EL CICLO DE VIDA DE UN PRODUCTO DESDE LA PERSPECTIVADE LA INGENIERÍA CONCURRENTE

Espinosa, M.M. y Domínguez, M.

Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales � UNEDMadrid. Españawww.uned.es; mespinosa@ind.uned.es

Resumen: Es habitual oír conceptos como ingeniería simultánea, diseño concurrente,ingeniería corporativa..., en este artículo se entra de lleno en estos conceptos y se analiza suverdadero campo de aplicabilidad que pasa, sin duda, por el estudio del ciclo de vida delproducto, desde las fases de diseño preliminar hasta el reciclado final.

1.- CONCEPTO

La ingeniería concurrente, también llamada por muchos autores ingeniería simultánea, es unfenómeno que aparece a principios de la década de los ochenta en el Japón y que llega aEuropa a través de América, fundamentalmente Estados Unidos, a finales de esa mismadécada.

La ingeniería concurrente, o el diseño concurrente como transcripción real, está basada en laidea de la convergencia, simultaneidad o concurrencia, valga la redundancia, de la informa-ción tecnológica relativa al ciclo de vida de un producto en el diseño del mismo. Perorealmente, el diseño de un producto se ve afectado lógicamente por su ciclo de vida, y no sólopor él, sino por factores funcionales, estéticos, económicos o de seguridad por lo que,aparentemente, esta tendencia no aporta nada nuevo.

Efectivamente, en el diseño de un producto hoy en día, realícese como se realice, se tienen encuenta factores funcionales, de imagen, de mercado, económicos, ergonómicos, etcétera. Perocuando realmente se empieza a entrar en el campo de la ingeniería concurrente es cuando lainformación de todos estos factores llega informáticamente.

Bajo esta idea se han planteado diversas posibles definiciones de ingeniería concurrentecomo:

�...una aproximación sistemática a la creación y el diseño de un producto que con-sidere todos los elementos de su ciclo de vida, desde su concepción hasta su retira-da�.

�...mecanismo que define simultáneamente el producto, sus procesos de fabrica-ción y otros requerimientos perceptibles en el ciclo de vida, tales como el soportelogístico�.

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Pero quizá la que mejor responde a esta idea es:

�Filosofía de trabajo basada en sistemas de información y fundamentada en la ideade convergencia, simultaneidad o concurrencia de la información contenida en to-do el ciclo de vida de un producto sobre el diseño del mismo�.

Englobando en el diseño del producto tanto el propio producto como el sistema pro-ductivo que lo hace posible.

Esta filosofía de trabajo involucra, dentro de una compañía, a todas las personas y entes queparticipan de cualquier manera en el ciclo de vida de un producto en la responsabilidad deldiseño del mismo.

FIGURA 1.- CONCEPTO DE INGENIERÍA CONCURRENTE

Evidentemente, el diseño ya no es una tarea unipersonal, es una tarea de equipo. Es responsa-bilidad del equipo y, por tanto, las decisiones importantes deben ser tomadas en función de lainformación aportada por cada una de las personas afectadas, haciendo referencia directa aproveedores y subcontratistas.

1.1.- Diseño concurrente e ingeniería simultanea

Como se ha indicado al principio, la ingeniería concurrente es también denominada, quizá nomuy correctamente, ingeniería simultánea y, hoy en día, también ingeniería corporativa. Auncuando los conceptos se aplican indistintamente, existe una pequeña diferencia de matiz quees necesario apuntar. La ingeniería concurrente propiamente dicha nace de la concurrencia oretroalimentación de información desde áreas de fabricación hacia diseño al objeto de diseñaral mismo tiempo el producto y el sistema de fabricación del producto. Esta idea evoluciona

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rápidamente y obtiene una concurrencia de información no sólo de fabricación hacia diseño,sino de todos los demás elementos implicados (figura 1).

Desde el punto de vista de planificación, la filosofía de concurrencia implica una idea desimultaneidad de tareas al abordarse en paralelo tanto el diseño del producto como el diseñodel sistema de fabricación, los esquemas de montaje y embalaje, el plan de lanzamiento eincluso la obsolescencia. Este hecho hace que en sectores de planificación y organización nose hable de ingeniería concurrente sino de ingeniería simultanea (figura 2).

FIGURA 2.- CONCEPTO DE INGENIERÍA SIMULTANEA

1.2.- Ingeniería corporativa

La evolución de los sistemas de diseño asistido es ciertamente muy rápida. Una compañíapuede tener hoy día dos profesionales trabajando en paralelo uno en las oficinas centrales enEspaña y otro en una fábrica en el sudeste asiático. Estas dos personas pueden estar comuni-cadas trabajando en el mismo proyecto, manejando los mismos planos y las mismasaplicaciones informáticas de cálculo y además hablando y "viéndose la cara" a través de lapantalla del ordenador.

Esta tecnología es la misma que la que se ha utilizado siempre cuando dos técnicos hablana través del teléfono mientras analizan unos planos que previamente se han enviado por unsistema tradicional como el correo postal o el fax. Gracias al correo electrónico el envío deinformación y la comunicación se hizo en su momento mucho más ágil, pero estasituación ha llegado a su punto de máxima utilidad con la incorporación de sistemasbasados en Internet.

La aparición de Internet ha marcado un hito en las comunicaciones en general, perotambién ha entrado de lleno en las utilidades de los sistemas de diseño asistido. Bajo esteplanteamiento, cuando son varias las personas de una misma compañía las que trabajan bajo

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esta filosofía, ya no se habla sólo de ingeniería concurrente o simultanea, sino que se abarcaun concepto más ambicioso que hoy en día se denomina ingeniería corporativa.

En los epígrafes siguientes se analizarán las ventajas e inconvenientes de utilizar esta filosofíade trabajo en cada uno de los departamentos y fases del proyecto implicados, comenzando porel departamento de diseño y desarrollo de productos.

2.- CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO

Para explicar la diferencia de planteamiento aportada por la ingeniería concurrente frente a laforma de actuación �tradicional�, a continuación se analizarán las dos formas de ver el ciclo devida de un producto.

En condiciones �normales�, el esquema de desarrollo de un producto en sus fasesresponde al gráfico de bloques recogido en la figura 3.

FIGURA 3.- ESQUEMA DE UNA INGENIERÍA COMPARTIMENTADA

Es la filosofía tradicional, totalmente compartimentada, en la que lo importante es el éxitode cada departamento independientemente de los demás o, peor aún, a costa de los demás.Bajo este planteamiento, cuantas más vueltas dé un desarrollo mejor, sobre todo si laresponsabilidad de tales vueltas y del proyecto en general no es propia.

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En la figura 4 se presenta un esquema de lo que puede ser un ciclo de vida de un productodesde el punto de vista tradicional, viendo la evolución de las diferentes fases desde unaperspectiva económica. Por un lado se representan las inversiones económicas en el proyecto,que pronto deben transformarse en beneficios, y por otro el tiempo, desde que comienza elproyecto hasta que el producto da por concluido su ciclo de vida.

FIGURA 4.- CICLO DE VIDA TRADICIONAL DE UN PRODUCTO

Por el contrario, en la figura 5 se puede ver la perspectiva que plantea la ingeniería concu-rrente respecto al mismo ciclo de vida. En el ciclo de vida de un producto existen seis puntosfundamentales que deben ser situados en el programa temporal y cuyo control dará comoresultado el éxito o el fracaso del proyecto:

• Arranque de la fase de diseño.• Comienzo de la fabricación. Lanzamiento.• Punto de máxima inversión.• Punto de recuperación de capital.• Obsolescencia y reciclado.• Punto de fin de ciclo.

Basándose en esta propuesta del ciclo de vida se analizarán las diferencias fundamentalesentre un planteamiento tradicional y uno concurrente.

Arranque de la fase de diseño

Comienza el ciclo de vida de un producto cuando el equipo de diseño tiene, como consecuen-cia de todos los análisis anteriores, la instrucción de cubrir una laguna en el mercado deproductos o servicios.

Con un enfoque tradicional, el diseñador elabora más o menos rápidamente unos dibujos,esquemas gráficos o planos, en los que pretende representar la idea que está cobrando forma.

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Como colofón de este diseño se elabora un prototipo con unos medios artesanales bastantediferentes de lo que posteriormente será el proceso de fabricación real. Este prototiporesponde, porque esta elaborado para que funcione así, y con la información primaria que elprototipo aporta, se procede a la fase de fabricación de los diferentes componentes, adquisi-ción de los elementos estándar que lo conforman, montaje de las diferentes piezas y acabadodel conjunto.

FIGURA 5.- CICLO DE VIDA DE UN PRODUCTO BAJO LA FILOSOFÍA DE LAINGENIERÍA CONCURRENTE

Con el enfoque propuesto por la ingeniería concurrente, el equipo de diseño planifica elpropio ciclo de vida y analiza cada una de sus facetas, con el objetivo de prever en todo loposible, cada uno de los detalles. Estos detalles hacen evolucionar el propio diseño delproducto y en esta fase están involucrados tanto los responsables de fabricación como losresponsables de ventas y servicio posventa. El objetivo es alimentar con información decampo cada una de las facetas del diseño con el fin de que cuando se haya concluido esta fase,el producto esté totalmente definido y no sufra posteriores modificaciones.

Todo ello debe ser diseñado con objeto de que la fabricación, el montaje y el embalaje sehagan de forma óptima. El producto, en su momento, indefectiblemente va a tener problemasque van a provocar su fuera de servicio. Estos problemas deben ser analizados en detalle deforma que el diseño organice, desde el principio, los planes de mantenimiento y reparacionesnecesarios para el equipo.

Dentro de esta fase se incluyen el diseño del sistema productivo, el programa de lanzamientocomercial, los planes de mantenimiento y servicio posventa así como los procedimientosprevistos para el reciclado del producto cuando éste quede obsoleto. Todos estos factoresinfluyen de manera decisiva en el propio producto y su análisis detallado es la única garantíafiable de conseguir que no haya rectificaciones al diseño en las fases posteriores.

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Una parte importante de esta fase es la elaboración de prototipos. Siempre que sea posible, setenderá a prototipos virtuales y, cuando sea necesario, se recurrirá a prototipos físicos, perocon el condicionante de que el prototipo obtenido debe ser reflejo fiel del producto final, tantoen lo que se refiere a geometría como en lo relativo al proceso de su fabricación.

Comienzo de la fabricación. Lanzamiento

Retomando el enfoque tradicional nos encontraríamos que ésta fase no es tan sencilla. Dehecho, esta fase suele ser un continuo hacer, modificar, probar, volver a hacer, volver a probary obtener un producto que probablemente no se parece en nada a la idea original deldiseñador. El problema no sólo radica en que el producto final dista bastante de la ideaoriginal, esto es relativamente normal ya que el producto ha evolucionado. El problema sesitúa en la torpe forma de su consecución y en el exceso de medios invertidos en las diferentesfases de diseño, prototipo, fabricación, montaje y acabado.

La causa de todo esto ha de ser buscada en las primeras etapas del diseño, en las que no setuvieron en cuenta los posibles problemas que ahora se plantean en las fases de fabricación,montaje y acabado. En principio este análisis pretendía ser elaborado científicamente desde lapuesta en marcha de un prototipo, pero el problema del prototipo era que, aun cuando resolvíaciertas peculiaridades anticipadamente, no siguió el proceso productivo que seguirá elproducto que va a comprar nuestro cliente por lo que, indefectiblemente, surgirán discrepan-cias. Hay que tener siempre presente que el producto ha de ser primero fabricado, posterior-mente montado y por último embalado.

Una vez acabado el producto, éste ha de ser lanzado al mercado. Comienza la fase demercadotecnia, en la que se trata de captar, con elementos fundamentalmente de imagen y devaloración del producto, al cliente. Simultáneamente con esta fase de estudio y promoción enel mercado, se debe organizar la fase de embalaje y distribución del producto. Comienzan lasventas. La promoción del producto es una fase que debe mantenerse durante todo el periodode ventas del producto, de una u otra forma. El producto empieza su fase funcional. Empiezaa prestar servicio. Se empiezan a encontrar las verdaderas valías y defectos del mismo.Simultáneamente, el equipo de mantenimiento y servicio posventa realiza su labor, más omenos compleja en función del propio producto.

Por lo que respecta al enfoque de la ingeniería concurrente, cuando termina la fase de diseñoy el producto está detalladamente definido, comienza la fase de producción, que incluyefabricación, montaje, embalaje y distribución. Simultáneamente comienza la fase delanzamiento comercial del producto ya que como el producto está definido, también lo estánlas fechas de llegada al mercado.

En este momento se hace realidad la idea de que tan importante es la funcionalidad de unproducto como su imagen. Una imagen no sólo debe ser atractiva hacia el consumidor, elproducto debe ser sugerente, sino que se debe trasmitir la imagen de funcionalidad. No bastacon que un producto vaya a funcionar, es necesario que dé la imagen de que realmente va afuncionar. Al usuario final no le debe caber ninguna duda sobre la funcionalidad del producto,y si esto sucede, nos encontramos ante un grave problema de diseño.

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Punto de máxima inversión

El producto empieza a ser distribuido y pronto debe llegarse al punto de máxima inversión. Esel punto en el que los beneficios derivados de la distribución del producto se equiparan a lasinversiones realizadas en su producción de forma que a partir de este punto, empezará arecuperarse el capital invertido (figura 6).

Punto de recuperación de capital

El siguiente punto representa el momento en el que se ha recuperado la inversión de capital yempiezan a poder manejarse los beneficios. El producto sigue fabricándose en serie, lacampaña de lanzamiento y promoción se ha reducido o ha concluido, y los técnicos demantenimiento y servicio posventa cumplen su misión.

FIGURA 6.- COMPARACIÓN DE CICLOS DE VIDA

Obsolescencia y reciclado

Como se ha indicado previamente, se debe prever también la obsolescencia del producto. Estaobsolescencia no se produce cuando el producto deja de funcionar, sino cuando un productoes o debe ser retirado del mercado. El afinar en este punto puede ser un factor decisivo en eléxito o rotundo fracaso de un proyecto. Pero cuando se analiza el ciclo de vida de unproducto desde una perspectiva actual, el análisis no ha de acabar en la obsolescencia delproducto. El producto ha de ser reciclado. En el ciclo de vida del producto entra necesaria-mente la fase de reciclado de cada uno de los componentes de los que está formado hasta queéstos pasan a formar parte de otro producto.

Una ventaja adicional en el estudio del ulterior reciclado del producto es transformar esta faseen una fuente de ingresos. Si el reciclado no se ha planificado, o se ha planificado errónea-

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mente, puede repercutir en un coste adicional para conseguir su retirada del mercado. Si elreciclado se ha realizado correctamente, siempre existe la posibilidad de reutilización de unoo más componentes del producto, con el consiguiente aporte económico de esta posibilidad.

El cómo se consigue que el diseño de un producto siga una trayectoria como la indicada en lacurva blanca de la figura 6 y no en la curva naranja se basa, aparte de en la pericia, formacióny experiencia del diseñador o equipo de diseñadores, en el conjunto de herramientas de queeste equipo de diseñadores disponga a la hora de realizar su labor, herramientas informáticas,por supuesto, y en el grado de concienciación que posea en su conjunto a este respecto toda lacompañía, desde la dirección hasta los operarios de las áreas implicadas en el producto.

3.- APLICACIONES DE LA INGENIERÍA CONCURRENTE

Con objeto de profundizar un poco más en el campo de la ingeniería concurrente y sucampo de aplicabilidad en el diseño industrial, se procede a analizar una situación real quese da hoy en día en el sector del diseño de moldes y matrices.

Como se ha explicado a lo largo de estas líneas, el mayor logro de la ingeniería concurrenteconsiste en la interrelación e integración de herramientas informáticas. De entre éstasherramientas se debe destacar una de fundamental valor, el simulador. El simulador es unsistema informático que, en base a la información contenida, es capaz de hacer una previsiónde funcionamiento de un prototipo virtual y, con ello, ayudar al equipo de diseñadores aadecuar sus especificaciones a la funcionalidad del conjunto.

El diseño de piezas obtenidas mediante moldeado es, todavía hoy en día, un problema nototalmente resuelto con carácter general. El hecho de tener que calentar un material, metálicoo sintético, introducirlo en un molde a altas temperaturas y normalmente a presión, conseguirque se ocupen cada uno de los huecos interiores del molde y que además el material se enfríede una forma uniforme sin provocar discontinuidades ni malformaciones en la pieza a obteneres realmente un problema complejo.

Se puede decir que el problema del diseño de piezas moldeadas tiene como principal factorfuncional el diseño del molde. Si se consigue un molde válido, las piezas que se obtendráncon él serán satisfactorias. Y es en este sentido donde el conjunto de herramientas informáti-cas de asistencia al diseñador trata de actuar en el diseño de dicho molde.

Por un lado se tienen ya modelizadores de sólidos que son capaces de generar las complejassuperficies que requiere el interior de un molde y, por otro, existen de nuevo simuladores demodelado que son capaces de prever el comportamiento del material al ser introducidocaliente y a presión en el molde. Son los denominados simuladores reológicos, ya que elanálisis que realizan, de tensiones y de temperaturas en régimen transitorio, se denominaasimismo análisis reológico.

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FIGURA 7.- SIMULACIÓN DEL LLENADO DE UN MOLDE

Con estos sistemas, antes de fabricar físicamente el molde se puede tener una idea bastantefiable de cómo trabajará realmente, con lo que se pueden hacer todo tipo de modificaciones ypruebas antes de que el material del molde entre en máquina, con el consiguiente ahorro entiempo de ejecución, materias primas, tiempo de pruebas y horas de oficina técnica que todoello conlleva.

4.- PERSPECTIVAS DE FUTURO

Tal como se ha apreciado hasta el momento, se tiende a trabajar con gran cantidad deinformación, obtenida de muy diferentes fuentes, capaz de saturar el cerebro másprivilegiado. Hace falta, y se hace imprescindible, la utilización del ordenador.

Se hace necesario de nuevo que todas las personas relacionadas directa o indirectamentecon el producto se responsabilicen, en la medida correspondiente, en el diseño del mismo,desde el departamento de estudios de mercado hasta el servicio postventa.

Es responsabilidad de los directores de desarrollo el facilitar esta tarea, de forma que si untécnico no ve facilitada esta labor, no será su responsabilidad sino de los propiosdirectivos de la compañía.

Para todo ello se hace necesario realizar un replanteamiento de los procedimientosclásicos de desarrollo de productos y adecuarlos a la tecnología actual, la tecnología de lainformación, que pasa, necesariamente, por la ingeniería concurrente.