INGENIERIA DE DISEÑO. Engineering Disegn por George Dieter, 4 ta Edic, 2009
INTRODUCCION. ¿Qué es el diseño? Si buscas en la literatura una respuesta para esta pregunta, encontrarás muchas definiciones. Tal vez la razón es que el proceso de diseño es una experiencia humana tan común. El diccionario Webster dice que diseñar es "formar por medio de un plan", pero deja fuera el hecho esencial que el diseño es para crear algo que nunca ha existido. Ciertamente en ingeniería el diseñador practica el diseño por esa definición, pero también lo hace un artista, un escultor, un compositor, dramaturgo, o muchos otros miembros creativos de nuestra sociedad. Por lo tanto, aunque los ingenieros no son las únicas personas que diseñan cosas, es cierto que la práctica profesional de la ingeniería tiene mucho que ver con el diseño; d iseño; a menudo se dice que el diseño es la esencia de la ingeniería. Diseñar es reunir algo nuevo o arreglar las cosas existentes en una nueva forma para satisfacer una necesidad reconocida dentro de la sociedad. Una palabra elegante para "reunir" es la síntesis. Adoptemos la siguiente siguiente definición formal de diseño "El diseño diseño establece y define las soluciones a estructuras pertinente para problemas no resueltos antes, o nuevas soluciones a los problemas que tienen previamente que ser resueltos de una manera diferente. La capacidad de diseñar es tanto una ciencia como un arte. La ciencia se puede aprender a través de técnicas y métodos que se tratarán en este texto, pero el arte se aprende mejor haciendo el diseño. Es por esta razón que su experiencia en diseño debe involucrar alguna experiencia en proyectos realistas. El énfasis que hemos dado a la creación de cosas nuevas en nuestra introducción al diseño no debería alarmarlo indebidamente. Llegar a ser competente
en el diseño es un objetivo objetivo alcanzable
perfectamente para un estudiante de ingeniería, pero su logro requiere la experiencia guiada que intentamos proporcionar en este texto. El diseño no debe ser confundido con el descubrimiento. El Descubrimiento es conseguir la primera visión, o el primer conocimiento de algo, como cuando Colón descubrió América o Jack Kilby hizo el primer microprocesador. Nosotros podemos descubrir lo que ya existe pero que no se ha conocido antes; pero un diseño es el producto de la planificación y el trabajo. Presentaremos un proceso de diseño estructurado para ayudarte en el que hacer del diseño en en la Sec. 1.5.
Debemos tener en cuenta que un diseño puede o no implicar invención. Para obtener una patente legal sobre una invención requiere que el diseño sea un paso más allá de los límites del conocimiento actual (más allá del estado del arte). Algunos diseños son verdaderamente inventivas, pero la mayoría no lo son. Busque la palabra diseño en un diccionario y encontrará que puede ser o bien un sustantivo o un verbo. Una definición de sustantivo es “la forma, las partes o detalles de algo de acuerdo a un plan “, como en el uso de la palabra diseño en “Mi nuevo diseño está listo para su revisión”. Una definición común de la palabra diseño como un verbo es “concebir o formar un plan de”, como en “Tengo que diseñar tres nuevos modelos del producto para tres diferentes mercados extranjero”. Tenga en cuenta que la forma verbal de diseño también se escribe como “diseñando”. A menudo la frase “ proceso de diseño” se utiliza para enfatizar el uso de la forma verbal del diseño. Es importante entender estas diferencias y utilizar la palabra adecuada. Un buen diseño requiere tanto del análisis y la síntesis. Normalmente nos aproximamos a problemas complejos como el diseño por descomposición del problema en partes más manejables. Debido a que necesitamos entender cómo la parte se desempeñará en servicio, debemos ser capaces de calcular tanto sobre el comportamiento esperado de la pieza como sea posible antes de que exista en forma física mediante el uso de las disciplinas apropiadas de la ciencia y la ciencia de la ingeniería y de las herramientas computacionales necesarias. Esto se llama análisis. Por lo general, involucra la simplificación del mundo real a través de modelos. La Síntesis involucra la identificación de los elementos del diseño que comprenderán el producto, su descomposición en partes, y la combinación de las soluciones parciales dentro de un sistema totalmente factible. En tu etapa actual de estudiante de ingeniería te es mucho más familiar y cómodo el análisis. Debido a que has tratado con cursos que eran esencialmente disciplinarios. Por ejemplo, no esperabas utilizar la termodinámica y la mecánica fluido en un curso de mecánica de materiales. Los problemas que tú resolviste en el curso fueron seleccionados para ilustrar y reforzar los principios. Si pudieras construir el modelo adecuado, por lo general podrías resolver el problema. La mayoría de los datos de entrada y las propiedades eran dados, y había por lo general una respuesta correcta al problema. Sin embargo, los problemas del mundo real raramente son tan ordenados y circunscritos. El problema real que tu diseño espera resolver puede no ser tan evidente. Es posible que necesites bosquejarlo en muchas disciplinas técnicas (mecánica de sólidos, mecánicas de los fluidos, teoría
electromagnética, etc.) para la solución y por lo general en disciplinas que no son de ingeniería, así (economía, finanzas, derecho, etc.). Los datos de entrada pueden ser fragmentarios en el mejor de los casos, y el alcance del proyecto puede ser tan grande que ningún individuo puede seguirlo todo. Si esto no es lo suficientemente difícil, por lo general el diseño debe proceder bajo severas limitaciones de tiempo y / o dinero. Puede haber grandes limitaciones sociales impuestas por el medio ambiente o normativa energética. Finalmente en el diseño típico raramente tienes una forma de conocer la respuesta correcta. Esperemos que su diseño funcione, pero ¿es el mejor, es el diseño más eficiente que se podría haber logrado bajo las condiciones impuestas? Sólo el tiempo lo dirá. Esperamos que esto le ha dado una idea del proceso de diseño y el entorno en el que se produce. Una forma de resumir los desafíos que presenta el entorno del diseño es pensar en las cuatro C`s del diseño.
Las Cuatro C’s del Diseño
1. Creatividad. Requiere la creación de algo que no han existido antes o no han existido antes en la mente del diseñador. 2. Complejidad. Requiere la decisión sobre muchas variables y parámetros. 3. Choice (Elección). Requiere hacer elecciones entre muchas posibles soluciones en todos los niveles, desde los conceptos básicos hasta los más pequeños detalles de forma. 4. Compromiso. Requiere un múltiple balance entre algunos requerimientos en conflicto. Una cosa que debe quedar claro por ahora es cómo el diseño de ingeniería se extiende mucho más allá de los límites de la ciencia. Los límites expandidos y las responsabilidades de la ingeniería crean oportunidades casi ilimitadas para usted. En su carrera profesional puedes tener la oportunidad de crear decenas de diseños y tener la satisfacción de ver que se conviertan en realidades que funcionan. "Un científico tendrá suerte si él hace una adición creativa al conocimiento humano en toda su vida, y muchos nunca lo hacen. Un científico puede descubrir una nueva estrella, pero él no puede hacer una. Tendría que preguntarle a un ingeniero para que lo haga por él”2.
Tipos de Diseños. Diseño de ingeniería puede ser emprendido por muchas razones diferentes, y puede tomar diferentes formas.
E l diseño origi nal, también llamado un diseño innovador. Esta forma de diseño está en la parte
superior de la jerarquía. Emplea un concepto original e innovador para lograr una necesidad. A veces, pero raramente, la propia necesidad puede ser original. Un diseño verdaderamente original involucra invención. El éxito de los diseños originales son muy poco frecuentes, pero cuando ocurren, suele perturbar los mercados existentes, ya que tienen en ellos la semilla de una nueva tecnología de consecuencias de largo alcance. El diseño del microprocesador fue uno tal diseño original.
Diseño adaptativo, Esta forma de diseño se produce cuando el equipo de diseño adapta una
solución conocida para satisfacer una necesidad diferente para producir una aplicación novedosa. Por ejemplo, a adaptación del concepto de impresión de chorro de tinta; para pulverizar aglutinante y mantener las partículas en su lugar en un máquina de prototipo rápido. Los diseños Adaptativo implican la síntesis y son relativamente comunes en el diseño.
R ediseño, mucho más frecuentemente, el diseño de ingeniería es empleado para mejorar un
diseño existente. La tarea puede ser rediseñar un componente en un producto que está fallando en servicio, o rediseñar un componente a fin de reducir su coste de fabricación. A menudo el rediseño es realizado sin ningún cambio en el principio de funcionamiento o el concepto del diseño original. Por ejemplo, la forma puede ser modificada para reducir una concentración de tensiones, o un nuevo material sustituido para reducir el peso o el costo. Cuando el rediseño se consigue cambiando algunos de los parámetros de diseño, a menudo se llama Diseño Variante.
Diseño de Selección, la mayoría de los diseños utilizan componentes estándar como
rodamientos, motores pequeños, o las bombas que son suministrados por proveedores especializados en su fabricación y venta. Por lo tanto, en este caso la tarea de diseño consiste en la selección de los componentes con el rendimiento necesario, la calidad, y el costo de los catálogos de los vendedores potenciales.
Diseño I ndustrial, esta forma de diseño se ocupa de mejorar la apariencia de un producto para
los sentidos humanos, especialmente su atractivo visual. Si bien este tipo de diseño es más artístico que la ingeniería, es un aspecto vital de muchos tipos de diseño. El diseño industrial también incluye la consideración de cómo el usuario humano puede mejorar la interfaz con el producto (lo que se conoce como ergonomía)
1.2 EL PROCESO DE DISEÑO EN INGENIERIA El proceso de diseño de ingeniería puede ser usado para lograr varios resultados diferentes. Uno de ellos es el diseño de los productos, ya sean bienes de consumo, tales como refrigeradores, herramientas eléctricas, o lectores de DVD, o productos altamente complejos, como un sistema de misiles o un avión de transporte de reacción. Otro es un sistema de ingeniería complejo tal como una estación de generación de energía eléctrica o una planta petroquímica, mientras que otro es el diseño de un edificio o un puente. Sin embargo, el énfasis de este texto es en el diseño de productos, ya que es un área en la que muchos ingenieros aplicarán sus habilidades de diseño. Además, los ejemplos tomados de esta área de diseño son más fáciles de entender sin un amplio conocimiento especializado. Este
capítulo
presenta
el
proceso
de
diseño
de
ingeniería
desde
tres
perspectivas.
En el apartado 1.3 del método de diseño es contrastado con el método científico, y el diseño es presentado como una metodología de resolución de problemas en cinco pasos. La Sección 1.4 toma el rol de diseño más allá del cumplimiento de los requisitos técnicos de desempeño e introduce la idea de que el diseño debe cumplir con las necesidades de la sociedad en general. La Sección 1.5 establece un mapa de camino desde el inicio al final del proceso de diseño, mostrando que la responsabilidad del diseñador de ingeniería se extiende desde la creación de un diseño hasta su eliminación de forma segura para el medio ambiente. Capítulo 2 extiende el proceso de diseño de ingeniería para temas más amplio de desarrollo de productos con la introducción de más temas orientados a los negocios, como el posicionamiento del producto y la comercialización.
