica, los sistemascomplejos tienden a organizarse:

1. Para proporcionar variedad2. De abajo-arriba, basada en la

ingeniería3. Para facilitar el reemplazo por el

diseñador4. De arriba-abajo, basada en el mercado

22. El principio del escalonamientocorresponde a:

1. Varios productos que realizan lamisma función y siguen el mismodiseño básico.

2. Circuitos de alimentación de potenciaaplicados a más de un producto

3. Procesos de fabricación similares,pero que presentan un rango devalores en uno o más de susparámetros de diseño.

4. Uniones mecánicas especialesutilizadas en varias máquinas.

23. Las pautas de diseño:

1. Formalizan soluciones utilizadas pordiseñadores experimentados en laresolución de problemas que anterior-mente han mostrado su viabilidad.

2. Tienen como objetivo evitar resolverde nuevo los mismos problemaspartiendo de cero.

3. Hacen parte de la personalización enla fabricación

4. Hacen parte de la adaptación despuésde la producción

24. Son ejemplos de modularidad para lapersonalización de montaje:

1. Estrechamiento2. Fabricación a medida3. Componentes permutados4. Componentes compartidos

25. La modularidad de bus:

1. Combina módulos de formasarbitrarias que estén conectados por elmismo tipo de interfaz

2. Permite variar el número y lalocalización de los componentes

3. Cuenta con un módulo básico al cualse conectan simultáneamente undeterminado número de componentes.

4. Permite la formación de secuencias,árboles y otras combinaciones

TABLA DE RESPUESTAS

1 8 15 22

2 9 16 23

3 10 17 24

4 11 18 25

5 12 19

6 13 20

7 14 21

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