Metodología del Diseño. Técnicas de análisis y síntesis con teoría y casos prácticos

En este libro, los autores reflejan su experiencia en las metodologías existentes para el diseño industrial sustentándolo en primer lugar en la orientación desde la ingeniería del diseño y desarrollo del producto; en segundo lugar, en la fundamentación racional de los métodos y técnicas de diseño que en el mismo se contienen; y en tercer lugar, en la aplicación a un conjunto de casos prácticos selectos que permiten poner en valor los contenidos teóricos explicados, como instrumento para crear y analizar la actividad del diseño de productos.

La organización de los contenidos, técnicas y métodos ha tenido como eje vertebrador el ciclo de vida del producto. Dicho enfoque permite su proyección posterior en la ingeniería del ciclo de vida del producto con extensiones en su digitalización y smartización, de lo que devienen productos inteligentes y cuyo desarrollo se lleva a cabo en entornos PLM que soportan herramientas concretas de las técnicas expuestas.

Este libro innovador muestra un conjunto de técnicas y métodos de diseño racional, que se han consolidado en la formación de la ingeniería como cuerpo de conocimiento básico del diseño y desarrollo de productos. A partir de este esquema de competencias sólidas y con fundamento científico, se pueden construir métodos de diseño más avanzado como el diseño afectivo por ingeniería Kansei, diseño emocional, diseño experiencial, neurodiseño, ecodiseño o diseño sostenible y diseño de producto inteligente.

PRÓLOGO ………………………………………………………………………………………………… XI

CAPÍTULO 1. PRODUCTO Y METODOLOGÍA DEL DISEÑO …………………………………… 1

Metodología del diseño …………………………………………………………………………………… 1

Producto industrial y organización de la cartera de productos ………………………………. 2

ÍNDICE

Tipología de productos ……………………………………………………………………… 2

Complejidad del producto …………………………………………………………………. 3

Valor añadido: cadena de valor ………………………………………………………….. 4

Ciclo de vida del producto industrial …………………………………………………… 5

Cartera de productos ………………………………………………………………………. 11

Diseño industrial y tipos de diseño: Innovador, evolutivo, adaptativo ………………….. 14

Diseño industrial …………………………………………………………………………….. 14

Tipos de diseño ………………………………………………………………………………. 16

Necesidad de una metodología de diseño ………………………………………………………… 16

Búsqueda de referencias bibliográficas ……………………………………………………………. 16

Búsqueda de textos técnicos ……………………………………………………………. 17

Normativa para referencias bibliográficas ………………………………………….. 19

Revistas de diseño recomendadas …………………………………………………………………… 20

Ejercicios ……………………………………………………………………………………………………… 21

Ejercicio 1.1. Importación de citas. ……………………………………………………. 21

Ejercicio 1.2. Búsqueda de bibliografía y formulación de cita. ………………. 28

CAPÍTULO 2. PROCESO DE DISEÑO Y MODELADO DE PRODUCTOS

INDUSTRIALES …………………………………………………………………………………………. 29

Proceso de Diseño y Desarrollo de Productos Industriales (PDDPI) ……………………… 29

Fase 1. Ideación ……………………………………………………………………………… 30

Fase 2. Diseño de concepto ……………………………………………………………… 30

Fase 3. Diseño de detalle …………………………………………………………………. 31

Fase 4. Verificación y testeo …………………………………………………………….. 31

Fase 5. Producción ………………………………………………………………………….. 32

Fase 6. Mercado …………………………………………………………………………….. 32

Fase 7. Disposición final ………………………………………………………………….. 33

Evolución histórica y propuestas actuales de metodologías de diseño …………………. 33

El proceso de diseño: fases, procedimientos y técnicas de análisis

y síntesis ……………………………………………………………………………………………………. 38

Modelos descriptivos ……………………………………………………………………… 38

Modelos prescriptivos …………………………………………………………………….. 40

Modelos sistemáticos ……………………………………………………………………… 46

Teoría de las dimensiones del proyecto ……………………………………………………………. 47

Enfoques actuales …………………………………………………………………………………………. 48

IDEF-0 ………………………………………………………………………………………………………….. 49

Definiciones …………………………………………………………………………………… 50

Los diagramas y sus componentes ……………………………………………………. 53

Normas de representación ………………………………………………………………. 54

Información necesaria para desarrollar un modelo …………………………….. 59

Herramientas para IDEF-0 ……………………………………………………………….. 60

Ventajas de uso de IDEF-0 ……………………………………………………………….. 61

Recomendaciones de uso de IDEF-0 ………………………………………………….. 61

Ejercicios ……………………………………………………………………………………………………… 61

Ejercicio 2.1. IDEF-0 de producto “tostadora industrial”. ……………………… 61

Ejercicio 2.2. IDEF-0 de proceso de diseño y desarrollo de un tostador

de Pan. …………………………………………………………………………………………. 64

Ejercicio 2.3. IDEF-0 de proceso “fabricar cuadro de bicicleta”. …………….. 66

Ejercicio 2.4. IDEF-0 de proceso “diseñar un reloj”. …………………………….. 66

CAPÍTULO 3. IDENTIFICACIÓN DE NECESIDADES POR ANÁLISIS CONJUNTO Y FUZZY.

BRIEFING DE DISEÑO ………………………………………………………………………………… 67

Introducción …………………………………………………………………………………………………. 67

Factores que afectan al análisis de necesidades ………………………………………………… 68

Procedimientos a desplegar para el análisis de necesidades ……………………………….. 68

Según enfoque de mercado ……………………………………………………………… 69

Según enfoque tecnológico o de producto …………………………………………. 69

Identificación de necesidades por análisis conjunto …………………………………………… 72

Pasos a seguir para la identificación por análisis conjunto ……………………. 73

Estudios alternativos derivados del análisis conjunto ………………………….. 78

Identificación de necesidades por Lógica Difusa (Fuzzy Logic) ……………………………… 78

Briefing de diseño …………………………………………………………………………………………. 79

Ejercicios ……………………………………………………………………………………………………… 80

Ejercicio 3.1. Análisis conjunto para dos tipos de ordenadores …………….. 80

Ejercicio 3.2. Análisis conjunto para neumáticos de automóvil ……………… 82

Ejercicio 3.3. Lógica difusa ……………………………………………………………….. 89

Ejercicio 3.4. Matriz de dominancia binaria y correlación …………………….. 93

Ejercicio 3.5. Briefing de diseño ………………………………………………………… 95

CAPÍTULO 4. INGENIERÍA DE REQUISITOS …………………………………………………….. 99

Introducción …………………………………………………………………………………………………. 99

Paso 1: Determinación y definición de los atributos relevantes del

contexto y sus valores ………………………………………………………………………………….. 102

Paso 2: Establecimiento del conjunto de Técnicas de Educción …………………………. 107

Paso 3: Establecimiento de los valores de Adecuación de las Técnicas de Educción 107

Paso 4: Procedimiento para seleccionar las técnicas más apropiadas

para un proyecto dado …………………………………………………………………………………. 109

Ejercicios ……………………………………………………………………………………………………. 114

Ejercicio 4.1. Determinación de técnicas de educción. ………………………… 114

Ejercicio 4.2. Extracción de requisitos. ………………………………………………. 126

Ejercicio 4.3. Determinación de atributos. …………………………………………. 137

CAPÍTULO 5. MÉTODOS DE EVALUACIÓN DEL DISEÑO Y TOMA DE

DECISIONES. AHP Y ANP ………………………………………………………………………….. 139

Requerimientos de evaluación en el proceso de diseño y desarrollo de productos. 139

Capacidades en la creación de sistemas o productos ……………………………. 139

Algunos aspectos importantes …………………………………………………………… 139

Modelo de toma de decisiones (MTD). ……………………………………………….. 140

Tipos de modelos (de toma de decisiones) ……………………………………………………… 141

Métodos de estimación ……………………………………………………………………………….. 143

Métodos de evaluación del diseño con técnicas multicriterio ……………………………. 144

Método del Valor Técnico Ponderado (VTP) ………………………………………… 145

Método de árbol de decisión coste-beneficio ………………………………………. 146

Otras técnicas de evaluación ……………………………………………………………… 147

Proceso de Análisis Jerárquico (AHP) ………………………………………………….. 148

Fundamentos teóricos de ANP …………………………………………………………… 182

Ejercicios ……………………………………………………………………………………………………. 186

Ejercicio 5.1. Valoración de alternativas mediante AHP. ……………………… 186

Ejercicio 5.2. Selección de alternativas mediante VTP. ………………………… 192

Ejercicio 5.3. Priorización de alternativas mediante ANP. ……………………. 194

Ejercicio 5.4. Aplicación de ANP. ………………………………………………………. 203

Ejercicio 5.5. Evaluación de alternativas mediante árbol de decisión. …… 207

Ejercicio 5.6. Evaluación de alternativas mediante árbol de decisión. …… 208

CAPÍTULO 6. ESPECIFICACIÓN FORMAL DE PRODUCTOS. FAST Y UML ……………… 213

Establecimiento de especificaciones ……………………………………………………………… 213

Fuentes de información para el análisis de necesidades y especificación

de productos ………………………………………………………………………………………………. 213

Especificaciones funcionales …………………………………………………………………………. 214

Definición y formalización de los RFs ………………………………………………….. 214

Categorización funcional con relación a su origen o utilidad ………………….. 220

Clasificación jerárquica ……………………………………………………………………… 220

Técnicas de análisis y especificación funcional ……………………………………… 220

Ejercicios ……………………………………………………………………………………………………. 240

Ejercicio 6.1. Formulación de requerimientos funcionales. ………………….. 240

Ejercicio 6.2. Diagrama FAST. …………………………………………………………… 241

Ejercicio 6.3. Diagrama de colaboraciones. ……………………………………….. 243

Ejercicio 6.4. Diagrama estático. ………………………………………………………. 244

CAPÍTULO 7. DISEÑO Y DESARROLLO INTEGRADO DE PRODUCTOS. QFD …………. 245

La calidad de los productos por el diseño ……………………………………………………….. 245

Despliegue de la función de calidad. QFD ……………………………………………………….. 245

Etapas de QFD en el proceso de diseño y desarrollo ………………………………………… 248

Pasos de construcción de la matriz de calidad …………………………………………………. 249

Ventajas de QFD como metodología de diseño y desarrollo integrado de

productos (DDIP) …………………………………………………………………………………………. 251

QFD Fuzzy …………………………………………………………………………………………………… 252

Ejercicios ……………………………………………………………………………………………………. 256

Ejercicio 7.1. Matriz QFD I. ………………………………………………………………. 256

Ejercicio 7.2. Matriz QFD III. …………………………………………………………….. 259

Ejercicio 7.3. Matrices QFD I y II. ………………………………………………………. 262

Ejercicio 7.4. Matriz QFD II difusa. ……………………………………………………. 264

Ejercicio 7.5. Matriz QFD I difusa. …………………………………………………….. 271

CAPÍTULO 8. DISEÑO AXIOMÁTICO …………………………………………………………… 275

Introducción ……………………………………………………………………………………………….. 275

Ingeniería de sistemas ………………………………………………………………………………….. 276

Dinámicos o estáticos ……………………………………………………………………. 278

Lineales o no lineales …………………………………………………………………….. 279

Discretos o continuos ……………………………………………………………………. 279

Abiertos o cerrados ………………………………………………………………………. 279

Deterministas o aleatorios …………………………………………………………….. 280

Combinacionales o secuenciales …………………………………………………….. 280

Rígidos o flexibles …………………………………………………………………………. 280

Metodología de diseño axiomático ………………………………………………………………… 280

Los dominios de diseño. ………………………………………………………………… 281

Evolución de la información …………………………………………………………… 283

Axiomas de diseño ………………………………………………………………………… 288

Axioma de información …………………………………………………………………. 293

Tipos de diseño con base en la matriz de diseño ………………………………………………… 296

Las restricciones en el diseño axiomático ………………………………………………………… 300

La reangularidad y semangularidad ………………………………………………………………… 301

El proceso de diseño en el diseño axiomático ………………………………………………….. 302

Teoremas y corolarios …………………………………………………………………………………… 303

Ejercicios …………………………………………………………………………………………………….. 308

Ejercicio 8.1. Matriz de diseño y axioma de información. ………………………………….. 308

Ejercicio 8.2. Axioma de independencia funcional. …………………………………………… 310

Ejercicio 8.3. Matriz B. ………………………………………………………………………………….. 310

CAPÍTULO 9. ANEXO: TÉCNICAS DE EDUCCIÓN DE REQUISITOS ………………. 315

Introducción ……………………………………………………………………………………………….. 315

Entrevista no estructurada ……………………………………………………………………………. 315

Entrevista estructurada ………………………………………………………………………………… 318

Observación de tareas habituales ………………………………………………………………….. 319

Incidentes críticos ……………………………………………………………………………………….. 321

Clasificación de conceptos ……………………………………………………………………………. 323

Cuestionarios ……………………………………………………………………………………………… 325

Análisis de protocolos ………………………………………………………………………………….. 327

Emparrillado ……………………………………………………………………………………………….. 328

Tormenta de ideas ………………………………………………………………………………………. 331

Técnica de grupo nominal …………………………………………………………………………….. 334

Grupo focal (Focus Group) ……………………………………………………………………………. 337

Método Delphi ……………………………………………………………………………………………. 339

Laddering …………………………………………………………………………………………………… 341

Observación participativa …………………………………………………………………………….. 342

Prototipos ………………………………………………………………………………………………….. 343

Joint Application Design (JAD) …………………………………………………………………….. 345

Casos de uso ……………………………………………………………………………………………….. 348

Otras técnicas ……………………………………………………………………………………………… 349

BIBLIOGRAFÍA ………………………………………………………………………………………….. 353

ÍNDICE ANALÍTICO …………………………………………………………………………………… 357