4.2: El proceso de diseño

La palabra diseño tiene varios significados. Un significado es un plano o dibujo que muestra la apariencia y función de un objeto o estructura antes de que se haga. Este es el significado del diseño que consideramos en este capítulo. Ejemplos de este significado para el diseño incluyen:

• un equipo de arquitectos puede desarrollar el diseño de un edificio, especificando la apariencia del edificio y la distribución de habitaciones, puertas y pasillos;
• un equipo de ingenieros podrá desarrollar el diseño de un nuevo motor a reacción, especificando su estructura y los materiales con los que se construye.

Estas imágenes (Figura abajo y Figura abajo) muestran ejemplos de este tipo de diseño.

El plano de planta del primer piso de una casa. Los arquitectos documentan sus diseños utilizando dichos planos de planta.

Un diseño de un motor a reacción.

En la conversación general, la palabra diseño a menudo se usa para significar “una disposición de líneas o formas para formar un patrón o decoración”. La imagen (Figura abajo) muestra un ejemplo de este significado para el diseño; este no es el significado que estamos considerando en este capítulo.

Un diseño puede ser un arreglo de formas y líneas que forma un patrón decorativo. Este no es el tipo de diseño que consideraremos en este capítulo.

Un proceso mediante el cual se crea un diseño para un objeto o una estructura se denomina proceso de diseño. Todos los procesos de diseño tienen similitudes. Todos implican creatividad. Todos implican tomar decisiones. Sin embargo, el diseño de ingeniería tiende a requerir un conocimiento más amplio y especializado de tecnología, matemáticas y ciencia que otros tipos de diseño.

Diseño de Ingeniería

Los equipos realizan varios tipos diferentes de proyectos de diseño de ingeniería. La mayoría de los proyectos implican modificar o mejorar un producto o proceso existente; estos proyectos se describen como diseño incremental. A veces se desarrolla un nuevo producto desde cero. Tal proyecto sería un nuevo diseño. Ambos tipos de proyectos utilizan el proceso de diseño.

El propósito de la mayoría de los proyectos de diseño es desarrollar un objeto, estructura o proceso que satisfaga las necesidades de los clientes y partes interesadas. Un cliente es alguien que utilizará el objeto diseñado; los clientes generalmente pagan por el producto. Un stakeholder es alguien que tiene interés en el producto. Los clientes son partes interesadas; otras partes interesadas pueden incluir agencias gubernamentales, empresas e individuos. Por ejemplo, los interesados para un nuevo diseño de automóvil podrían incluir a los individuos que lo comprarán, los mecánicos que lo mantendrán y repararán, la Agencia de Protección al Medio Ambiente que monitoreará sus emisiones, y las petroleras que suministrarán su combustible.

Los problemas de diseño casi siempre son abiertos, rara vez tienen una única solución correcta. En cambio, suelen existir varias soluciones que satisfarán las necesidades deseadas. Uno de los retos del diseño es elegir entre la gran cantidad de soluciones posibles. De hecho, los productos diseñados pueden ser muy complejos, y el diseño de dichos productos puede requerir que un equipo de diseño tome cientos o miles de decisiones. Sin un proceso claramente definido a seguir, es posible que el equipo no desarrolle diseños que satisfagan las necesidades de los clientes u otros grupos de interés; el equipo puede tomar malas decisiones o perder de vista los atributos importantes del producto. Por lo tanto, es importante utilizar un proceso de diseño estructurado. Los procesos de diseño estructurado ofrecen varias ventajas. Proporcionan un marco en el que la toma de decisiones del equipo se hace explícita y el proceso de decisión puede estar bien documentado. También reducen la probabilidad de que temas importantes sean olvidados o pasados por alto.

En esta sección, describimos “el proceso de diseño de ingeniería”, lo que puede dar la impresión de que solo hay un proceso correcto. En realidad, muchos procesos se han aplicado con éxito al diseño de ingeniería. El proceso de diseño discutido en esta sección puede no ser siempre el mejor para un proyecto o problema dado. El proceso de diseño no debe aplicarse ciegamente, sino que debe adaptarse a las circunstancias del equipo de diseño y al proyecto en particular. El proceso de diseño también debe ser sometido a un proceso de mejora continua para que el desempeño del equipo de diseño mejore con el tiempo.

El proceso de diseño de ingeniería puede no resultar en un diseño viable por varias razones:

• Suposiciones incorrectas o poco realistas.
• Falta de comprensión de las necesidades deseadas o problemas subyacentes a resolver.
• Errores en las especificaciones de diseño o representaciones (por ejemplo, modelos y dibujos).
• Pruebas inadecuadas de prototipos.
• Pobre elección de diseño.

A veces, las malas decisiones de diseño tomadas al principio del proceso harán que sea imposible desarrollar un diseño que satisfaga con éxito las necesidades de los clientes.

Un proceso de diseño

En esta sección presentamos un proceso típico de diseño de ingeniería. Otras descripciones del proceso de diseño pueden romper el proceso en pasos algo diferentes y pueden usar términos algo diferentes para describir los pasos, pero la mayoría de los procesos de diseño son similares a este. Un ejemplo de cómo se podría aplicar este proceso de diseño es en la sección El proceso de diseño en acción.

Un proceso de diseño.

Nuestro proceso básico de diseño de ingeniería incluye los pasos mostrados en la Figura anterior. Tenga en cuenta que la imagen muestra que cada paso se está completando antes de que comience el siguiente paso; este proceso es secuencial. En muchas situaciones de la vida real, el equipo de diseño puede volver a visitar un paso varias veces para crear el diseño final. Ahora describimos los pasos con más detalle.

Definir el problema. En el paso de definición del problema, se investigan las necesidades de los clientes potenciales; se identifican los competidores potenciales y se caracterizan sus posiciones en el mercado; se identifican las limitaciones impuestas por las regulaciones gubernamentales o limitaciones tecnológicas; y las restricciones a la se establecen esfuerzos de diseño como personal disponible, tiempo y dinero. El proceso de definición del problema da como resultado una comprensión clara del alcance del proyecto de diseño y los recursos disponibles para resolver el problema de diseño. Esta comprensión a menudo se expresa en una declaración de problemas. Esta comprensión también se expresa en forma de criterios y limitaciones.

Identificar criterios y restricciones. Se utilizan criterios y restricciones para evaluar la calidad de un diseño. Las restricciones describen las condiciones que deben cumplir el proceso de diseño y diseño; un diseño debe cumplir con todas las restricciones. Los criterios son valores medibles que se pueden utilizar para comparar varios diseños y determinar cuál es mejor.

Generar ideas. Una vez identificados los criterios y restricciones, el equipo de diseño genera ideas para diseños. Estas ideas provienen de muchas fuentes diferentes; estas incluyen productos existentes (incluidos los productos de la competencia), lluvia de ideas y otras actividades creativas, e investigación técnica y de mercado. Las ideas se combinan para generar diseños potenciales; en esta etapa, los diseños son conceptos sin un nivel significativo de detalle.

Explora las posibilidades. Después de generar diseños potenciales, se exploran para comprender sus características y probables ventajas y desventajas.

Seleccione un concepto de diseño. Los diseños potenciales se evalúan en relación con las restricciones y criterios, y se seleccionan uno o más para ser diseñados en detalle y prototipados. Esta selección se realiza mediante un proceso estructurado que requiere que se cumplan las restricciones y elige el mejor diseño de acuerdo a los criterios.

Desarrollar un diseño detallado. El diseño seleccionado se desarrolla con más detalle. La arquitectura del diseño se establece mediante la identificación de trozos físicos y funcionales. Se determinan las formas y dimensiones, se seleccionan los materiales y los procesos de fabricación y se identifican los componentes del producto. El diseño se desarrolla con suficiente detalle para que se puedan realizar prototipos y modelos del diseño.

Crear modelos y prototipos. Uno o más prototipos se implementan típicamente para caracterizar diversos aspectos del diseño. Los prototipos pueden ser modelos físicos del diseño en los que las dimensiones, los materiales y los procesos de fabricación emulan aspectos importantes del diseño. Cada vez más, los prototipos se implementan utilizando software de modelado por computadora que simula características mecánicas, eléctricas y de otro tipo del producto.

Probar y evaluar. Los prototipos se prueban para ver si el diseño cumple con todas las restricciones y funciona aceptablemente en relación con los criterios.

Refina el diseño. Las pruebas y la evaluación pueden revelar debilidades del diseño o indicar formas en las que se puede mejorar el diseño. En este punto, el diseño puede ser refinado para cumplir mejor con los criterios y limitaciones. En ocasiones, las pruebas y la evaluación muestran que un diseño no va a funcionar, por lo que se debe seleccionar un concepto de diseño diferente; en este caso, el proceso se remonta al paso “Seleccionar un concepto de diseño”.

Implementación. Dependiendo del contexto, el diseño es producido o construido.

Comunicar proceso y resultados. Se documentan las actividades y resultados del proceso de diseño. Esta documentación se comunica a los interesados correspondientes en el diseño.

El proceso de diseño en la Figura anterior a menudo se denomina proceso secuencial porque cada paso sigue al anterior en secuencia directa. Este modelo no da cuenta de la naturaleza iterativa de muchos proyectos de diseño reales; a medida que los diseños se desarrollan, prototipan y evalúan, sus fortalezas y debilidades se entienden mejor y se realizan cambios en el diseño sobre la base de esta mejor comprensión. Después de cambiar el diseño, se repite el proceso de prototipado y evaluación. El proceso de diseño en el que se iteran los procesos a menudo se denomina proceso de diseño en espiral. Un proceso de diseño en espiral se ilustra en la siguiente figura.

Un proceso de diseño en espiral. Se realizan cambios en el diseño, y luego se evalúa el diseño mejorado.

La ventaja de usar un proceso de diseño en espiral es que el diseño final suele ser mucho mejor que el diseño inicial. La desventaja significativa del proceso de diseño en espiral es que se requieren tiempo y recursos para cada bucle en la espiral; si estos no están planeados, el proyecto puede llegar fácilmente tarde y por encima del presupuesto.

Preguntas de revisión

Opción Múltiple

Las siguientes preguntas te ayudarán a evaluar tu comprensión de la sección Descubriendo Ingeniería. Puede haber una, dos, tres o incluso cuatro respuestas correctas a cada pregunta. Para demostrar su comprensión, debe encontrar todas las respuestas correctas.

1. ¿Qué atributos describen el proceso de diseño de ingeniería?
   1. Creatividad
   2. Conocimientos especializados en matemáticas y ciencias
   3. Toma de decisiones
   4. Conocimientos especializados en tecnología
2. El diseño incremental significa que el
   1. el proceso de diseño es lento
   2. se modifica un producto o proceso existente
   3. el diseño se hace en pedazos
   4. se mejora un producto o proceso existente
3. El proceso de diseño puede no producir un buen producto porque
   1. el equipo estaba formado por diferentes tipos de ingenieros
   2. los materiales se entregaron demasiado tarde para su uso
   3. los ingenieros enfocados en los atributos del producto
   4. los prototipos no se probaron adecuadamente
4. ¿Cuál de estos se utiliza para evaluar la calidad de un diseño?
   1. El número de prototipos probados
   2. El proceso de diseño en espiral
   3. Criterios y restricciones
   4. El tamaño de la firma de ingeniería
5. ¿Cuál es el primer paso en el proceso de diseño?
   1. Explora las posibilidades
   2. Definir el problema
   3. Seleccione un diseño
   4. Generar ideas
6. ¿Cuál es el último paso en el proceso de diseño?
   1. Comunicar proceso y resultados
   2. Probar y evaluar
   3. Refinar el diseño
   4. Implementar
7. Un buen diseño
   1. no tiene restricciones
   2. no está limitado por criterios
   3. cumple con las restricciones
   4. desarrolla criterios y restricciones

Preguntas de respuesta gratuita

8. ¿Por qué la planeación y evaluación son tan importantes como la creatividad en el proceso de diseño?
9. ¿Cuál es la diferencia entre el diseño de ingeniería y otros tipos de diseño (arquitectónico, moda, etc.)?