EL PROCESO DE DISEÑO: DISEÑO INTERACTIVO

EL PROCESO DE DISEÑO: DISEÑO
INTERACTIVO
THE DESIGN PROCESS: Interactive Design (noviembre 2 de 2012)
Juan Manuel Arguello Espinosa – Docente Asociado – Facultad de Ingeniería Mecánica – Universidad Pontificia
Bolivariana – Seccional Bucaramanga
Líder – Grupo de Investigación, en desarrollo tecnológico, mecatrónica y agroindustria Clasificación D en
Colciencias
RESUMEN – El diseño, entendido como el proceso de
concepción original de un objeto u obra destinados a una
producción en serie, parte de la definición del problema de diseño,
la identificación de los procesos y la distribución de las acciones,
para posteriormente recuperar los resultados y concluirlo o
retroalimentarlo; obliga al diseñador a saber comunicar, entender y
manipular los diferentes lenguajes científicos y técnicos inherentes
al problema de estudio, para así brindar una solución concreta.
Este estudio de caso corresponde a la creación de un sistema de
transporte al interior del campus de la UPB – Bucaramanga; en él
se abordan las etapas propias de este proceso. Inicia con la
definición de los requisitos, pasa a una búsqueda de soluciones,
para luego continuar con el diseño preliminar y, posteriormente, al
diseño detallado. La primera etapa finaliza con la implementación
del prototipo, cuya evaluación en contexto y en su totalidad permite
detectar posibles fallas y/o mejoras para entregar al cliente la
solución más adecuada y, con ello, resolver el problema de forma
eficiente y eficaz.
Este trabajo presenta los resultados preliminares de la
implementación del método de diseño interactivo propuesto por el
Dr. Xavier Fisher, y contextualizado en un curso de dibujo de
máquinas 2 de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la UPB –
Bucaramanga, que pretenden establecer una metodología de diseño
concreta que permita el entendimiento, retroalimentación y control
del proceso, por parte del estudiante.
PALABRAS CLAVE – Diseño
metodología, implementación, prototipo
interactivo,
proceso,
SUMMARY – The designunderstood as the original conception
process of an object or work intended for a series production, part
of the definition of the design problem, identifying the processes
and the distribution of the shares, and later retrieve the results and
conclude or feelback; forces the designer to know how to
communicate, understand and manipulate the different languages
inherent scientific and technical study problem, thus providing a
concrete solution.
This case study is for the creation of a transportation system
within the campus of the UPB - Bucaramanga it touches own
stages of this process. Begins with the definition of requirements,
passing a search for solutions, and then continue with the
preliminary design and then detailed design. The first stage ends
with the implementation of the prototype, whose evaluation in
context and in full allows faults and / or improvements in order to
deliver the most appropriate solution and thereby solve the problem
efficiently and effectively.
This paper presents the preliminary results of the
implementation of interactive design method proposed by Dr.
Xavier Fisher, and contextualized in a course of drawing machines
2 Faculty of Mechanical Engineering of UPB - Bucaramanga,
seeking to establish a methodology concrete design that allows
understanding, feedback and process control, by the student.
KEY WORDS - Interactive design, process, methodology,
implementation, prototyping
I.
INTRODUCCIÓN
La Real Academia de la Lengua Españolai define al diseño
como, la “concepción original de un objeto u obra destinados a
la producción en serie”, y a interactivo, que proviene de la
palabra interacción, como la “acción que se ejerce
recíprocamente entre dos o más objetos, agentes, fuerzas,
funciones, etc.” Por tanto, el diseño interactivo se podría
constituir en el proceso de concepción de un objeto a partir de
acciones recíprocas entre el diseñador y el objeto/entorno.
El diseño interactivo se constituye en una herramienta entre el
origen de la solución y el producto final, que interactúa con
diferentes ambientes y en especial con el usuario. Por tanto en
este trabajo se muestra como la adaptación del producto al
entorno y al usuario final se evidencia en el mejoramiento de
la aceptación del producto mismo por parte del usuario de
acuerdo a una interacción sensorial específica.
II.
MARCO TEÓRICO
Dentro de las misiones que tiene un diseñador; llámese
industrial, gráfico o de modas al momento de enfrentarse a un
problema de diseño están:
 Definir y exprimir el problema de diseño,
 Identificar los recursos y distribuir las acciones
 Recuperar los resultados y concluir sobre el problema de
diseño
Y dentro de las obligaciones están:
 Saber comunicar,
 Entender los lenguajes científico y técnico, y manipularlos,
y
 Debe ser concreto
Concretamente dentro de las fases de diseño de un producto
industrial se encuentran:




proceso secuenciado, iterativo y distribuido; donde las
cualidades de la solución dependen del número de iteraciones.
El diseño preliminar (básico y en detalle),
El diseño interactivo,
La modelación, y
La simulación de las interacciones
Cuando el problema de diseño está bien expresado, los
expertos, generalmente, identifican fácil y claramente los
principios que intervienen en este, pudiéndose pasar
rápidamente al diseño arquitectónico (diseño básico); pero
algunas veces, a pesar que el problema de diseño este bien
expresado, puede ser que el problema necesite un análisis mas
avanzado para tener soluciones innovadoras.
EL DISEÑO ARQUITECTÓNICO (DISEÑO BÁSICO)
El diseño básico se sustenta en modelos de conocimiento ya
establecidos previamente y la interacción que existe entre
ellos.
En esta etapa se debe hacer un predimensionamiento de la
posible solución, utilizando un mínimo de herramientas
tecnológicas, haciendo una exploración virtual de esta.
Es importante entender que una buena solución es aquella que
satisface el mayor número de conocimientos.
El diseño básico empieza con un requisito y un posible
principio de solución para el problema planteado.
El diseño básico consiste en determinar los componentes que
permiten la realización de un comportamiento definido en el
expediente de requisitos, proveer una representación
esquematizada del ensamblaje de los componentes, y
predimensionar los componentes de la solución final.
Gráfico 1: Síntesis del proceso de diseño propuesto por el Dr. Xavier Fischer
Se deben tener en cuenta en el diseño básico, los
conocimientos técnicos necesarios, las tablas de componentes
estándar y las normas y leyes físicas que rigen estos
componentes.
EL DISEÑO PRELIMINAR
Es el lugar del dimensionamiento, donde se hace el análisis de
los requisitos, que es definir el problema de diseño y definir
los objetivos del proyecto, de forma abductiva 1 o inductiva.
Dentro de los pasos del diseño básico se encuentran:
 La determinación de los elementos del ensamblaje como,
dibujos y croquis, topología y dimensiones,
y la
representación de los principios,
Un buen análisis del problema de diseño, da los principios
para que las soluciones lleguen rápidamente; se deben buscar
conceptos innovadores, que permitan identificar los puntos por
donde se pueda atacar el problema de diseño, dando
posibilidades de innovación, a partir de una interacción
interdisciplinaria que presente herramientas de reflexión
común.
El proceso de análisis permite crear un expediente de
requisitos, que secuencialmente debe ser revisado para poder
determinar el cumplimiento de estos.
Es indudable que un diseño bien construido, presenta
principios innovadores, que se construyeron a partir de un
1
Tipo de razonamiento que a partir de la descripción
un hecho o fenómeno ofrece o llega una hipótesis que lo explica
de
Gráfico 2: Representación de los elementos de un ensamblajeii
 Principios de comportamiento, donde se hace una
enumeración de los comportamiento, y componentes
implicados en estos,
hipótesis, los modelos y las conclusiones de las
simulaciones realizadas en CAE.
Gráfico 3: Representación de los principio de comportamiento de una
estructuraiii
 El predimensionamiento de los elementos, donde se deben
considerar deformación y restricciones de los elementos
diseñados.
Gráfico 5: Modelamiento (CAD) y simulación (CAE) de un proyecto de
ingeniería.2
EL DISEÑO INTERACTIVO
El diseño interactivo presenta unos diseños mecánicos,
cognitivos sensoriales y de simulación para la innovación; es
necesario realizar diseños e interacciones entre los diferentes
componentes que intervendrán en la solución, donde se debe
presentar el affordance3 de la solución.
En la primera etapa del diseño interactivo se tienen en cuenta
el diseño preliminar, el diseño detallado, la producción y la
comercialización.
Gráfico 4: representación del predimensionamiento de un sistema de
barras (mecanismo)iv
Gráfico 6: Primera etapa del diseño interactivo
En los entregables del diseño preliminar se encuentran:
 El expediente del anteproyecto, donde se encuentra la
arquitectura (parte formal y comportamental) y su
justificación, y
 El expediente de arquitectura, donde se presenta el
predimensionamiento.
EL DISEÑO EN DETALLE
En el diseño en detalle se debe realizar una tipología
exhaustiva de los diferentes componentes (CAD), lo mismo
que un dimensionamiento con simulación (CAE); por último
debe realizarse la optimización de los componentes, a partir de
los aspectos analizados en el proceso CAD & CAE
En los entregables del diseño en detalle se encuentran:
 El expediente de la solución detallada, con las respectivas
justificaciones de diseño representadas en CAD, y
 El expediente de dimensionamiento, con los respectivos
cálculos de las simulaciones, donde se presentaran las
El producto desarrollado debe garantizar una expansión
económica, por medio de una colaboración intercultural, por
medio del procesamiento del conocimiento, que permite la
evolución del mismo, donde el producto garantiza uno o más
servicios al usuario, cumpliendo con las expectativas
sensoriales, y se interesa por la relación directa entre el
producto y el ser humano, considerando los fenómenos físicos,
respetando el balance de los ambiente y la satisfacción del
usuario en un ambiente modificado; donde el usuario es la
llave del problema de diseño, y el diseñador industrial controla
las elecciones de diseño. El centro del diseño es el hombre y
no el producto.
2
Proporcionada por Xavier Fisher, en el curso de Diseño Interactivo
desarrollado en la UPB – Bucaramanga, los días 17, 18 y 19 de julio de 2012.
3
Es la cualidad de un objeto o ambiente que permite a un individuo realizar
una acción. El término se utiliza en varios campos: psicología perceptual,
cognitiva, diseño industrial, HCI (Human-Computer Interaction), inteligencia
artificial, diseño de interacción (la disciplina que define el comportamiento de
un producto, sistema o aplicación con los cuales un usuario interactúa).
Gráfico 7: Relación entre el producto y los diferentes elementos que
intervienen en su desarrollo
Las diferentes interacciones que actúan sobre el diseño son:
 La interacción física, que es una transferencia de energía o
de material entre los componentes del producto y un
ambiente físico.
 La interacción sensorial, que es la energía recibida por la
persona, la cual reacciona de manera particular de acuerdo
a su propio mecanismo cognitivo.
 La interacción cognitiva, que es la transferencia de
conocimiento o experiencias
Gráfico 8: trayecto recorrido por los estudiantes (472 mts) desde la estación
de Metrolínea hasta el Edificio K en el Campus de la UPB - Bucaramanga4
El proyecto partió de un diseño preliminar (básico), planteado
por cada uno de los estudiantes, donde se le dio rienda suelta a
la imaginación de los mismos, sin consideraciones económicas
y tecnológicas.
Por tanto el diseño interactivo considera las interacciones entre
el producto y el medio ambiente, donde es necesario el uso de
herramientas computacionales de modelamiento, simulación y
optimización, para así determinar los comportamientos e
interacciones, del producto con el entorno y el usuario final.
III.
METODOLOGÍA
La asignatura de Dibujo de Máquinas 2, es una asignatura
perteneciente al ciclo de ingeniería básica de la carrera de
Ingeniería Mecánica de la UPB – Bucaramanga. En esta
asignatura se pretende el desarrollo de habilidades y
competencias técnicas y profesionales en el manejo y
comprensión del dibujo ingenieril aplicado en la construcción
y ensamblaje de sistemas y máquinas para un determinado fin,
reproduciendo planos y diseños desarrollados previamente por
otros estudiantes de niveles avanzado o por ingenieros en
proyectos específicos.
Como variante a la metodología desarrollada desde el inicio de
la carrera de Ingeniería Mecánica en el 2002, durante el
segundo semestre de 2012 se planteo al grupo de estudiantes
matriculados en la asignatura, el diseño y desarrollo de un
prototipo de transporte masivo, ecológico y económico de
transporte al interior del Campus de la Universidad, teniendo
en cuenta la situación geográfica del mismo, donde se
presentan grandes trayectos para desplazar a los estudiantes
desde la entrada del Campus a los diferentes edificios, en
especial al edificio K, donde se concentran gran parte de las
actividades de laboratorios y aulas especializadas de
ingeniería.
Gráfico 9: Croquis preliminares de algunas propuestas realizadas por los
estudiantes.
Con este primer paso se presentaron varias ideas y alternativas
de solución por parte de los estudiantes; propuestas que
fueron depuradas con el acompañamiento docente para
aterrizarlas a las necesidades, requerimientos técnicos,
limitantes de espacio e infraestructura presente en el Campus y
viabilidad económica.
4
Mapa
trazado
utilizando
la
https://maps.google.es/?mid=1349058785
herramienta
Google
Maps.
V.
RECOMENDACIONES
 Repetir la experiencia de este proyecto para realizar las
comparaciones respectivas y el mejoramiento de los
proyectos presentados
 Incluir otras asignaturas de la carrera de Ingeniería
Mecánica, lo que permitiría aterrizar más a la realidad los
resultados del proyecto.
VI.
AGRADECIMIENTOS
Gráfico 10: algunas propuestas de estudiantes modeladas en SolidWorks
Posteriormente se realizó el modelamiento por medio de la
herramienta CAD SolidWorks, en la cual se dimensionaron y
parametrizaron los diferentes componentes, realizando los
ajustes necesarios para la viabilidad del proyecto.
El autor expresa sus agradecimientos al Dr. Xavier Fischer por
ser fuente inspiradora para la realización de esta experiencia
académica que fue altamente motivadora para los estudiantes.
Se agradece el aporte del Ing. Wilson Felipe Jaimes en el
acompañamiento y guía de las simulaciones realizadas en
Ansys.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
i
Gráfico 11: Análisis estructural en Ansys de algunos componentes diseñados
en las soluciones propuestas por los estudiantes.
Diccionario de la Real Academia Española de la Lengua. [En línea]
http://www.rae.es/rae.html. Consultado (septiembre 14 de 2012)
ii
Con ayuda de estudiantes de 8° semestre se realizó el análisis
estructural en la Herramienta CAE Ansys, lo que permitió
determinar el comportamiento de los diferentes elementos
constructivos para así llegar a una solución técnica viable.
Newbie
seeking
suggestions.
[En
http://www.apexspeed.com/forums/showthread.php?t=45847
(septiembre 22 de 2012)
línea]
Consultado
iii
Tacoma Narrows Failure Mechanism - original sketch contributed by Allan
Larsen.
[En
línea]
http://www.wsdot.wa.gov/TNBhistory/Machine/machine3.htm
Consultado
(septiembre 22 de 2012)
iv
IV.
CONCLUSIONES
 En el proceso de diseño deben ser tenidas en cuenta etapas
como el diseño básico, antes de iniciar el diseño en detalle,
pues es allí donde se pueden realizar las innovaciones
formales y funcionales de un producto.
 El diseño en detalle permite considerar todas las opciones
funcionales y estructurales del producto, permitiendo
mejoras sustanciales en la interacción del producto final
con el entorno.
 El diseño interactivo permite un proceso cíclico entre cada
uno de los componentes que intervienen en el proceso de
creación del producto, permitiendo su mejoramiento
continuo.
 Cada una de las soluciones formales y funcionales que se
desarrollen para el mejoramiento de la actividad humana
deberá estar siempre en función del hombre y no el hombre
en función de estas
Kinematic Analysis of an Airfoil Cutting Mechanism. [En línea]
http://www.esm.psu.edu/courses/emch112h/projects/airfoil-mechanismkinematics/ Consultado (septiembre 22 de 2012)
SOBRE EL AUTOR
Juan Manuel Argüello Espinosa. Diseñador Industrial, UIS –
2000. Especialista en Docencia Universitaria, UIS – 2003.
Magister en e-learning, UNAB – UOC – 2009.
Docente Asociado – Facultad de Ingeniería Mecánica –
Universidad Pontificia Bolivariana – Seccional Bucaramanga.