Fases del proceso de diseño
Este proceso conlleva la realización de un conjunto complejo de
actividades, en las que deben intervenir la mayoría de las áreas funcionales
del diseño.
Generalmente este proceso de desarrollo se suele dividir en cinco fases o
etapas:
1.- Identificación de oportunidades.
2.- Evaluación y selección.
3.- Desarrollo e ingeniería del producto y del proceso.
4.- Pruebas y evaluación.
5.- Comienzo de la producción.
Fuentes del proceso de diseño
Entre las principales fuentes de ideas para este proceso podemos señalar
las siguientes:
Clientes: En un entorno competitivo en el que el mercado
juega un papel destacado parece evidente que el cliente debe jugar un papel
activo en el diseño de nuevos productos. La empresa debe contar con los canales
de comunicación adecuados para que el cliente pueda aportar sus ideas al
proceso de diseño y desarrollo.
Ingenieros y diseñadores: Pero no todas las ideas pueden proceder del
mercado, ya que en ese caso no existirían "innovaciones radicales",
es decir, productos totalmente nuevos. Por ello, sólo el personal del
departamento de I+D puede conocer los últimos avances tecnológicos que pueden
dar lugar a nuevos productos innovadores.
Competidores: En numerosas ocasiones los nuevos productos
surgen de ideas de la competencia que la empresa adopta como suyas, realizando
un proceso de imitación creativa, es decir, mejorando el producto de la
competencia pero basándose en su diseño inicial.
Alta dirección y empleados de la
empresa: Esta fuente de ideas es
a menudo despreciada por parte de los encargados del proceso de diseño y en
muchas ocasiones es una de las fuentes más eficaces. Dado que los empleados de
la organización son los que mejor conocen los procesos productivos existentes,
así como las características reales de los productos fabricados.
Universidades y centros públicos de
investigación: La empresa debe
aprovechar la capacidad investigadora de estas instituciones para conseguir
nuevos desarrollos tecnológicos. En España, el papel de la Universidad en el
proceso de I+D es todavía muy bajo, especialmente si lo comparamos con la
situación existente en otros países como Alemania, Japón o Estados Unidos.
Por lo que resulta evidente que desarrollemos una serie de herramientas
para adquirir la información necesaria, en este caso se deberá planear y
estructurar, encuestas y entrevistas en donde las preguntas de investigación
aporten los resultados esperados.
Evaluación y selección
En la segunda fase (Evaluación y selección) se seleccionan aquellas ideas
que presentan mayores posibilidades de éxito. Este proceso de evaluación
implica un análisis de la viabilidad del producto desde diferentes puntos de
vista:
- Viabilidad comercial: Consiste en analizar si existe un mercado para
ese producto.
- Viabilidad económica: Se realiza un análisis coste-beneficio que nos
permita estimar si ese producto proporcionará un margen adecuado, teniendo en
consideración su coste estimado de producción, así como el precio al que
podrían venderse.
- Viabilidad técnica: Es necesario comprobar que la empresa cuenta con
la capacidad técnica y tecnológica adecuada para la fabricación en serie del
producto.
- Valoración de las reacciones de la
competencia: Se hace necesario
valorar la posible reacción de la competencia ante nuestro lanzamiento. Ya que
en algunas ocasiones nuestra empresa no contará con los recursos suficientes
para una "guerra abierta" con nuestros competidores, por lo que en
estos casos, quizás la estrategia más adecuada es no continuar con el proceso
de diseño.
- Ajuste a los objetivos de la
organización: Los nuevos
productos deben respetar la estrategia de la organización, contribuyendo a
alcanzar los objetivos establecidos.
Diseño de producto
Una vez aprobado, el proyecto pasa a la Ingeniería del producto y del
proceso. En esta tercera fase se realizan la mayoría de las actividades de
diseño de detalle y de desarrollo del producto, así como de los procesos
productivos necesarios para la fabricación y posterior lanzamiento al mercado.
En muchas ocasiones, de forma paralela o simultánea, comienza la cuarta
fase (Pruebas y evaluación), en la que se realizan las pruebas y evaluación
correspondiente a los diseños resultantes de la tercera fase, para lo cual se
procede a la fabricación de prototipos y a la simulación del proceso de
fabricación, tratando de detectar posibles deficiencias tanto del nuevo
producto como de su proceso de fabricación. Posteriormente se procede a la
realización de pruebas de mercado que permiten simular las condiciones reales
de mercado, bien sea en un laboratorio (pretest de mercado) o bien en una
pequeña zona del mercado al que se va a dirigir el producto (pruebas alfa de
mercado), con objeto de seleccionar la estrategia de lanzamiento más adecuada y
realizar una previsión de la cifra de ventas.
Fabricación
Por último, si la evaluación realizada en la fase anterior es favorable, el
producto pasa a la quinta fase en la que se inicia la fabricación a gran
escala; se produce el lanzamiento al mercado del nuevo producto, su distribución
inicial y las operaciones de apoyo al mismo.
El proceso de desarrollo descrito se realiza de forma iterativa hasta
alcanzar el diseño más adecuado a las exigencias de los consumidores. En cada
iteración se aprende sobre el problema a resolver y las alternativas existentes
hasta que se converge al diseño final y se completan las especificaciones
detalladas inicialmente. A este proceso iterativo se le conoce como Ciclo de
diseño-fabricación-prueba o design-build-test cycle.
Tiempo del proceso de diseño
El factor tiempo en el proceso de diseño
y desarrollo de nuevos productos.
La creciente importancia del tiempo de desarrollo de nuevos productos como
factor de ventaja competitiva ha motivado que se hayan realizado numerosos
estudios centrados en analizar la importancia, efectos y determinantes de dicho
tiempo de desarrollo.
En función del número de etapas del proceso de desarrollo que engloban
aparecen diferentes conceptos o medidas del ciclo de desarrollo. Así, lo que
generalmente se denomina tiempo de desarrollo (Griffin, 1993) hace referencia
al lapso de tiempo que transcurre desde la fase de diseño detallado hasta la
fase de introducción del producto.
Otro concepto, y quizás el más utilizado dentro de la literatura
especializada, es el de tiempo de mercado o time to market. Este concepto se
define como el lapso de tiempo que transcurre entre la definición del producto
y el momento en que se encuentra disponible por el mercado (Vesey, 1992). Es
decir, englobaría desde la fase de desarrollo del concepto a la introducción
del producto en el mercado.
A lo largo de este texto, el concepto de tiempo de mercado se va a utilizar
de forma más amplia, incluyendo también lo que algunos autores denominan tiempo
de aceptación o time-to-acceptance, es decir, el tiempo que transcurre hasta
alcanzar el total potencial de ventas del producto, esto es, el tiempo que
transcurre hasta que el producto es definitivamente aceptado por el mercado.
Por tanto, el tiempo de mercado, en sentido amplio, abarcará desde la
definición del producto hasta su aceptación por el mercado, es decir, no sólo
hasta su lanzamiento, sino hasta que es comprado por el cliente de forma
masiva.
Esta definición más amplia del concepto de tiempo de mercado no hace sino
recoger los objetivos que pretende la empresa con la gestión del tiempo. El
interés de la empresa no se limita a ser los primeros en lanzar el producto sin
más, sino que el objetivo último de la gestión del tiempo es lograr que el
producto sea aceptado por el mercado en el menor tiempo posible.
Otro concepto íntimamente relacionado con el tiempo de mercado es el
denominado ciclo de vida de la innovación, que hace referencia al lapso de tiempo
que transcurre desde que se hace evidente la oportunidad del nuevo producto y
el momento en que se satisface a los primeros clientes. Es decir, incluiría
todas las fases enunciadas del proceso de desarrollo, desde la identificación
de la oportunidad hasta la introducción del producto.
A diferencia del concepto de tiempo de mercado, definido de forma amplia,
el ciclo de innovación comienza cuando aparece la oportunidad y no cuando
comienza el desarrollo del producto y termina cuando se produce la primera
venta y no cuando el producto alcanza su máximo potencial de ventas.
Si se comparan los conceptos de tiempo de mercado y ciclo de innovación
(Ver figura 2) se observa la existencia de un tiempo muerto que va desde la
aparición de la oportunidad hasta la definición del producto.
Diseño para la excelencia
Todo producto tiene que satisfacer o cumplir varios objetivos: funcionar
satisfaciendo los deseos del cliente, ser fácil de ensamblar, de mantener y
reparar, de probar, de disponer de él y muchos otros. Aquellas empresas que
quieran triunfar deben considerar todos estos objetivos desde las primeras
etapas del proceso de diseño.
De Andrade (1991) afirma que, además de los clientes y la empresa, existen
otra serie de personas u organizaciones que se ven afectadas por el nuevo
producto y por las actividades de su ciclo de vida. Por ello el objetivo del
proceso de diseño debiera ser que el producto resultante satisfaga el conjunto
de necesidades de todas las personas u organizaciones afectadas, de la forma más
eficiente.
Para alcanzar este objetivo surge el denominado Diseño para la Excelencia o
Design for Excelence (DFE), que engloba una serie de técnicas de diseño, cuyo
objetivo es gestionar la calidad, el coste y el tiempo de entrega del nuevo
producto.
Así, el Diseño para la Excelencia (DFE) comprende las siguientes técnicas:
- Diseño para el ensamblaje o Design for Assembly (DFA).
- Diseño para la fabricación o Design for Manufacture (DFM).
- Diseño para las pruebas o Design for Testability (DFT).
- Diseño para el servicio o Design for Service (DFS).
- Diseño para la internacionalización o Design for International.
- Diseño para el medio ambiente o Design for Environment (DFE).
- Diseño para facilitar las operaciones o Design for Operability (DFO).
Diseño para el armado
El Diseño para el Ensamblaje o Design for Assembly se centra en simplificar
el proceso de ensamblaje, con lo que se reduce el ciclo de fabricación y se
mejora la calidad del producto. Para ello, esta técnica permite a diseñadores e
ingenieros evaluar sistemáticamente los componentes y ensamblajes, de forma que
resulten fáciles de ensamblar y de fabricar.
Se trata de simplificar el proceso de fabricación y ensamblaje todo lo que
sea posible, de modo que se eviten o reduzcan al máximo posibles errores en el
proceso. Para ello, los componentes se diseñan de forma que sólo puedan ser
ensamblados de un modo, con lo que se elimina la posibilidad de fallos en el
ensamblaje.
El medio ambiente
Diseño para el medio ambiente.
Esta técnica pretende integrar factores medioambientales en el proceso de
diseño de nuevos productos. En concreto, los factores ambientales, que han de
tenerse en cuenta a la hora de proceder al diseño de un nuevo producto, son los
siguientes:
1.- Uso de materiales.- Se debe tratar de utilizar la mayor cantidad
posible de materiales renovables, la menor cantidad de material posible, así
como tratar de reducir al máximo el número de componentes del producto.
2.- Consumo de energía.- En este campo se debe tender a una reducción en el
consumo de energía necesaria para la fabricación del producto, así como a una
utilización de fuentes de energía renovables y limpias (energía solar, eólica,
hidroeléctrica, etc).
3.- Prevención de la contaminación.- En el diseño del producto se deben
evitar o, al menos, reducir al máximo las posibles emisiones tóxicas durante el
proceso de producción, así como durante la utilización del producto.
4.- Residuos sólidos.- Se debe tratar de reducir al máximo el volumen de
residuos sólidos generados al terminar la vida útil del producto, así como
durante su proceso de fabricación. Para ello el equipo de diseño debe procurar
que la mayor parte de los componentes del producto resultante sean
reutilizables o, al menos, reciclables. Esto es lo que se conoce en la
literatura especializada como Diseño para el Desensamblado (Design for
Disassembly o DFD) y Diseño para la Refabricación (Design for Remanufacture o
DFR).
Para lograr los objetivos antes mencionados se han desarrollado numerosas
aplicaciones informáticas que facilitan la labor de los equipos de desarrollo,
permitiendo que el producto resultante reúna las condiciones necesarias para
facilitar las prestaciones de servicio a él inherentes y que sea de fácil ensamblaje y de fácil reciclado.
Diseño para facilitar las operaciones.
Esta técnica trata de tener en cuenta desde las primeras etapas del proceso
de diseño las necesidades de los operadores y usuarios del producto. Así, si el
producto tiene un coste elevado, los potenciales usuarios del mismo perderán
interés en dicho producto. Del mismo modo, si el producto es difícil de
utilizar o dicha utilización entraña algún peligro, el producto perderá su
valor para el usuario.
Por ello, para evitar estas situaciones, el producto debe tener un coste de
operación razonable y un adecuado valor añadido. Para ayudar a conseguir estos
objetivos el Diseño para facilitar las Operaciones o Design for Operability se
vale de otras técnicas de diseño, entre las que cabe destacar el Despliegue de
la Función de Calidad (QFD).
Función de calidad Función de Calidad (QFD).- Función de calidad
Despliegue de la Función de Calidad (QFD).-
Esta técnica pretende trasladar o transformar los deseos del cliente en
especificaciones técnicas correctas, que ayuden a proceder al diseño de un
producto que satisfaga las necesidades del cliente.
El concepto de QFD fue introducido en Japón por Yoji Akao en 1966, siendo
aplicado por primera vez en Mitsubishi Heavy Industries Ltd en 1972. Su primera
aplicación en empresas occidentales no se produce hasta mediados de los
ochenta, siendo Rank Xerox y Ford en 1986 las primeras empresas occidentales en
aplicar dicha técnica a su proceso de desarrollo de nuevos productos (Zairi y
Youssef, 1995).
Shigeru Mizuno define el despliegue de funciones de calidad (Quality
Function Deployment) como el despliegue, paso a paso, con el mayor detalle, de
las funciones u operaciones que conforman sistemáticamente la calidad, con
procedimientos objetivos, más que subjetivos. En definitiva, se trata de
convertir las demandas de los consumidores en características concretas de
calidad, para proceder a desarrollar una calidad de diseño mediante el
despliegue sistemático de relaciones entre demandas y características,
comenzando por la calidad de cada componente funcional y extendiendo el
despliegue a cada parte y proceso.
La principal herramienta para conseguir estos fines es el denominado
gráfico de calidad o "casa" de calidad.
Diseño CAD – CAM
Diseño, fabricación e ingeniería asistida por ordenador.-
Los recientes avances en las tecnologías de la información han hecho posible
la aparición de numerosas aplicaciones informáticas que facilitan de forma
considerable las operaciones de diseño. Entre ellas podemos citar: Diseño
asistido por ordenador (CAD), Ingeniería asistida por ordenador (CAE) y
Fabricación asistida por ordenador (CAM).
Diseño Asistido por Ordenador (CAD):
Se trata de un sistema de diseño, bastante conocido y utilizado, que
permite ampliar de forma relevante las posibilidades de los sistemas
tradicionales de dibujo y cuya principal ventaja radica en la rapidez con que
permite efectuar modificaciones en el diseño, a diferencia de lo que ocurría
cuando los diseños se realizaban en papel.
Las posibilidades del sistema CAD son enormes, pudiendo realizar una amplia
gama de tareas, entre las que podemos destacar:
ü
Visualizar en
pantalla un modelo cualquiera en tres dimensiones y en perspectiva.
ü
Utilizar
distintos colores para cada superficie.
ü
Eliminar
automáticamente líneas y superficies ocultas.
ü
Rotar o
trasladar la pieza.
ü
Obtener
cualquier tipo de secciones, dibujando plantas y alzados automáticamente.
ü
Calcular el
volumen, superficie, centro de gravedad, inercia, etc., de cada pieza, casi
instantáneamente.
Cada una de estas operaciones suponía gran cantidad de tiempo, mientras que
con el sistema CAD se realizan con sólo alterar un parámetro o elegir una
determinada opción en un menú.
Ingeniería Asistida por Ordenador
(CAE):
Este conjunto de aplicaciones informáticas permite analizar cómo se
comporta la pieza diseñada por el sistema CAD ante cambios de temperatura,
esfuerzos de comprensión, tracción, vibraciones, etc. Esto permitirá
seleccionar el material más adecuado para la pieza, así como efectuar las
modificaciones necesarias para mejorar el rendimiento de la misma.
La posibilidad de realizar estas simulaciones antes de la existencia real
de la pieza permite una reducción notable del tiempo necesario para la
construcción de prototipos, sobre los que posteriormente se realizaban las
pruebas para la selección de los materiales más adecuados.
Antes del desarrollo del CAE un cambio de material suponía la construcción
de un nuevo prototipo, en lo cual se empleaban varios días; con el CAE sólo
supone alterar una serie de parámetros, operación que dura escasos segundos.
Aunque esta técnica no elimina por completo la necesidad de construir
prototipos, sí reduce drásticamente el
número de pruebas a realizar con dichos prototipos y constituye una ayuda para
poder identificar en una fase temprana la fiabilidad, el rendimiento, determinados
problemas de coste, etc.
La Ingeniería Asistida por Ordenador también es conocida como Elaboración
Virtual de Prototipos o Virtual Prototyping, debido a que permite simular el
comportamiento de la pieza de forma virtual.
Fabricación Asistida por Ordenador (CAM):
Una vez que se ha concluido el diseño de la pieza y se han realizado las
simulaciones sobre su comportamiento ante situaciones extremas, se procede a su
fabricación. Es en este punto donde entra en acción el CAM, creando, a partir
del diseño CAD, los dispositivos de control numérico, que controlarán el
trabajo de las diferentes máquinas, de forma que el resultado coincida
exactamente con el diseño realizado en el menor tiempo posible.
El sistema CAM también se encarga de simular el recorrido físico de cada
herramienta, con el fin de prevenir posibles interferencias entre herramientas
y materiales.
Todo este conjunto de posibilidades, que proporciona la tecnología CAM,
acortan de forma considerable el tiempo de mercado, evitando tener que efectuar
correcciones a posteriori en las características básicas del diseño.
Diseño de prototipos
Fabricación rápida de prototipos.-
El diseño de un nuevo producto comienza con la definición del mismo. Una
vez explicitadas las especificaciones técnicas del producto, el equipo de
diseño y desarrollo procede a dar forma al conjunto de características
determinadas en la definición del concepto. Para ello resulta de gran utilidad
la tecnología CAD, es decir, el diseño asistido por ordenador, la cual nos
permite modificar fácilmente el diseño con sólo modificar una serie de
parámetros numéricos.
La siguiente fase consiste en dar forma física al diseño, es decir, dotar
de cuerpo al diseño realizado vía CAD. Esta fase concluirá con la construcción
de un prototipo del nuevo producto, que permitirá constatar los puntos fuertes
y débiles del diseño, mediante la realización de diversos tests sobre la
funcionalidad y resistencia del producto.
Tradicionalmente para la fabricación de prototipos existía un equipo
especializado en traducir los datos suministrados por los diseñadores en un
modelo físico. Este proceso resultaba muy laborioso, retrasando de este modo en
gran medida la fecha de lanzamiento del nuevo producto.
Con la aparición de la Fabricación Rápida de Prototipos (Rapid Prototyping)
el panorama cambió por completo. Este conjunto de técnicas nos permite
construir prototipos directamente a partir de los datos generados por CAD, en
cuestión de horas. Esto facilita que las sucesivas etapas del proceso de diseño
y desarrollo, tales como pruebas, modificaciones del diseño, etc., puedan
completarse en pocas semanas, en lugar de los meses y años que transcurrían en
el caso de la fabricación tradicional de prototipos.
Algunas de las principales técnicas, englobadas dentro del concepto de
fabricación rápida de prototipos son las siguientes:
1.- Stereolitografía (SLA).
2.- Sintetización selectiva por medio de láser (SLS).
3.- Fabricación de objetos laminados (LOM).
4.- Modelización por deposición en estado líquido.
5.- Solid Ground
Curing (SGC).
6.- Extrusión
continua.
7.- Sistemas de impresión en 3D.
