La gestión del proceso de diseño y desarrollo de producto
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Citar como: Miranda, F (2000): "La gestión del proceso de diseño y desarrollo de productos", [en línea] 5campus.com, Economía de la Empresa [y añadir fecha consulta] 
La primera decisión que se debe tomar a la hora de diseñar un nuevo sistema de producción es el diseño del producto o servicio que se va a fabricar.
El desarrollo de nuevos productos se ha convertido en un factor clave para lograr el éxito empresarial: si en los años ochenta todos los esfuerzos se centraban en reducir el ciclo de fabricación y en implantar sistemas de producción flexible, los años noventa han venido acompañados de un cambio de perspectiva y una preocupación por el proceso de diseño y desarrollo de nuevos productos. Y más concretamente por la reducción del tiempo empleado en el diseño y desarrollo de nuevos productos.
Surge de este modo una nueva forma de competir en el mercado, a la que se ha denominado Competencia basada en el tiempo. La rapidez en la respuesta a las necesidades del mercado exige ser un maestro en el aprovechamiento del tiempo. Es lo que Kotler denomina “turbomarketing”.
Las implicaciones estratégicas de esta reducción del tiempo son muy significativas:
1. Incrementos en la productividad: A medida que se reduce el tiempo aumenta la productividad.
2. Incrementos en los precios: Los clientes de empresas que compiten en tiempo están dispuestos a pagar más por sus productos y servicios por razones tanto subjetivas como económicas.
3. Reducción del riesgo: Al comprimir el tiempo, las previsiones se hacen más fiables, con lo que se reduce el riesgo de fracaso.
4. Incrementos en la cuota de mercado: Cuando los clientes confían en la capacidad de la empresa para cumplir con los plazos previstos, se incrementa considerablemente su cuota de mercado.
Por lo tanto, desarrollar nuevos productos en poco tiempo, para que estén cuanto antes disponibles en el mercado, se convierte en una de las principales preocupaciones de las empresas actuales.
La importancia concedida al tiempo de desarrollo de nuevos productos, como factor de ventaja competitiva, ha motivado que una de las principales preocupaciones de los encargados de gestionar dicho proceso sea el encontrar una serie de herramientas que ayuden a reducir dicho tiempo.
Este proceso conlleva la realización de un conjunto complejo de actividades, en las que deben intervenir la mayoría de las áreas funcionales de la organización. 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.
En la primera fase (Identificación de oportunidades) se obtiene información sobre las necesidades y exigencias del mercado, identificando las oportunidades existentes, los posibles movimientos y reacciones de la competencia, las posibilidades técnicas y los requerimientos de fabricación. Esta información se combina para establecer la arquitectura del nuevo producto. Durante esta fase se fija el diseño del concepto, se seleccionan los mercados objetivo, el nivel de rendimiento, los recursos necesarios y el previsible impacto financiero del nuevo producto.
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 las 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.
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:
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Viabilidad comercial: Consiste en analizar si existe un mercado para ese producto.
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.
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.
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 (Ver figura 1).
Figura 1.- Ciclo diseño-fabricación-prueba.
Fuente: Wheelwright y Clark, 1994.
La eficacia de este proceso de diseño y desarrollo dependerá no sólo de la velocidad, productividad y calidad con que se lleve a cabo cada etapa del ciclo, sino que también dependerá del número de iteraciones necesarias hasta alcanzar la solución óptima.
En cualquier caso, el proceso de diseño y desarrollo implica un conjunto complejo de actividades, que variarán en función del proyecto concreto al que se haga frente y en función del tipo de innovación al que se haga referencia.
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[1].
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.
Figura 2.- Ciclo de la innovación y tiempo de mercado.
A este tiempo muerto se le conoce en la literatura anglosajona como Fuzzy Front End y se puede definir como el tiempo que transcurre desde el momento en que se podría haber comenzado el proceso de desarrollo y el momento en el que comienza realmente (Reinersten, 1994).
La gestión adecuada de este tiempo muerto puede conducir a importantes mejoras competitivas debido fundamentalmente a los siguientes motivos:
1.- Este tiempo muerto representa aproximadamente entre una tercera parte y la mitad del tiempo de desarrollo total.
2.- Los ahorros de tiempo en este período inicial son menos costosos de alcanzar, dado que el coste de reducir el tiempo se incrementa exponencialmente a medida que se avanza en el proceso de desarrollo del producto.
3.- Hasta el momento este tiempo muerto ha recibido escasa atención por parte de los equipos directivos, por lo que su adecuada gestión puede ser un importante factor de diferenciación y servir de fundamento a la obtención de ventajas competitivas.
Las empresas que pretendan dominar sus mercados necesitan un proceso continuo de búsqueda de las mejores técnicas para la gestión del tiempo. Muchas de estas técnicas ya han demostrado de forma notoria su utilidad en la práctica y gozan en la actualidad de una amplia aceptación, mientras otras son herramientas novedosas, que poco a poco irán ocupando su lugar dentro del universo que constituye la gestión empresarial.
Existen diversas estrategias para lograr reducir el tiempo de mercado (Vesey, 1992), pero todas ellas se apoyan en dos pilares básicos para la consecución del objetivo marcado:
Crear un entorno organizativo donde el cambio y la innovación fluyan de forma natural.
Adoptar las tecnologías que proporcionen a los integrantes de la organización las mejores herramientas para llevar a cabo su trabajo.
A continuación comentamos algunas de las técnicas que mayor impacto están teniendo en la gestión actual del proceso de diseño y desarrollo de nuevos productos.
La ingeniería simultánea debe su auge actual al éxito de su aplicación práctica en las empresas japonesas, especialmente en las del sector de la automoción. Toyota fue una de las primeras empresas en su aplicación a mediados de los años sesenta, Mazda la introdujo a finales de los setenta y Nissan no lo hizo hasta mediados de los ochenta. Por lo que respecta a su aplicación en empresas occidentales, General Motors y Ford introdujeron la ingeniería simultánea en sus procesos a finales de los ochenta.
Esta técnica se basa en solapar las diferentes actividades para conseguir una reducción en el tiempo de mercado. Los efectos de este solapamiento de actividades se pueden observar claramente en la siguiente figura, donde se comparan dos proyectos realizados en el sector de la electrónica y telecomunicaciones de los Estados Unidos, uno de naturaleza tradicional o secuencial y otro de naturaleza flexible o simultánea (Ver figura 3).
La ingeniería simultánea se asocia generalmente con el solapamiento de las actividades de diseño, desarrollo y fabricación de nuevos productos, sin embargo, esta simultaneidad de actividades puede extenderse al resto de áreas funcionales, apareciendo lo que se conoce de forma genérica como gestión simultánea de actividades.
Stoll (1986) ha definido claramente las cuatro características básicas de la ingeniería simultánea, que son:
a.- Concurrencia.- Tanto producción como proceso son diseñados de forma paralela.
b.- Limitaciones.- Las limitaciones del proceso son tenidas en cuenta en el diseño del producto, haciendo que los componentes del producto sean fáciles de montar, fabricar y manejar, usando para ello la tecnología existente.
c.- Coordinación.- Se coordinan proceso y producto para cumplir los requerimientos de calidad, costes y tiempo.
d.- Consenso.- Las decisiones de mayor importancia acerca de productos y procesos se toman con la participación de todo el equipo por consenso.
Figura 3.- Simultaneidad vs. secuencialidad.
Fuente: Elaboración propia a partir de Iansiti (1995)
De acuerdo con Youssef (1994) podemos definir la ingeniería simultánea como una filosofía de diseño que promueve esfuerzos colectivos e integrados de un cierto número de equipos implicados en la planificación, organización, dirección y control de todas las actividades relacionadas con productos y procesos, desde la generación de la idea hasta la terminación del producto o servicio, de forma que:
- los diseños, medios de fabricación y tecnologías de la información disponibles son eficientemente utilizados.
- se enfatiza el trabajo en equipo.
- se eliminan redundancias y las actividades que no generan valor añadido.
- se promueve la integración en la empresa.
- los requerimientos del consumidor y la calidad son tenidos en cuenta desde el diseño del producto.
· 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:
Ø Diseño para el ensamblaje o Design for Assembly (DFA).
Ø Diseño para la fabricación o Design for Manufacture (DFM).
Ø Diseño para las pruebas o Design for Testability (DFT).
Ø Diseño para el servicio o Design for Service (DFS).
Ø Diseño para la internacionalización o Design for International.
Ø Diseño para el medio ambiente o Design for Environment (DFE).
Ø Diseño para facilitar las operaciones o Design for Operability (DFO).
A continuación analizaremos brevemente cada una de las técnicas englobadas dentro del DFE:
Diseño para el ensamblaje.
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.
Diseño para la fabricación.
Esta técnica trata de facilitar el proceso de fabricación, simplificando el diseño del nuevo producto por medio de una reducción de los componentes que lo integran. Esta reducción en el número de componentes facilita la fiabilidad del producto, disminuye los costes del ciclo de vida del producto, reduce el número de horas de ingeniería de diseño necesarias, reduce las compras, los inventarios y el espacio para almacenar los componentes.
Diseño para las pruebas.
El objetivo de esta técnica es diseñar un producto de forma que las pruebas, a las que va a ser sometido antes de su lanzamiento y fabricación, puedan realizarse fácilmente y en el menor período de tiempo.
Una de las posibles formas de simplificar estas pruebas es diseñar el producto de forma modular, de manera que cada uno de los módulos puedan ser probados de forma independiente, siendo posteriormente necesarios tan sólo algunos tests para verificar la correcta integración de los diferentes módulos.
Diseño para el servicio.
Esta técnica, también conocida como Design for Service o Design for Serviceability, permite tener en cuenta en el diseño del producto aquellos factores que facilitan la prestación de los servicios asociados al uso del producto.
Los clientes demandan productos que se averíen lo menos posible y, en caso de avería, desean que la reparación sea lo más rápida posible. Por ello muchas empresas están adoptando una estrategia de productos fáciles de mantener y reparar, ofreciendo a sus clientes varios años de garantía, durante los cuales todas las reparaciones y tareas de mantenimiento corren por cuenta del fabricante.
Diseño para la internacionalización.
El objetivo de esta técnica es gestionar el proceso de diseño, de modo que el producto resultante pueda ser adaptado con facilidad a las características particulares de cada país donde vaya a ser introducido.
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).
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 (Figura 4).
Figura 4.- La casa de la calidad.
Fuente: Elaboración propia a partir de Charney (1991).
El QFD comienza escuchando “la voz del cliente”, dividiendo en sucesivos niveles de detalle la información obtenida respecto a las necesidades de calidad de los consumidores (parte izquierda de la matriz).
El paso siguiente es transformar las necesidades o requerimientos del consumidor en requerimientos de diseño o elementos de calidad, es decir, se trata de hacer medibles los deseos del consumidor (parte superior de la matriz).
A continuación se combinan ambos despliegues en la parte central de la matriz, donde los signos indican el grado de relación entre necesidades de calidad y elementos o características de calidad. La matriz de correlación es la tabla triangular añadida en la parte superior de la “casa” y establece la relación existente entre los diversos elementos de calidad identificados.
El gráfico también recoge la importancia otorgada por el cliente a cada una de las necesidades de calidad, así como un par de gráficos que muestran la evaluación competitiva de las necesidades y elementos de calidad con relación al principal competidor.
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:
Ø Visualizar en pantalla un modelo cualquiera en tres dimensiones y en perspectiva.
Ø Utilizar distintos colores para cada superficie.
Ø Eliminar automáticamente líneas y superficies ocultas.
Ø Rotar o trasladar la pieza.
Ø Obtener cualquier tipo de secciones, dibujando plantas y alzados automáticamente.
Ø Calcular el volumen, superficie, centro de gravedad, inercia, etc., de cada pieza, casi instantáneamente.
Cada una de estas operaciones suponían 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.
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.
7.- Resumen.-
En la presente lección se pretende dar una visión general de la importancia del proceso de diseño y desarrollo de nuevos productos en la actualidad. Se comienza realizando un análisis de las etapas que conforman el proceso de diseño y desarrollo y las tareas a realizar en cada una de ellas.
A continuación se introduce el factor tiempo como elemento determinante del éxito de los nuevos productos en el mercado, se describen las principales formas de medida de dicho tiempo y se justifica la importancia actual de su adecuada gestión.
La lección finaliza con la descripción de alguna de las técnicas más utilizadas en la gestión actual del proceso de diseño y desarrollo, así se analizan el despliegue de la función de calidad, la ingeniería simultánea, la fabricación rápida de prototipos, las técnicas de diseño, fabricación e ingeniería asistida por ordenador y el conjunto de técnicas agrupadas bajo el concepto de diseño para la excelencia.
- Andrade, R. S. de.: “Preliminary evaluation of the needs in the design process”. International Conference on Engineering Design, ICED91, Zurich, 1991.
- Barba, E.: “La Excelencia en el proceso de desarrollo de nuevos productos”. Ed. EADA Gestión, Barcelona, 1993.
- Barius, B.: “Simultaneous Marketing: A Holistic Marketing Approach to Shorter Time to Market”. Industrial Marketing Management, nº 23, 1994.
- Charney, C.: “Time to Market: Reducing product lead time”. Society of Manufacturing Engineers, Dearborn, MI 1991.
- Griffin, A.: “Metrics for Measuring Product Development Cycle Time”. Journal of Product Innovation Management, nº 12, 1993.
- Iansiti, M.: “Shooting the Rapids: Managing Product Development in Turbulent Environments”. California Management Review, vol. 38, nº 1, 1995.
- Reinertsen, D. G.: “Streamlining the fuzzy front end”. World Class Design to Manufacture, vol. 1, nº 5, 1994.
- Stoll, H. W.: “Design for Manufacture: An overview”. Applied Mechanics Review, vol. 39, nº 9, 1986.
- Vesey, J.T.: “Time-to-Market: Put Speed in Product Development”. Industrial Marketing Management, nº 21, 1992.
- Wheelwright, S. C. y Clark, K. B.: “Accelerating the design-build-test cycle for effective product development”. International Marketing Review, vol. 11, nº 1, 1994. Youssef, M.: “Design for Manufacturability and Time-to-Market (I)”. International Journal of Operations & Production Management, vol.. 14, nº 12, 1994.
- Youssef, M.: “Design for Manufacturability and Time-to-Market(II)”. International Journal of Operations & Production Management, vol.. 15, nº 1, 1995.
- Zairi, M. y Youssef, M. A.: “Quality function deployment: a main pillar for successful total quality management and product development”. International Journal of Quality & Reliability Management, vol. 12, nº 6, 1995.
[1] No basta con ser rápidos, es necesario que el proceso de desarrollo se realice de forma eficiente y que el producto resultante reúna los requisitos de calidad demandados por el cliente. Velocidad, eficiencia y calidad son las tres exigencias para el éxito empresarial.
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