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TEMA 2. Ingeniería Concurrente (IC) 2.1. Concepto de Ingeniería Concurrente. 2.2. Ingeniería Secuencial. 2.3. Innovación de producto y proceso por Ingeniería Concurrente. 2.4. Técnicas Design for. 2.5. Organización y Modelo para crear un entorno de Ingeniería Concurrente. 2.6. El enfoque IPD (Desarrollo Integrado de Producto). 2.7. Tecnologías de la información aplicadas a la IC. Sistemas PDM y Normas de

datos de productos STEP. Técnicas CAD, CAE, CAM. 2.1. Concepto de Ingeniería Concurrente Tal y como se ha mencionado en el capítulo anterior, la metodología del diseño es un aspecto de la ingeniería que debe estar basada en parámetros que propongan una orientación que sirva para llevar a cabo la creación de sistemas o productos que satisfagan las necesidades humanas. En ciertas ocasiones se hace necesario recurrir a métodos y técnicas de otras ramas de la ingeniería como es la Ingeniería Concurrente. Esta como se podrá comprobar en sus propias definiciones puede ser de mucha utilidad a la hora de crear un diseño. La Ingeniería Concurrente (IC), según el Instituto para el Análisis de la Defensa (IDA) de Estados Unidos (1986), es un método sistemático de diseño integrado y simultáneo del producto y de los subsiguientes procesos de fabricación y mantenimiento, con el objetivo de que los diseñadores tomen en consideración, desde el primer momento, todos los factores que afectarán ala producto a lo largo de su ciclo de vida (desde su concepción hasta su retirada), incluyendo calidad, coste, plazos y requerimientos de usuario. Según Sohlenius (1992) la IC es un sistema de trabajo donde las diferentes actividades de ingeniería, en los procesos de desarrollo de producto y del proceso de producción, se integran y realizan en paralelo, siempre que sea posible, en vez de secuencialmente. Por tanto, el objetivo fundamental es reducir el tiempo de diseño y de fabricación mediante la simultaneidad (paralelismo o concurrencia) de procesos. Sin embargo, acortar plazos no es único objetivo buscado, también se pretende realizar un mayor esfuerzo en el proceso de diseño, con el fin de reducir costes y mejorar la calidad. Otra de las definiciones dada por AT&T (American Telegraph and Telephone) como la integración más rápida posible del conocimiento, recursos y experiencia de esta Compañía en diseño, desarrollo, marketing, fabricación y venta, para crear nuevos productos exitosos que satisfagan las expectativas del cliente con alta calidad y bajo coste. El autor O’Grady postula el siguiente enunciado: La IC es la consideración, durante la fase de diseño, de los factores asociados al ciclo de vida de un producto, los cuales incluyen fabricación, montaje, verificación, mantenimiento, fiabilidad, coste y calidad. Cletus la define como un método sistemático para el desarrollo integrado de productos, que prioriza la satisfacción de las expectativas del cliente y asume los valores del trabajo en equipo, cooperación, responsabilidad y dirección compartida, de forma que la toma de decisiones se produce tras largos intervalos de trabajo en paralelo, coordinados y sincronizados mediante rápidos intercambios de información, en los que se tiene en consideración las diferentes perspectivas del ciclo de vida.

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Canty establece que es a la vez una filosofía y un entorno. Como filosofía, está basada en el reconocimiento de la calidad del producto por parte de cada individuo. Como entorno, está sustentada en el diseño paralelo del producto y de los procesos que el afectan a lo largo de su ciclo de vida. Por lo tanto, no es un concepto único y cerrado, sino una nueva filosofía para dirigir el proyecto de producción, basado en las tecnologías de fabricación y de la información. En base a todas las definiciones descritas anteriormente por un conjunto de autores, se puede definir como, La IC es un método sistemático de trabajo integrado y simultáneo de conocimientos, recursos y experiencia de las distintas áreas de la ingeniería, que prioriza la satisfacción del cliente y asume los valores del trabajo en equipo, la gestión de la información, la cooperación, la responsabilidad y la dirección compartida para un producto y/o sistema, que reducen el tiempo de los diseños, procesos de fabricación y mantenimiento de los mismos, con el objetivo de tener en consideración, desde el primer momento, todos los factores que le afectan a lo largo de su ciclo de vida (desde la concepción hasta la retirada), incluyendo calidad, costes, plazos y requisitos exigibles. Esta definición nace de la concurrencia de la información desde la concepción, fabricación, mantenimiento durante el ciclo de vida, para un nuevo producto o sistema. Es importante tener en cuenta que para elaborar diseños de sistemas debe tenerse en cuenta, de forma coincidente, las informaciones que pudieran existir sobre diseños existentes o similares, acerca de su ciclo de vida y su apoyo logístico durante el mismo, además de la información sobre los clientes a los que van dirigidos. Por ello, toda esta información debe estar disponible para el equipo humano que va a crear el producto o sistema. Este equipo estará formado por un grupo multidisciplinar relacionado con el diseño, para cumplir con el objetivo marcado, sin que se produzcan interferencias en las diferentes secuencias del diseño y durante el ciclo de vida. Uno de los objetivos que se pretende obtener con la IC, obliga a reducir el tiempo que va desde la concepción de la idea de un sistema que satisface una determinada necesidad, hasta que el sistema está a disposición de los clientes potenciales. Los objetivos deben complementarse entre sí, es decir, las demandas de los clientes se concretarán en requisitos del sistema/producto, normalmente del tipo contractual, y por otra, las exigencias del entorno como normas, leyes, reglamentos, medio ambiente, etc. Este sistema organizativo está destinado a acortar el tiempo de diseño del producto mediante la planificación simultánea del diseño y desarrollo del producto y del proceso de producción, buscando la convergencia de todas las funciones y agentes implicados en el DDP, la fabricación y su ciclo de vida. Los resultados obtenidos son tiempos de desarrollo y costes más bajos. La peculiaridad estriba en la paralelización de las actividades y la validación de soluciones en las diferentes etapas del proceso durante el ciclo de vida. Otro objetivo es dar respuesta a las exigencias de los clientes que demandan requisitos de calidad. Esta mejora de la calidad, además de contar con un equipo multidisciplinar correctamente formado, se puede garantizar aplicando la normativa versada en sistemas de aseguramiento de la calidad como la Norma UNE-EN- ISO 9000, sobre gestión de la calidad y las normas UNE 66920-1, -2, -3 y -4 sobre sistemas de gestión del diseño.

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La propia definición del concepto de IC favorece que no se produzcan efectos de entorpecimiento en el desarrollo del sistema/producto y bajo este mismo concepto, es fundamental que exista un canal de comunicación conocido por todos los miembros del equipo humano consiguiendo una comunicación eficaz y fluida. Las ventajas más relevantes de la IC se pueden destacar a continuación,

- Acortar los tiempos de diseño y desarrollo de los sistemas/productos. - Evitar en lo posible los cambios de ingeniería y re-procesos. - Elevar la productividad. - Aumentar la flexibilidad en la organización del trabajo. - Mejorar la utilización de los recursos. - Buscar la diferenciación del producto/proceso. - Generar productos de alta calidad. - Proporcionar reducción en los costes de desarrollo de los productos. - Mejorar la gestión de la calidad, aumentando la satisfacción del cliente.

Se consigue obtener un producto de mayor calidad, con costes menores y en menor tiempo, facilitando la innovación del producto y del proceso, todo lo cual supone una ventaja competitiva para aquellas organizaciones que implementan esta metodología. Uno de los inconvenientes que presenta es el esfuerzo en la gestión empresarial que conlleva. En este enfoque, son claves los siguientes aspectos:

- Los equipos de trabajo de ingeniería concurrente que desarrollan los proyectos. - Los equipos de coordinación y de revisión que actualizan los proyectos. En

estado de revisión y activan la siguiente fase. - La simultaneidad o solapamiento de las fases que eran secuenciales en el

modelo de Ingeniería Secuencial. - La tendencia a la máxima paralelización de las tareas. - La estandarización de los productos y/o procesos.

En los equipos de trabajo en la IC, se suelen tener en cuenta a los distintos agentes implicados mediante el uso de un conjunto de técnicas que buscan la eficiencia. Esta participación puede ser de tipo inclusión en el equipo, red de comunicación de acceso rápido o como partnership. También técnicas, del tipo realimentación (feed-back) para informes “aguas arriba” y técnicas DFM (Design for Manufacturing) y DFA (Design for Assembly), es decir, diseño para fabricación y ensamblado para “aguas abajo”. La participación tipo partner conlleva una estrecha relación y colaboración entre las empresas que participan en el proyecto. Como resumen se exponen muy brevemente varias dimensiones transversales que incorpora el concepto de Ingeniería Concurrente:

a) Una primera dimensión es el cambio de punto de vista sobre los productos y sistemas técnicos. Se trasciende la visión clásica de la ingeniería que centra la atención en la función del producto o en algún otro aspecto de particular relevancia, para extender la visión a todo su ciclo de vida. La aplicación de este simple principio tiene consecuencias espectaculares (y positivas) en muchas aplicaciones de la nueva ingeniería y abre el camino para cambios trascendentes como la introducción de las preocupaciones ambientales. En este sentido, es interesante la nueva visión de arquitectura de producto y de portafolio de producto.

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b) Una segunda dimensión son las nuevas formas de participación en las

actividades de la ingeniería concurrente. Se pasa de una organización de carácter secuencial (cada participante actúa en un momento dentro de una secuencia temporal) a una intervención global y colegiada. El principio más interesante es el de participación en las decisiones de todas las distintas voces que tengan algo que decir sobre el producto o sistema técnico (usuarios, diseñadores, fabricantes, mantenedores, administradores). Este principio se suele completar con la designación de responsables por producto o sistema a lo largo del ciclo de vida (o, a una parte significativa de él). Ésta abre posibilidades como la ingeniería colaborativa y el acortamiento de los tiempos de desarrollo.

c) Finalmente, una tercera dimensión de la Ingeniería Concurrente está

relacionada con las nuevas posibilidades que ofrece la informática y las telecomunicaciones. El concepto de herramienta asistida por ordenador (diseño, ingeniería y fabricación CAD-CAE-CAM) hoy día se va extendiendo a la totalidad de las actividades de ingeniería. Además de nuevas y espectaculares contribuciones técnicas (como el prototipaje rápido y el utillaje rápido) recientemente han aparecido nuevas herramientas de gran calado integrador, tales como los sistemas de gestión de datos de producto y la gestión del ciclo de vida de producto (PDM y PLM, por sus siglas en inglés).

2.2. Ingeniería Secuencial El sistema tradicional de organización por funciones se orienta a la toma jerárquica de decisiones y a la búsqueda de objetivos departamentales. Esto conlleva a que las organizaciones orienten sus procesos de una manera secuencial tanto para su ejecución como para su planificación. Es común encontrar que los proyectos avancen en forma lineal y la responsabilidad pase por diferentes departamentos sin coordinación efectiva. La dinámica del ciclo de vida tanto para el producto como para los proyectos se ve afectada por este enfoque secuencial. La cooperación interdepartamental es mínima por lo que requiere poco esfuerzo de gestión. Esta forma de proceder es lo que se conoce como "comunicación sobre la pared" o “salto del muro”, donde la actividad en cada etapa del ciclo de vida se realiza sin tomar en consideración las necesidades de las restantes. Este modelo, tal y como se ha descrito, organiza las actividades y los procesos de las distintas etapas de Diseño y Desarrollo del Producto (DDP) de forma secuencial, de tal manera que cada etapa no se inicia hasta que concluye la anterior. Esto trae consecuencias no deseables, donde los re-procesos abundan generando desperdicios de materiales y principalmente de tiempo que más tarde se traducen en costos impidiendo el cumplimiento de planes para proyectos tanto específicos como de toda la organización. También conocida como “Ingeniería sobre a Valla”, en esta situación el departamento de Marketing, propone un elenco de deseos del mercado que pasan al departamento de ingeniería de diseño de producto. La labor realizada por estos es transmitida a los ingenieros de fabricación, seguidamente, estos lanzan el proyecto al departamento de calidad para que se encargue finalmente de los procedimientos de ensayos e inspección.

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A consecuencia de los re-procesos pueden generarse diseños que no puedan ser fabricados, que tengan requerimientos de utillaje muy costosos, o que incorporen materiales que no pueden suministrar los proveedores habituales. Esta situación se podría mejorar si de un paso al siguiente se transmite calidad, es decir, se introduce el concepto de cliente interno. Como se puede observar en la figura xx, en las últimas fases del DDP se realizan cambios importantes en el diseño, debido a que la forma de desarrollar el trabajo está poco sistematizada y ha sido validada desde un único punto de vista en cada etapa, sin contemplar los requisitos o necesidades de resto. Esta situación genera que cuando se alcanzan los niveles posteriores, realizar un cambio de diseño suponía un coste elevado debido a la inflexibilidad del diseño en etapas finales. Se produce un efecto denominado “escalera” debido a que realizar un cambio en la fase de concepción del producto cuesto muy poco mientras que conforme se avancen en las etapas, el diseño se vuelve más inflexible y por lo tanto, el coste de modificación se incrementa exponencialmente.

En resumen, una empresa organizada de manera rígida en unidades funcionales (departamentos), que actúan como compartimentos estancos, el DDP presentan el siguiente conjunto de problemas:

- El flujo de información es insuficiente. - El producto diseñado se suele definir de forma incompleta. - El coste del producto se incrementa.