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DEFINICIÓN DE UN PROCESO DE DISEÑO Y UN CASO DE ESTUDIO [1]

Expositores

• Laura Ardila Castro

• Andrés Hernández Breton

• Santiago Sepúlveda Cardona

• Julián Simón Castro García

¿De qué hablaremos?

• INTRODUCCIÓN.

• EL DISEÑO COMO UN PROCESO DE INTERROGATORIO.

• DESCRIPCIÓN DE UN PROCESO DE DISEÑO.

• INFORMAR UN PROCESO DE DISEÑO.

• DISEÑO DE UN ESTABILIZADOR PARA CIRUGÍA MICROLARYNGEAL.

¿Cómo diseñar en ingeniería?

• Plantear ideas de diseño.

• Normalmente se debe descomponer el proceso en tareas menos complejas.

• Definir tareas de diseño.

• Identificar los métodos a usar en el proceso de diseño.

• Importante tener los conceptos muy claros.

• Esto NO es una receta.

El diseño, un interrogatorio

Aristóteles señaló hace mucho tiempo que:

“El conocimiento reside en las preguntas que se pueden hacer y las respuestas que se pueden proveer”

El diseño, un interrogatorio

Un diseño comienza con intensiones

o metas del cliente;

1. Forma del diseño.

2. Propósito o función.

3. Y algunas veces aspectos legales a cumplir.

Luego, la primera tarea del diseñador es aclarar lo que el cliente quiere; puede “ya existir” pero…

El diseño, un interrogatorio

Es necesario convertir todos los requi-

sitos del cliente en atributos del diseño, por eso, tan pronto se define un proyecto muchas preguntas se vienen a la cabeza de quien diseña, por ello el diseñador debe pedir claridad en lo que el cliente realmente quiere.

Propósito-PreguntasSe hacen preguntas (cliente-diseñador)para definir:

1. Objetivos del cliente: ¿Por qué quiere…?,¿Cómo se utilizará…?,¿A qué mercado apunta?

2. Restricciones que rigen el diseño: ¿Cuánto esta dispuesto a invertir?

3. Funciones del diseño y probables sugerencias: ¿Debe …?

Propósito-Preguntas4. Establecer las especificaciones:

¿Cuánto peso…?, ¿Qué tan alto…?, ¿Qué tanto…?¿En qué condiciones…?

5. Generar alternativas de diseño: ¿Podría ser de …?, ¿Podría medir…?

6. Al modelar y analizar el diseño: ¿Cuál es el esfuerzo máximo, deflexión máxima? ¿Servirá el material?

Propósito-Preguntas7. Al probar y evaluar: ¿Cumple con

especificaciones de seguridad ysalud ocupacional?

8. Para perfeccionar y optimizar: ¿Hay otra manera de …?, ¿Puedo usar otro material?

9. Al finalizar documentar el proceso de diseño y comunicar el diseño completo: ¿Por qué se hizo así?, ¿Cómo se fabricará?

Propósito-Preguntas

• Preguntas cada vez solicitando un mayor detalle.

• Nuevamente en otras palabras: La idea es transformar deseos de un cliente en un conjunto de especificaciones que establecen en términos de ingeniería cómo el diseño ha de funcionar o se debe comportar.

• De acuerdo a lo anterior va a ser juzgado el diseño que se presente.

El diseñador debe

• Tomar decisiones pensando en funcionalidad, aspecto, uso, costos.

• Todas las decisiones deben estar sustentadas por razones, que para algunas deben ser los modelos matemáticos.

• Pensar desde el diseño en consideraciones de fabricación y montaje.

No Sabemos de todo

• Como diseñadores es normal no saber de todo lo que tenga que ver con nuestro proyecto por ello es necesario tener en cuenta la opinión de los demás expertos pero ello requiere “hablar el mismo idioma”, que por lo general será:

1. Planos

2. Formulas matemáticas

3. Propiedades

4. Descripciones verbales

Describir un proceso de diseño• Las Tareas generadas en el proceso de interrogación se formalizan en el

proceso de diseño.

• El modelo descriptivo más simple del proceso de diseño se define en 3fases :

1. Generación: El diseñador crea o genera varios conceptos de diseño.

2. Evaluación : El diseñador pone a prueba el modelo verificando losobjetivos del cliente y las especificaciones que estipulan como debefuncionar el diseño.

3. Comunicación : Se comparte el diseño final con el cliente o losfabricantes y manufactureros.

Definición del problema 1. Se debe enmarcar el problema mediante la

aclaración de objetivos identificar las limitaciones, el establecimiento de funciones y la recolección de otra información necesaria para desarrollar una declaración inequívoca de lo que cliente desea.

Tareas iniciales:

1. Aclarar los objetivos

2. Identificar las limitaciones

3. Establecer funciones principales

Diseño conceptual • En esta etapa se debe traducir los requerimientos de

los clientes en especificaciones de ingeniería.

• Esto genera conceptos y esquemas de diseño se decide si son o no factibles (aceptables)

• Tareas:

• Establecer las especificaciones funcionales

• Establecer los medios para funciones

• Escribir límites o fronteras de las restricciones

• Desarrollar indicadores para los objetivos

• Elegir diseño

Diseño preliminar

• En esta fase se identifica el tamaño preliminar y los principales atributos del concepto de diseño elegido.

• Tareas:

• Modelar y analizar el diseño elegido

• Hacer pruebas y evaluar el diseño elegido

Diseño detallado • Durante esta etapa se refina y optimiza el

diseño final encontrando posibles correcciones en los detalles del diseño.

• Tareas:

• Refinar y optimizar el diseño final

• Asignar y especificar detalles de diseño.

Comunicación del diseño• Durante esta fase final se documenta todo el diseño

con todas las especificaciones y su respectiva justificación.

• Tareas

• Documentar totalmente el diseño final

• Presentar un informe detallado que contenga:

1. Descripción del proceso de diseño

2. Planos, bosquejos detalles del diseño

3. Especificaciones de Uso y fabricación

Traduciendo requerimientos del cliente en especificaciones ingenieriles

• Definición del problema : requerimientos del cliente detallados

• Clarificar objetivos

• Identificar restricciones

• Establecer funciones principales

Planteamiento original del problema

•Análisis de objetivos

•Análisis de restricciones

•Análisis funcional

Diseño conceptual :

•Desarrollar indicadores de objetivos

•Establecer limites o fronteras

•Establecer especificaciones funcionales

•Establecer medios para las funciones

Generar alternativasde diseño aplicandoindicadores deobjetivos

Análisis y pruebas previas

Resultado de las pruebas de

evaluación para elección del

diseño

Modelar analizar y

evaluar el diseño elegido

Diseño detallado:

Mejorar refinar y optimizar el el diseño elegido

Especificar detalles de diseño.

Información detallada del diseño elegido : Documentar el diseño detalladamente para fabricar informe final para el cliente.

Reportes finales para el cliente:

1. Descripción del proceso de diseño.

2.Planos y detalles del diseño.

3.Especificaciones de fabricación

Informar un proceso de diseño• Métodos

– Pensado estratégicamente

– Adquiriendo conocimiento sobre el diseño

– Métodos formales de diseño

– Análisis y pruebas

– Retroalimentación

Pensando estratégicamente• Estrategias:

– Formas de abordar un problema.

• Menos compromisos:

– Asignar menos cantidad de tareas para el diseño

• Descomposición:

– Dividir los problemas más grandes en unos más pequeños

Adquiriendo conocimiento sobre el diseño

• Debe conocerse:

– Partes ya disponibles.

– Estado del arte.

– Materiales, handbooks, literatura técnica, etc.

• Métodos:

– Brenchmarking.

– Ingeniería inversa.

– Entrevistas informales.

– Encuestas y cuestionarios.

– Entrevistas estructuradas.

– Grupo localizado.

– Brainstorming.

Métodos formales de diseño• Árbol de objetivos:

– Se hace una lista con los objetivos del cliente en orden de prioridades.

• Ej: Transportable

• Tabla de comparación por parejas (PCC):

– Se usa una tabla o matriz en donde hay dos filas con los objetivos del cliente y del grupo de diseño y se comparan por parejas

Liviano

Pequeño

Métodos formales de diseño• Metrics (Métricas):

– Usadas para medir los logros de los objetivos.

• Análisis funcional:

– Qué diseño debe ser realizado.

• Método de especificación de funcionamiento:

– Es un apoyo en términos ingenieriles, sobre cómo debe funcionar el diseño.

Métodos formales de diseño• Tablas morfológicas:

– Identifica la forma o los espacios necesarios para que se den las funciones del diseño.

• Ejemplo: Pies ajustables.

Análisis y pruebas• Estándar para compara resultados.

– Especificaciones del diseño.

• Experimentos y pruebas.

– Prototipo o elemento ya realizado.

• Simulación por computador.

• Análisis por computador.

Realimentación del proceso• Reuniones regulares programadas.

• Revisiones regulares programadas.

• Revisión formal del diseño.

• Audiencias públicas.

• Grupo localizado.

• Beta testing.

Caso De Estudio

DISEÑO DE UN ESTABILIZADOR PARA CIRUGÍA MICROLARINGEAL

DECISIÓN DEL DISEÑADOR PARA SELECCIONAR UN ADECUADO DISEÑO FINAL

Caso De Estudio

• Ejemplo: Cirugía De Laringe.

• Instrumentos: ópticos, de corte,de agarre y de sutura.

• Acciones naturales del medicocomo el temblor de la mano queen largas distancia se puedeamplificar y causar problemas.

¿Cómo llegar al diseño final?

• Definir problemas dediseño y obtener unleve conocimiento dela función del diseño.

IMPRESO POR: JUAN MANUEL RODRíGUEZ PRIET <man_rod1@hotmail.com>. La impresión está destinada únicamente para uso personal y privado. No se podrá

reproducir o retransmitir ninguna parte de este libro sin la autorización previa del editor. Todo infractor será objeto de acciones legales.

• Árbol de objetivos y sub-objetivos dados porel cliente.

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• Definir Soluciones.

• Definir restricciones que gobiernen el diseño siendo más que aceptable:

– Materiales no tóxicos, que no se corroan.

– Debe soportar la esterilización.

– El precio no debe exceder los $5000.

– No puede tener puntas o bordes filosos.

– Debe soportar el trabajo en una cirugía normal.

¿Cómo llegar al diseño final?

• Tabla de comparación entre objetivos.

• Tabla de comparación por parejas (PCC).

¿Cómo llegar al diseño final?

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• Tabla métrica para medir logros del objetivo.

¿Cómo llegar al diseño final?

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• Análisis funcional:

– Diseño a usar.

– Funciones a cumplir.

– Especificaciones para expresar el funcionamiento de las funciones, se identifican con caja negra, caja transparente y árbol de funciones.

• Estabilizar el instrumento.

• Permitir el movimiento del instrumento.

• Estabilizar el final del instrumento.

• Reducir el temblor de la mano durante la cirugía.

¿Cómo llegar al diseño final?

• Tablas morfológicas para implementar el diseño, identificar la forma y los espacios necesarios.

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• Experimentos y pruebas.

• Simulación por computador.

¿Cómo llegar al diseño final?

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• Selección del diseño final.

• Documentación del proyecto.

• Entrega del Proyecto.

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Referencias

• [1] Tomado de: Engineering Design: A Project-Based Introduction, Fourth Edition.Clive L. Dym, Patrick Little, Elizabeth Orwin

¡GRACIAS!