Ejemplo A continuación se muestran los análisis de funciones de un

Ejemplo
A continuación se muestran los análisis de funciones de un mismo producto realizados
con cada una de las estrategias descritas: árbol de funciones y diagrama de funciones.
Se trata de análisis de funciones truncados en los niveles más básicos de
descomposición, ya que por razones de espacio se ha preferido no incluir las
descomposiciones hasta el último detalle.
1. Diagrama de funciones para un producto que realice las funciones de una
aspiradora:
Para la realización de este diagrama se han seguido los pasos descritos en el
apartado anterior. Durante su desarrollo se han debido adoptar diversas decisiones
respecto a los futuros sistemas físicos, acotando quizá la libertad para probar
soluciones creativas, pero centrando ciertamente el objeto del diseño y profundizando
en su conocimiento. Por ejemplo se ha decidido recoger la suciedad por arrastre de
aire, se ha decidido almacenar la suciedad en bolsas y separar la suciedad del aire
miente filtros o se ha decidido que el aire pase a través del filtro succionado en vez de
impulsado. Todas estas decisiones corresponden a sistemas físicos. En el diagrama
de funciones, el diseñador, a medida que profundicen las descomposiciones, se ve
obligado a tomar más precisiones, avanzan en el diseño del producto.
Este diagrama de primer nivel debe completarse con nuevos diagramas que
descompongan con detalle las subfunciones generales que se recogen. Por ejemplo,
en la siguiente figura se incluye una descomposición más fina de la función mover el
aire.
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En determinadas ocasiones al diseñador se le ocurren ideas sobre dispositivos físicos
y sistemas que podrían desempeñar alguna o algunas de las funciones que está
considerando en el diagrama. Si fuera prematuro para esas funciones decidir qué
mecanismos las realizará, pero acaba de surgir una o más ideas sobre ello, se
recomienda ir anotando en el margen del cuaderno de trabajo todas estas ideas (en
forma de descripciones o de bocetos), para retomarlas cuando se termine el análisis
de funciones (por ejemplo planteando un cuadro morfológico).
Por último, nótese que en una aspiradora convencional las funciones separar el aire
del polvo (mediante filtrado) y almacenar dicho polvo, son realizadas por un mismo
subsistema, la bolsa. Sin duda es una buena idea, un buen sistema físico que resuelve
dos funciones a la vez de forma satisfactoria. Si es importante definir con precisión las
funciones que debe realizar el sistema para dar satisfacción a las necesidades del
cliente y de la empresa, no es menos necesario ser capaz de idear sistemas físicos
que desempeñen dichas funciones.
Cuando se ha terminado el análisis de funciones llega el momento de elegir, adaptar o
inventar nuevos sistemas físicos, para ello es necesario tener experiencia en el campo
del conocimiento en el que se desarrolla el producto y buenas dosis de creatividad. Es
en ese momento cuando entran en juego las técnicas del pensamiento creativo.
2. Árbol de funciones de un producto que realice las funciones de un aspiradora:
Llegados a este punto se invita al estudiante a que compare los resultados de la
aplicación de ambas estrategias de descomposición y compruebe cómo normalmente
resultan complementarias. Las ventajas de una son los inconvenientes de la otra y
viceversa. Por ello, en la mayoría de los casos, lo más práctico es que el diseñador
desarrolle ambos tipos de análisis de funciones.
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Cuadros o diagramas morfológicos
Objetivo
Ampliar el campo de búsqueda de soluciones para un problema de diseño combinando
todas las posibles soluciones a sus funciones.
Definición
Se trata de un método que ayuda a realizar una exploración sistemática de todo un
campo de posibles soluciones a un diseño, abarcando un elevado número de ellas, sin
tener que realizar un esfuerzo desmesurado en relación con los objetivos que se
persiguen.
Consiste en la realización de una matriz de dos dimensiones donde se relaciona cada
elemento con todos los demás de su serie. En el campo de ingeniería y del diseño, la
matriz se construye de la siguiente manera: por un lado se definen las funciones que
cualquier diseño aceptable es capaz de ejecutar y por otro se enumera una amplia
serie de subsoluciones, es decir, los medios alternativos de ejecutar la función, para
obtener un número elevado de posibles soluciones globales mediante la combinación
de todas ellas. La ventaja esta técnica es que puede desarrollarse tanto en grupo
como individualmente. Se trata del método combinatorio más ampliamente difundido.
El primero en utilizarlos fue Zwicky [Zwicky-48].
Desarrollo de la técnica
Cuadros morfológicos
En primer lugar, se describirá la técnica de cuadros morfológicos tradicional, para la
cual se proponen las siguientes etapas:
23
Paso 1: Determinar los parámetros del producto
En primer lugar, se definen los parámetros, que son las funciones de características
principales del objeto a proyectar: son abstractos y generales. Estos parámetros deben
elegirse de tal manera que sean esenciales para el diseño e independientes entre sí.
Si somos capaces de dividir el sistema objeto del proyecto en subfunciones, estás
podrán ser consideradas como los parámetros del cuadro morfológico.
Paso 2: Determinar los componentes asociados a cada parámetro
En segundo lugar, el proyectista propone para cada parámetro definido un
determinado número de componentes, es decir, subsoluciones posibles a la función,
que normalmente se obtienen de la observación de productos ya existentes que tienen
implementada dicha función.
La formulación de parámetros y componentes son dos actividades muy relacionadas:
los parámetros se obtienen a partir de las características comunes de un cierto número
de componentes, abstrayéndolas y describiéndolas en términos de la función que
realizan, mientras que los componentes se obtienen al asignar a las funciones
abstractas distintos sistemas físicos que las podrían cumplir.
Paso 3: Plantear la matriz que contenga todas las posibles combinaciones
parámetros-componentes
De esta manera mediante la definición completa de los parámetros y componentes, el
cuadro morfológico queda construido: las filas se corresponden con los parámetros y
las columnas con los componentes. Al ser los parámetros independientes, el número
total de posibles soluciones es muy elevado, el producto entre los números de
componentes de cada parámetro, y el esfuerzo para lograrlo no ha sido demasiado
elevado.
Paso 4: Analizar las posibles combinaciones de soluciones
Se estudia cada una de las soluciones obtenidas, teniendo en cuenta su viabilidad
tanto técnica como económica. Debido a que las distintas soluciones al producto que
se diseña aparecen en como combinaciones de subsoluciones parciales a cada una
de sus funciones, y que por otro lado puede haber multitud de funciones, puede darse
el caso que algunas de las soluciones globales obtenidas no sea físicamente
realizables, o que a pesar de serlo su coste de fabricación sería insostenible. Por ello
conviene analizar las individuales.
Paso 5: Evaluación mediante análisis previo de filas y/o agrupamiento de
parámetros
Finalmente, la labor del proyectista consiste en elegir varias de las soluciones posibles
y evaluarlas para seleccionar la mejor considerada. Para ello se podría recurrir a la
aplicación de alguna técnica de evaluación, en la cual se debería medir el grado de
cumplimiento de la función que realiza cada componente.
Debido a que muchas veces el número total de soluciones obtenidas es enorme y se
hace difícil analizarlas individualmente, se proponen a continuación dos posibles
métodos de pre-evaluación o de reducción del número de soluciones:
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1. Análisis previo de filas: se trata de puntuar los componentes de cada parámetro
en función del grado de cumplimiento de los objetivos de diseño, eliminando
todos aquellos componentes que no superen una mínima puntuación de este
modo se consigue reducir considerablemente el tamaño de la matriz y por
consiguiente el número total de soluciones.
2. Ponderación de parámetros: se trata de establecer prioridades entre los
parámetros. Una vez decidida la importancia relativa que tengan, se van
evaluando por orden de importancia. En cada evaluación se eligen uno o más
componentes de este parámetro, tras lo cual se pasa a evaluar el siguiente
parámetro, pero considerando solamente las combinaciones con los
componentes previamente elegidos este procedimiento se repite hasta que se
finaliza la evaluación del último parámetro. De este modo se consigue también
reducir considerablemente el número total de soluciones obtenidas mediante la
aplicación de la técnica.
Una vez pre-seleccionadas algunas soluciones, ya se podría plantear una técnica de
evaluación multicriterio.
Método AIDA (Analysis of Interconnected Decision Areas)
Se trata de un tipo de cuadro morfológico cuya característica principal es que los
componentes (llamados en este caso Áreas de Decisión) son interdependientes, es
decir, al tomar una decisión, se limitan las opciones de los otros. Para ello se tendrán
que encontrar soluciones que permitan la compatibilidad de todos los parámetros
descartando previamente todas las incompatibilidades.
El desarrollo de la técnica es análogo al caso de los cuadros morfológicos en sus
primeras tres etapas y en la última. Una vez se ha planteado la matriz con los
parámetros y componentes se realice el estudio de compatibilidad según se indica a
continuación:
Paso 1: Estudio de la compatibilidad
Se construye la matriz donde se sitúan los componentes en filas y columnas y se
analiza la compatibilidad de cada par de soluciones: si son compatibles con una y si
son incompatibles se pone un cero.
Paso 2: Enumeración de todas las soluciones compatibles
Se indican las soluciones compatibles globalmente y se eliminan las incompatibles.
Tras este estudio se realiza la quinta y última etapa de los cuadros morfológicos
tradicionales, que permite la reducción del número de soluciones encontradas.
La principal diferencia entre este método y el de los cuadros morfológicos, es que en el
AIDA los parámetros pretenden incluir solamente los conceptos factibles, en lugar de
todos los posibles.
25
Ejemplo de cuadros morfológicos
Problema propuesto
Rediseño de un reloj de pulsera analógico.
Metodología aplicada
Se va utilizar la técnica de cuadros morfológicos para obtener las combinaciones de
las características que tienen los relojes actuales con el objetivo de encontrar una
combinación innovadora para el futuro diseño.
Con el objetivo de empezar a conocer todas las posibles funciones que puede llegar a
tener reloj de pulsera, se ha realizado un estudio de la competencia, analizando los
relojes de pulsera actuales que se podrían utilizar como punto de partida para nuevos.
Para ello se les ocho modelos de relojes de entre cuatro marcas ficticias: Selenia,
Orelon, Stuart y Catia cuyo cuadro comparativo características-competencia se
presenta a continuación.
x
x
x
x
x
x
x
Selenia 2
x
Selenia 1
x
x
x
Catia 3
x
x
Catia 2
x
Stuart
x
Catia 1
Lumibrite para lectura y brillo
óptimo
Alarma
Auto calendario
Resistente al agua 100 m.
Resistente al agua 200 m.
Bisel giratorio unidireccional
Esfera con subesferas
Corona y fondo atornillados
Posibilidad de corona de colores
Indicador indebida de la pila
Titanio
Chapado
Acero pulido
Acero satinado
Acabado en plástico
Correa de cuero
Correa tipo pulsera
Hipoalérgico
Cierre de seguridad simple
Doble cierre de seguridad
Cronógrafo
Orelón 2
Características
Orelón 1
Competencia
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
A partir este cuadro comparativo y de un estudio minucioso de los ocho relojes, se han
determinado las funciones que suelen tener este tipo de relojes y las posibles
subsoluciones a cada una de ellas, obteniéndose la siguiente matriz de parámetroscomponentes:
26
Parámetros
Calendario
Luz
Componentes
Sí
Botón
Correa
Cierre
Bisel
Piel
Doble
Fijo
Resistencia
al
agua
Energía
Subesferas
Acabado caja
Formas de la
caja
Alarma
Cronógrafo
100 m.
No
Agujas
fluorescentes
Metálica
Simple
Giratorio
unidireccional
200 m.
Pilas botón
Con
Titanio
Redonda
Cuerda
Sin
Plástico
Ovalada
Sí
Sí
No
No
Sin luz
Plástico
Giratorio
bidireccional
Solar
Cinética
Chapado en oro
Cuadrada
Acero satinado
Es importante destacar que todos los parámetros elegidos son independientes entre
sí, es decir, que la elección de un componente para solucionar un parámetro no limita
las opciones de los otros parámetros.
Mediante este cuadro morfológico se pueden obtener un total de 82.944 soluciones.
Dado que su número tan grande que no permite analizarlas detenidamente, se ha
procedido a su pre-evaluación mediante un análisis previo de filas. De este modo se
han ido descartando algunos de los componentes que a nuestro criterio, no eran
deseables para el reloj, que hemos decidido que sea un producto de gama media-alta.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Como se quiere que el reloj tenga gran variedad de funciones se decide que
tendrá calendario.
Por el mismo motivo se decide que tendrá luz y preferimos la opción de agujas
fluorescentes, por considerar más incómodo el tener que apretar un botón por
la noche para ver la hora.
La correa no se quiere que sea de plástico puesto que da la imagen de reloj
barato.
El cierre se quiere que sea doble para mayor seguridad.
Se quiere que tenga bisel giratorio unidireccional debido a que es muy útil para
la opción de cronógrafo.
Si quiere que la resistencia al agua sea de 200, puesto que es lo más atractivo
para los jóvenes con un cierto poder adquisitivo, clientes potenciales de
nuestro producto.
La alimentación será por pilas de botón o mediante energía cinética, dado que
son los sistemas más habituales y seguros.
El acabado de la caja se quiere que sea de acero o de titanio.
La forma de la caja se pretende que sea redonda.
Finalmente, se pretende que el reloj tenga alarma y cronógrafo.
Teniendo en cuenta todas estas decisiones, el cuadro morfológico queda de la
siguiente forma:
Parámetros
Calendario
Luz
Componentes
Sí
Botón
No
Agujas
Sin luz
27
Parámetros
Correa
Cierre
Bisel
Piel
Doble
Fijo
Resistencia
al
agua
Energía
Subesferas
Acabado caja
Formas de la
caja
Alarma
Cronógrafo
100 m.
Componentes
fluorescentes
Metálica
Plástico
Simple
Giratorio
Giratorio
unidireccional
bidireccional
200 m.
Pilas botón
Con
Titanio
Redonda
Cuerda
Sin
Plástico
Ovalada
Sí
Sí
No
No
Solar
Cinética
Chapado en oro
Cuadrada
Acero satinado
El número de soluciones obtenidas ahora es de 16. A continuación se describe como
quedarían algunos de los 16 diseños resultantes:
•
•
Diseño 1: caja redonda de titanio con subesferas, bisel giratorio unidireccional y
de agujas fluorescentes, correa de piel con cierre doble, alimentación mediante
pilas de botón, con resistencia al agua de 200 m, calendario, alarma y
cronógrafo.
Diseño 4: caja redonda de acero sin subesferas, bisel giratorio unidireccional y
de agujas fluorescentes, corre de piel con cierre doble, alimentación mediante
pilas de botón, con resistencia al agua de 200 m, calendario, alarma y
cronógrafo.
Una vez generados los 16 posibles diseños, el siguiente paso ha de ser la evaluación
de cada uno de ellos, en función de unos objetivos determinados, para elegir el mejor
de entre todos. Esto se ha de realizar mediante alguna técnica de evaluación
multicriterio.
Ejemplo técnica AIDA
Problema propuesto
Rediseño de una maquinilla de afeitar.
Metodología aplicada
Método AIDA para analizar sistemáticamente todas las propuestas de sistemas de
filtrado que existen actualmente en el mercado e intentar obtener una solución que
contenga las cualidades de todos ellos.
Tras haber analizado los sistemas de filtrado que se conocen actualmente en el
mercado, se llegó a la conclusión de que las áreas de decisión que los definen son:
1. Sistema de alimentación.
2. Sistema de corte.
3. Morfología del cabezal.
Y para cada una de estas áreas se han encontrado las siguientes subsoluciones:
1. Sistema de alimentación.
28
1.1. Eléctrico.
1.2. Batería.
1.3. Manual.
2. Sistema de corte.
2.1. En seco.
2.2. Mojado.
2.3. Gel.
3. Morfología del cabezal.
3.1. Cuchillas planas.
3.2. Cuchillas radiales.
3.3. Cuchillas deslizantes.
Tras decidir las subsoluciones con las que se quiere trabajar, se ha realizado una
matriz para estudiar sus posibles incompatibilidades:
1.1
1.2
1.3
1.1
1.2
1.3
2.1
2.2
2.3
3.1
3.2
3.3
2.1
1
1
0
2.2
0
0
1
2.3
1
1
1
3.1
0
0
1
0
1
1
3.2
1
1
0
1
0
1
3.3
1
1
0
1
0
1
Incompatibilidades encontradas:
-
1.1 – 2.2: el afeitado eléctrico por cable no puede ser mojado por riesgo de
descarga.
1.1 – 3.1: el afeitado eléctrico no es posible con cuchillas planas.
1.2 – 2.2: el afeitado eléctrico con batería no es posible mojarlo por riesgo de
descarga, en a actualidad es posible.
1.2 – 3.1: el afeitado eléctrico con batería no es posiblecon cuchillas planas.
1.3 – 2.1: el afeitado manual no es posible en seco debido al riesgo de corte.
1.3 – 3.2: el afeitado manual no admite cuchillas radiales ya que éstas se han
de incorporar a unas cabezas giratorias.
1.3 – 3.3: el afeitado manual no admite cuchillas deslizantes ya que éstas han
de vibrar para funcionar.
2.1 – 3.1: el afeitado en seco no es posible con cuchillas planas por la irritación
que produce.
De modo que el número de soluciones compatibles son:
-
27 soluciones totales.
17 soluciones incompatibles.
10 soluciones compatibles.
Las soluciones se enumeran a continuación,
1
2
3
4
1.1-2.1-3.2
1.1-2.1-3.3
1.1-2.3-3.2
1.1-2.3-3.3
6
7
8
9
1.2-2.1-3.2
1.2-2.3-3.2
1.2-2.3-3.3
1.3-2.2-3.1
29
5
1.2-2.1-3.2
10
1.3-2.3-3.1
Para realizar la evaluación de las soluciones compatibles, y dado que se pretende
diseñar un producto innovador, se han elegido las soluciones que no existieran
actualmente en el mercado. Para ello, al estudiar cada una de ellas de forma
individualizada, se ha tratado de buscar su equivalente en el mercado, y en el caso de
que no existiera se ha considerado como solución innovadora.
-
Las soluciones 1, 2, 5, 6, 9 y 10 son opciones existentes en el mercado.
Las soluciones 3, 4, 7 y 8 no existen y, por lo tanto, se podrían considerar
como innovadoras.
Finalmente se presentan las soluciones adoptadas como diseño final,
1. Máquina de afeitar eléctrica con batería recargable, con cabezal de cuchillas
radiales, que lleva incorporado un sistema de aplicación de gel para facilitar el
afeitado.
2. Máquina de afeitar eléctrica con batería recargable, con cabezal de cuchillas
deslizantes, que lleva incorporado un sistema de aplicación de gel para facilitar
el afeitado.
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