Por Jim Oskins.

Funciona en teoría. ¿Qué aprenderás al construirlo?

Los cálculos parecen correctos, el diseño es el adecuado y la simulación predice el rendimiento necesario. Sin embargo, cuando salen las primeras piezas de la línea de producción o el prototipo entra en fase de pruebas, se descubre que una funciona a la perfección, mientras que otra se comporta de forma diferente. Una máquina se detiene inesperadamente o un ciclo de lavado dura más de lo previsto. En ese momento, la pregunta deja de ser si el diseño era correcto y se centra en qué supuestos no se cumplieron en la práctica.

En mi trabajo en ingeniería automotriz y de electrodomésticos, aprendí que esta pregunta puede conducir a algunos de los descubrimientos más útiles en el desarrollo. Los principios fundamentales nos dieron un punto de partida, y Minitab nos ayudó a comprender qué sucedía cuando esos principios se aplicaban a piezas, procesos y condiciones de funcionamiento reales.

Los ingenieros de desarrollo pueden hacer que ese aprendizaje sea más deliberado prediciendo lo que debería suceder, probando esas predicciones, comparando los resultados y perfeccionando el diseño teniendo en cuenta el rendimiento y la variación.

Darle a la teoría y al experimento un plan compartido

Los principios fundamentales son esenciales para la ingeniería, ya que nos ayudan a predecir el comportamiento de fuerzas, calor, fluidos, sistemas eléctricos y materiales. Sin embargo, todo modelo se basa en suposiciones, mientras que las piezas reales presentan tolerancias de fabricación, diferencias entre materiales, efectos de ensamblaje, condiciones de operación y desgaste. Estas influencias pueden interactuar de maneras que los cálculos iniciales no reflejan completamente.

La física teórica y la experimental funcionan mejor juntas: una predice lo que debería suceder, mientras que la otra pone a prueba la predicción y ayuda a explicar cualquier discrepancia. En la ingeniería de desarrollo, estas funciones pueden recaer en equipos separados o en un solo ingeniero responsable de un componente, pero en cualquier caso, el trabajo se beneficia de un plan de aprendizaje compartido.

Antes de realizar una simulación física o construir un prototipo, decida qué espera que suceda, qué medirá y qué resultados le llevarían a revisar el diseño.

Definir el éxito más allá de un prototipo pasajero

Es alentador saber que un prototipo cumplió con las especificaciones, pero esto no indica qué tan cerca estuvieron los resultados de los límites de las especificaciones ni cuánto variaron. Un promedio puede alcanzar el objetivo, mientras que los resultados individuales pueden ser demasiado dispersos, y un diseño que funciona en condiciones ideales puede presentar problemas con diferentes proveedores, entornos o en el uso por parte del cliente.

Una definición más rigurosa de éxito incluye un objetivo, límites de especificación y un nivel de variación aceptable. Para algunas aplicaciones, el objetivo puede ser mantener cada límite de especificación al menos a seis desviaciones estándar de un objetivo centrado; otras aplicaciones requieren un margen diferente en función del riesgo, los requisitos del cliente y las limitaciones prácticas. La clave reside en definir el requisito con precisión y evaluarlo con datos y supuestos adecuados.

El objetivo de desarrollo es lograr un rendimiento predecible en todas las condiciones a las que se enfrentará el producto

El software estadístico Minitab respalda este trabajo con herramientas para el análisis de sistemas de medición, experimentos diseñados, regresión y análisis de capacidad. Los ingenieros pueden utilizarlas para investigar diferencias, modelar factores influyentes y evaluar el rendimiento en función de los requisitos. Obtenga más información sobre Minitab Statistical Software.

Organizar el desarrollo en torno al aprendizaje

Un proyecto de desarrollo necesita una forma de conectar sus requisitos, supuestos, riesgos, experimentos y decisiones. Quality Project con Minitab Workspace, disponible a través de Minitab Solution Center, ayuda a organizar este trabajo. Su hoja de ruta CDOV (Concepto, Diseño, Optimización y Verificación) proporciona a los proyectos de desarrollo una estructura respaldada por herramientas para la gestión de requisitos, la evaluación de riesgos, la planificación de experimentos y la verificación. Obtenga más información sobre Quality Project.

Estas fases resultan más útiles cuando fomentan el aprendizaje continuo en lugar de sugerir que el diseño siga un único camino recto. Un experimento puede revelar una interacción que nos lleve a retomar una suposición anterior, un prototipo puede descubrir un problema de medición o la verificación puede revelar suficiente variación como para justificar otra ronda de optimización.

Los experimentos diseñados pueden hacer que esas iteraciones sean más informativas al evaluar varios factores y sus interacciones en conjunto. El análisis estadístico luego ayuda a los ingenieros a usar los resultados para decidir qué cambiar a continuación. Lea más sobre Diseño de Experimentos.

Haz que el proceso cobre vida también

Los automóviles y las lavadoras coordinan sensores, controles, mecanismos y secuencias de acciones, por lo que el desarrollo implica comprender el comportamiento de cada componente y el funcionamiento del sistema completo a lo largo del tiempo. Simul8 incorpora la simulación de procesos al plan de aprendizaje, permitiendo a los ingenieros modelar secuencias, tiempos de ciclo, recursos e interrupciones antes de realizar cambios en el equipo físico. Complementa la simulación física al ayudar a los equipos a explorar el comportamiento de un proceso a lo largo del tiempo. Obtenga más información sobre Simul8.

Mi experiencia proviene de la ingeniería automotriz y de electrodomésticos, pero el mismo ciclo de aprendizaje se aplica a cualquier ámbito donde los ingenieros desarrollen productos y sistemas. Se comienza con conocimientos de ingeniería, se define el objetivo y la variación aceptable, se simula o se construye, y se mide lo que sucede para que los resultados guíen la siguiente decisión de diseño.

A menudo, el prototipo más útil es aquel que pone al descubierto una suposición que puedes corregir antes de que tu cliente la descubra.