EL PROCESO DE DISEÑO DE INGENIERÍA
por Seyyed Khandani, Ph.D.
Seyyed Khandani tiene un doctorado. en Ingeniería Mecánica del MIT y actualmente es
profesor de ingeniería en Diablo Valley College en Pleasant Hill, California.
Documento traducido
Traducido por el Ing. Jovanny Duque
PREFACIO 3
ANTECEDENTES 4
PROCESO DE DISEÑO 5
1. DEFINE EL PROBLEMA 6
2. RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN RELEVANTE 9
3. GENERAR MÚLTIPLES SOLUCIONES 11
4. ANALIZAR Y SELECCIONAR UNA SOLUCIÓN 12
5. SIMULACIÓN Y DISEÑO DETALLADO
5. PROBAR E IMPLEMENTAR LA SOLUCIÓN 19
PREFACIO
Este documento está diseñado como una introducción a cómo se diseñan los productos de ingeniería. Está destinado a ser utilizado en un curso introductorio de diseño de ingeniería con el objetivo de proporcionar experiencia práctica para personas interesadas en explorar disciplinas de ingeniería.
Este documento se preparó con base en la experiencia del autor* mientras completaba una pasantía de verano en Solectron Corporation en Milpitas, California. Esta beca fue coordinada por las Iniciativas Industriales para la Educación en Ciencias y Matemáticas (IISME) en 2005.
Me gustaría agradecer especialmente al Sr. Hoshang Vaid, como mi principal mentor, en Solectron Corporation, cuyo continuo apoyo y orientación han hecho que mi experiencia de beca sea muy productiva y educativa. Además, me gustaría extender mi agradecimiento a los demás miembros del departamento de Diseño e Ingeniería de Solectron Corporation por hacer que mi experiencia fuera placentera.
FONDO
Si te tomas un momento para observar tu entorno, verás ejemplos de creatividad tecnológica. Los objetos físicos que vemos, ya sean teléfonos, automóviles, bicicletas o electrodomésticos, todos surgieron mediante la aplicación creativa de la tecnología. Estos inventos cotidianos no aparecieron de forma milagrosa, sino que se originaron en la mente de los seres humanos y tomaron tiempo para desarrollarse. La ingeniería es el proceso creativo de convertir ideas abstractas en representaciones físicas (productos o sistemas). Lo que distingue a los ingenieros de los pintores, poetas o escultores es que los ingenieros aplican sus energías creativas para producir productos o sistemas que satisfacen las necesidades humanas. Este acto creativo se llama diseño.
Fig. 1. Ejemplos de aplicación creativa de la tecnología
DISEÑO DE INGENIERÍA
La mayoría de los diseños de ingeniería pueden clasificarse como invenciones: dispositivos o sistemas que son creados por el esfuerzo humano y no existían antes o son mejoras de dispositivos o sistemas existentes. Las invenciones, o diseños, no aparecen repentinamente de la nada. Son el resultado de unir tecnologías para satisfacer necesidades humanas o resolver problemas. A veces, un diseño es el resultado de alguien que intenta realizar una tarea más rápido o de manera más eficiente. La actividad de diseño ocurre durante un período de tiempo y requiere una metodología paso a paso.
Describimos a los ingenieros principalmente como solucionadores de problemas. Lo que distingue al diseño de otros tipos de resolución de problemas es la naturaleza tanto del problema como de la solución. Los problemas de diseño son de naturaleza abierta, lo que significa que tienen más de una solución correcta. El resultado o la solución a un problema de diseño es un sistema que posee propiedades específicas.
El diseño de una máquina, sistema o proceso integra la aplicación práctica de la ingeniería en múltiples disciplinas (mecánica, térmica, fluidos, hidráulica, control, automatización, ingeniería económica, materiales, procesos de fabricación, gestión de proyectos, etc.)
Figura 2. Modelo de proceso de diseño de Norton Mechanisms Design
Los problemas de diseño suelen estar definidos de forma más vaga que los problemas de análisis. Supongamos que se le pide determinar la altura máxima de una bola de nieve dada una velocidad inicial y una altura de liberación. Este es un problema de análisis porque sólo tiene una respuesta. Si cambia el enunciado del problema para que diga: "Diseñar un dispositivo para lanzar una bola de nieve de 1 libra a una altura de al menos 160 pies", este problema de análisis se convierte en un problema de diseño. La solución al problema de diseño es un sistema que tiene propiedades específicas (capaz de lanzar una bola de nieve a 160 pies), mientras que la solución al problema de análisis son las propiedades de un sistema dado (la altura de la bola de nieve).
Por lo tanto, la solución a un problema de diseño está abierta, ya que existen muchos dispositivos posibles que pueden lanzar una bola de nieve a una altura determinada. El problema original tenía una única solución: la altura máxima de la bola de nieve, determinada a partir de condiciones iniciales específicas.
La solución de problemas de diseño suele ser un proceso iterativo : a medida que evoluciona la solución a un problema de diseño, uno se encuentra continuamente refinando el diseño. Al implementar la solución a un problema de diseño, es posible que descubra que la solución que ha desarrollado no es segura, es demasiado costosa o no funcionará. Luego "vuelva a la mesa de dibujo" y modifique la solución hasta que cumpla con sus requisitos. Por ejemplo, el avión de los hermanos Wright no voló perfectamente la primera vez. Comenzaron un programa para construir un avión probando primero cometas y luego planeadores. Antes de intentar el vuelo propulsado, resolvieron el problema esencial de controlar el movimiento de un avión mientras asciende, desciende y gira. No construyeron un avión motorizado hasta después de haber realizado más de 700 vuelos exitosos en planeador. Por lo tanto, la actividad de diseño es de naturaleza cíclica o iterativa, mientras que el problema de análisis es principalmente secuencial.
La solución a un problema de diseño no aparece de repente en el vacío. Una buena solución requiere una metodología o proceso. Probablemente existan tantos procesos de diseño como ingenieros. Por lo tanto, esta lección no presenta un enfoque rígido de "libro de recetas" para el diseño, sino que presenta una aplicación general de la metodología de resolución de problemas de cinco pasos asociada con el proceso de diseño. El proceso descrito aquí es general y puedes adaptarlo al problema particular que estás intentando resolver.
EL PROCESO DE DISEÑO
El proceso básico de cinco pasos que generalmente se utiliza en la resolución de problemas también funciona para problemas de diseño. Debido a que los problemas de diseño generalmente están definidos de manera más vaga y tienen una multitud de respuestas correctas, el proceso puede requerir retroceso e iteración. Resolver un problema de diseño es un proceso contingente y la solución está sujeta a complicaciones y cambios imprevistos a medida que se desarrolla. Hasta que los hermanos Wright construyeron y probaron sus primeros planeadores, no conocían los problemas y dificultades que enfrentarían al controlar un avión motorizado.
Los cinco pasos utilizados para resolver problemas de diseño son:
1. Definir el problema
2. Recopilar información relevante
3. Generar múltiples soluciones
4. Analizar y seleccionar una solución
5. Probar e implementar la solución
El primer paso en el proceso de diseño es definir el problema. Esta definición generalmente contiene una lista de requisitos del producto o del cliente y, en particular, información sobre las funciones y características del producto, entre otras cosas. En el siguiente paso se obtiene información relevante para el diseño del producto y sus especificaciones funcionales. En esta etapa se debe realizar un estudio de la disponibilidad de productos similares en el mercado. Una vez que los detalles del diseño están claramente identificados, el equipo de diseño, con aportes de los equipos de pruebas, fabricación y marketing, genera múltiples alternativas para lograr los objetivos y requisitos del diseño. Teniendo en cuenta el coste, la seguridad y otros criterios de selección, se seleccionan las alternativas más prometedoras para su posterior análisis.
La etapa de diseño y análisis detallado permite un estudio completo de las soluciones y da como resultado la identificación del diseño final que mejor se adapta a los requisitos del producto. Después de este paso, se construye un prototipo del diseño y se realizan pruebas funcionales para verificar y posiblemente modificar el diseño.
Al resolver un problema de diseño, es posible que en cualquier punto del proceso encuentre que necesita volver a un paso anterior. La solución elegida puede no ser viable por diversas razones y puede requerir redefinir el problema, recopilar más información o generar soluciones diferentes. Este proceso iterativo continuo se representa en la siguiente figura.
Este documento tiene como objetivo aclarar algunos de los detalles involucrados en la implementación del proceso de diseño. Por lo tanto, a continuación se incluye una descripción de los detalles involucrados en cada paso del proceso de diseño. Aunque las descripciones de las actividades dentro de cada paso pueden dar la impresión de que los pasos son secuenciales e independientes entre sí, se debe considerar la naturaleza iterativa de la aplicación del proceso en todo el documento.
Probablemente existen tantos procesos de diseño como ingenieros.
Fuente: https://www.twi-global.com/technical-knowledge/faqs/engineering-design-process
1. DEFINE EL PROBLEMA 
La solución a un problema de diseño debe comenzar con una definición clara e inequívoca del problema. A diferencia de un problema de análisis, un problema de diseño a menudo comienza como una idea vaga y abstracta en la mente del diseñador. Crear una definición clara de un problema de diseño es más difícil que definir un problema de análisis. La definición de un problema de diseño puede evolucionar a través de una serie de sistemas o procesos a medida que se desarrolla una comprensión más completa del problema.
Identificar y establecer la necesidad
La actividad de diseño de ingeniería siempre ocurre en respuesta a una necesidad humana. Antes de poder desarrollar una definición del problema para un problema de diseño, debe reconocer la necesidad de un nuevo producto, sistema o máquina. Thomas Newcomen vio la necesidad de una máquina para bombear agua del fondo de las minas de carbón en Inglaterra. Reconocer esta necesidad humana proporcionó el estímulo para diseñar la primera máquina de vapor en 1712.
Antes de que los ingenieros puedan definir claramente un problema de diseño, deben ver y comprender esta necesidad.
Aunque los ingenieros suelen participar en la definición del problema, puede que no sean ellos quienes reconozcan inicialmente la necesidad. En la industria privada, las fuerzas del mercado generalmente establecen la necesidad de un nuevo diseño. La supervivencia de una empresa depende de producir un producto que la gente compre y que pueda fabricarse y venderse obteniendo ganancias. En última instancia, los consumidores establecen una necesidad, porque comprarán y usarán un producto que perciben como satisfactorio para una necesidad de comodidad, salud, recreación, transporte, vivienda, etc. De manera similar, los ciudadanos de un gobierno deciden si necesitan agua potable, carreteras y autopistas, bibliotecas, escuelas, protección contra incendios, etc.
Sin embargo, la necesidad percibida puede no ser la necesidad real. Antes de profundizar en los detalles de la producción de una solución, debe asegurarse de tener suficiente información para generar una definición del problema clara e inequívoca que aborde la necesidad real.
El siguiente ejemplo ilustra la importancia de comprender la necesidad antes de intentar una solución.
Ejemplo: Inflar los airbags del coche: cómo no solucionar un problema
Una empresa que fabrica bolsas de aire para automóviles tiene un problema con una tasa de fallas de inflado de las bolsas de aire inaceptablemente alta. Durante las pruebas, el 10 por ciento de las bolsas no se inflan completamente. A un ingeniero se le asigna el trabajo de resolver el problema. En un primer momento el ingeniero define el problema como una falla en los materiales y construcción del dispositivo de inflado. El ingeniero comienza a resolver este problema produciendo un dispositivo de inflado más robusto. Después de un esfuerzo considerable, el ingeniero descubre que mejorar el dispositivo de inflado no cambia la tasa de fallas de las bolsas. Finalmente, este ingeniero revisa la definición inicial del problema. La empresa investiga más a fondo el problema del inflado de las bolsas de aire y descubre que un alto grado de variabilidad en la tensión de los pliegues es responsable de que algunas bolsas no se inflen. En aquella época, las bolsas eran dobladas y empaquetadas por personas en una cadena de montaje. Con una comprensión más completa de la necesidad, el ingeniero redefinió el problema como el de aumentar la consistencia en la tensión de los pliegues de las bolsas. La solución definitiva a este problema es una máquina que dobla automáticamente las bolsas.
A menudo la necesidad aparente no es la necesidad real. Una tendencia común es comenzar a generar una solución a un problema aparente sin comprender el problema. Este enfoque es exactamente la manera equivocada de empezar a resolver un problema como éste. Estarías generando soluciones a un problema que nunca ha sido definido.
La gente tiene una tendencia natural a atacar la solución actual a un problema en lugar del problema en sí. Atacar una solución actual puede eliminar las deficiencias, pero no producirá una solución creativa e innovadora. Por ejemplo, es posible que el ingeniero de la compañía de bolsas de aire solo haya analizado el método actual de plegado de bolsas de aire que utilizan los humanos en una línea de montaje. El ingeniero podría haber resuelto el problema de la estanqueidad inconsistente modificando el procedimiento de la línea de montaje. Sin embargo, la solución final al problema resultó ser más rentable y confiable, además de producir una consistencia superior en la estanqueidad de los pliegues.
Desarrollar un enunciado del problema
Por tanto, el primer paso en el proceso de resolución de problemas es formular el problema en términos claros e inequívocos. Definir el problema no es lo mismo que reconocer una necesidad. La definición del problema es el resultado de identificar primero una necesidad. El ingeniero de la empresa de airbags respondió a la necesidad de reducir el número de fallas de inflado de los airbags. Sin embargo, cometió el error de no formular una definición clara del problema antes de generar una solución. Una vez que se establece una necesidad, los ingenieros definen esa necesidad en términos de una declaración del problema de diseño de ingeniería. Para llegar a una definición clara,
recopilan datos, realizan experimentos y realizan cálculos que permiten expresar esa necesidad como parte de un proceso de resolución de problemas de ingeniería.
Consideremos, por ejemplo, la afirmación "Diseña una mejor trampa para ratones ". Esta afirmación no es una definición adecuada para un problema de diseño de ingeniería. Expresa una vaga insatisfacción con las trampas para ratones existentes y establece así una necesidad. Un ingeniero tomaría esta declaración de necesidad y realizaría más investigaciones para identificar lo que faltaba en los diseños de trampas para ratones existentes. Después de investigar más, el ingeniero puede descubrir que las trampas para ratones existentes son inadecuadas porque no ofrecen protección contra el mortal Hantavirus que transmiten los ratones. Por lo tanto, una mejor trampa para ratones puede ser aquella que sea higiénica y no exponga a los humanos al Hantavirus. En base a esta necesidad, la definición del problema se modifica para que diga: “Diseñar una trampa para ratones que permita la eliminación sanitaria de los ratones atrapados y minimice la exposición humana al Hantavirus”.
El planteamiento del problema aborda específicamente la necesidad real, pero debe ser lo suficientemente amplio como para no excluir ciertas soluciones. Una definición amplia del problema le permite ver una amplia gama de soluciones alternativas antes de centrarse en una solución específica. La tentación en este punto del proceso de diseño es desarrollar una "imagen" mental preconcebida de la solución al problema. Por ejemplo, usted podría definir el mejor problema de trampa para ratones como "Diseñar una trampa para ratones que rocíe al ratón atrapado con desinfectante". Esta afirmación es clara y específica, pero también demasiado limitada. Excluye muchas soluciones potencialmente innovadoras. Si te centras en una imagen o idea específica para resolver el problema en esta etapa del proceso de diseño, es posible que nunca descubras las soluciones verdaderamente innovadoras al problema. El planteamiento del problema debe ser lo suficientemente conciso y flexible para permitir soluciones creativas.
He aquí una posible definición del problema para nuestro mejor problema de trampa para ratones:
Una mejor trampa para ratones: Ciertos roedores, como el ratón común, son portadores y transmisores de un virus a menudo mortal, el Hantavirus. Las trampas para ratones convencionales exponen a las personas a este virus mientras manipulan la trampa y desechan el ratón.
Diseñe una trampa para ratones que permita a una persona atrapar y deshacerse de un ratón sin estar expuesta a ningún agente bacteriano o viral transportado por el ratón.
Establecer criterios de éxito
Los criterios de éxito son las especificaciones que debe cumplir una solución de diseño o los atributos que debe poseer para ser considerada exitosa. Debes incluir criterios en el enunciado del problema para proporcionar orientación hacia la solución. En este punto del proceso de diseño, los criterios son preliminares. A medida que se desarrolla la solución de diseño, es probable que sea necesario redefinir o modificar los criterios iniciales. Los criterios preliminares no deben ser demasiado específicos, para permitir flexibilidad durante el proceso de diseño.
Los criterios que usted aplica a un problema de diseño particular se basan en sus conocimientos previos y en la investigación que ha realizado. Dado que cada problema o proyecto es único, los atributos o criterios deseables de la solución también son únicos.
Algunos criterios no son importantes para el éxito del diseño. La lista de criterios la elabora el equipo de diseño. El equipo de diseño está formado por personas de diversos orígenes en ingeniería que tienen experiencia relevante para el problema. Este equipo también puede incluir personas de otros ámbitos además de la ingeniería, como gerentes, científicos y técnicos. Por lo tanto, tiene poco sentido incluir aquellos criterios que tendrán una prioridad relativamente baja en la evaluación de las soluciones de diseño. Por ejemplo, si estuviera diseñando un sistema de soporte vital crítico, no incluiría el principio de "debe tener un costo mínimo", porque el costo no es un factor importante al evaluar este diseño.
La siguiente es una lista de criterios preliminares para un mejor diseño de trampa para ratones. Esta lista se incluiría en la declaración de definición del problema.
• El diseño debe ser de bajo costo.
• El diseño debe ser seguro, especialmente con niños pequeños.
• El diseño no debe ser perjudicial para el medio ambiente.
• El diseño debe ser estéticamente agradable.
• El diseño debe ser sencillo de operar, con un mínimo esfuerzo humano.
• El diseño debe ser desechable (la trampa no se reutiliza).
• El diseño no debe causar dolor ni sufrimiento indebido al ratón.
2. RECOGER INFORMACIÓN RELEVANTE
Antes de poder avanzar en el proceso de diseño, debe recopilar toda la información disponible relacionada con el problema. Los diseñadores novatos omitirán rápidamente este paso y procederán a generar soluciones alternativas. Sin embargo, descubrirá que el esfuerzo de dedicarse a investigar su problema rendirá grandes dividendos más adelante en el proceso de diseño. La recopilación de información relevante puede revelar hechos sobre el problema que resulten en una redefinición del mismo. Podrás descubrir errores y falsas estrellas cometidos por otros diseñadores. La recopilación de información para la mayoría de los problemas de diseño comienza con las siguientes preguntas. Si el problema responde a una necesidad nueva, entonces no existen soluciones a los problemas, por lo que obviamente algunas de las preguntas no se formularán.
• ¿Es real el problema y su planteamiento es preciso?
• ¿Existe realmente necesidad de una nueva solución o el problema ya está resuelto?
• ¿Cuáles son las soluciones existentes al problema?
• ¿Qué hay de malo en la manera en que se está resolviendo actualmente el problema?
• ¿Qué es correcto en la forma en que se está resolviendo actualmente el problema?
• ¿Qué empresas fabrican la solución existente al problema?
• ¿Cuáles son los factores económicos que rigen la solución?
• ¿Cuánto pagará la gente por una solución al problema?
• ¿Qué otros factores son importantes para resolver el problema (como cuestiones de seguridad, estética y ambientales)?
Encontrar recursos de información
Como estudiante de ingeniería en la década de 2000, tienes muchas más fuentes de información disponibles que los ingenieros hace apenas 20 años. En esta sección se analizan algunos de los recursos más actuales disponibles, pero como nuestro mundo está siendo testigo de una explosión de información, en el momento en que usted lea esto habrá muchos más recursos disponibles que no se mencionan aquí.
Las publicaciones tradicionales siguen siendo una fuente esencial de información para ingenieros y científicos. Sin embargo, la transferencia y recuperación electrónica de información se está convirtiendo rápidamente en una fuente estándar para ingenieros y científicos. Cuando comience una búsqueda de información relacionada con un problema de diseño, debe estar preparado para acudir a muchas fuentes diferentes. La biblioteca sigue siendo la principal fuente de información para un estudiante de ingeniería. Su éxito como ingeniero y estudiante aumentará si puede utilizar la biblioteca de manera eficaz. Para obtener ayuda específica sobre el uso de nuestra biblioteca, debe consultar al personal de la biblioteca de la universidad; Probablemente ofrezcan cursos o seminarios sobre el uso de la biblioteca.
A continuación se analizan algunos de los recursos comunes disponibles en una biblioteca universitaria:
Enciclopedias científicas y manuales técnicos. Estas fuentes son un buen lugar para comenzar cuando estás investigando un área o un problema que es nuevo para ti. Una enciclopedia o manual proporciona una breve descripción general de una autoridad en un campo particular e incluye referencias para obtener información más detallada. La Enciclopedia de Ciencia y Tecnología McGraw-Hill cubre todos los campos científicos. Los manuales técnicos, como el Manual de ingenieros eléctricos o el Manual de ingeniería mecánica de Mark, cubren diversos campos como la ingeniería química, civil, eléctrica o mecánica. La información contenida en estos Manuales se presenta de forma muy concisa y puede ser un buen punto de partida para una búsqueda en profundidad.
Catálogo electrónico. Los catálogos electrónicos enumeran todas las fuentes disponibles en su biblioteca. Los catálogos permiten realizar búsquedas por tema, autor o título. Ofrecen un breve resumen del contenido del libro, incluyendo el título, autor, editorial, fecha correcta y número total de páginas. El número de referencia le indica dónde localizar el libro en su biblioteca.
Índices. Los índices categorizan trabajos actuales en diversas disciplinas. Enumeran el tema, el título y el autor de artículos recientes en revistas técnicas y tradicionales bajo varios encabezados de tema. Algunos índices incluyen breves resúmenes de los artículos. La mayoría de los índices se actualizan mensualmente, por lo que una búsqueda completa en un índice puede resultar tediosa. Un índice familiar para científicos e ingenieros es el Índice de Ciencias Aplicadas y Tecnología. Enumera artículos de 335 revistas y se actualiza mensualmente. El Índice de Ingeniería es otro índice popular entre los ingenieros. Selecciona artículos de aproximadamente 2700 revistas y publicaciones periódicas e incluye un resumen de cada artículo.
La Internet. Hay una gran cantidad de información en Internet procedente de diversas fuentes. Los fabricantes, organizaciones profesionales y comerciales, proveedores de productos y muchas agencias gubernamentales tienen recursos valiosos en sus sitios web. Los motores de búsqueda como Google (www.google.com) y Teoma (www.teoma.com) ofrecen herramientas para localizar información relevante de forma rápida y eficaz.
3. GENERAR MÚLTIPLES SOLUCIONES 
El siguiente paso en el proceso de diseño comienza con la creatividad para generar nuevas ideas que puedan resolver el problema. La creatividad es mucho más que una simple aplicación sistemática de reglas y teoría para resolver un problema técnico.
Hay que empezar con las soluciones existentes al problema, luego desarmarlas, descubrir qué es lo que está mal en ellas y centrarse en cómo mejorar sus debilidades. Combinar conscientemente nuevas ideas, herramientas y métodos para producir una solución totalmente única al problema. Este proceso se llama síntesis. Casey Golden, de 13 años, hizo esto cuando inventó el BIOtee. Casey notó que tees de golf de madera desechados y rotos cubrían los campos de golf, dañando las cuchillas y los neumáticos de las cortadoras de césped. Decidió diseñar nuevas camisetas biodegradables. Después de experimentar con diferentes mezclas, se le ocurrió una receta elaborada a partir de fibra de papel reciclado y subproductos alimenticios recubiertos con una película soluble en agua. Cuando la película se rompe, la humedad del suelo rompe el tee en 24 horas. Como resultado de sus esfuerzos creativos, la familia de Casey fundó una empresa para fabricar BIOtees y produce varios millones al año.
La investigación psicológica no ha encontrado correlación entre la inteligencia y la creatividad. Las personas son creativas porque hacen un esfuerzo consciente para pensar y actuar creativamente. Todos tenemos el potencial de ser creativos. La creatividad comienza con la decisión de tomar riesgos. A continuación se enumeran algunas características de las personas creativas. Éstas no son reglas rígidas que deban seguirse para experimentar la creatividad. Puedes mejorar tu capacidad creativa si decides desarrollar estas características en ti mismo.
• Curiosidad y tolerancia hacia lo desconocido. Las personas creativas tienen una curiosidad positiva hacia lo desconocido. No tienen miedo de lo que no entienden.
• Apertura a nuevas experiencias. Las personas creativas tienen una actitud sana y positiva hacia las nuevas experiencias.
• Voluntad de asumir riesgos. Las personas creativas no tienen miedo de correr riesgos y probar nuevas experiencias o ideas, sabiendo que pueden ser criticadas duramente por los demás. Tienen confianza en sí mismos y no tienen miedo al fracaso.
• Capacidad de observar detalles y ver la "imagen completa". Las personas creativas observan y notan los detalles relacionados con el problema, pero también pueden dar un paso atrás y ver el panorama general.
• Sin miedo a los problemas. Las personas creativas no tienen miedo de abordar problemas complejos e incluso buscan problemas para resolver. Buscan soluciones a los problemas con sus propias habilidades y experiencia si es posible. Tienen la actitud de "si quieres que algo se haga, mejor hazlo tú mismo".
• Capacidad de concentrarse y enfocarse en el problema hasta resolverlo. Las personas creativas pueden fijar objetivos y ceñirse a ellos hasta alcanzarlos. Se centran en un problema y no se dan por vencidos hasta que el problema se resuelve. Tienen persistencia y tenacidad.
Las soluciones a los problemas de diseño de ingeniería no aparecen por arte de magia. Las ideas se generan cuando las personas son libres de tomar riesgos y cometer errores. La lluvia de ideas en esta etapa suele ser un esfuerzo de equipo en el que personas de diferentes disciplinas participan para generar múltiples soluciones al problema.
Las soluciones a los problemas de diseño de ingeniería no aparecen por arte de magia. Las ideas se generan cuando las personas son libres de tomar riesgos y cometer errores. La lluvia de ideas en esta etapa suele ser un esfuerzo de equipo en el que personas de diferentes disciplinas participan para generar múltiples soluciones al problema.
Una vez que se identifican claramente los detalles del diseño, se generan múltiples alternativas para lograr los objetivos y requisitos del diseño.
Quizás desee considerar otras soluciones para comparar los posibles resultados y encontrar el mejor enfoque.
Bocetos de 4 alternativas para una trituradora de latas de aluminio
4. ANALIZAR Y SELECCIONAR UNA SOLUCIÓN 
Una vez que haya concebido soluciones alternativas a su problema de diseño, debe analizar esas soluciones y luego decidir cuál es la más apropiada para implementar.
El análisis es la evaluación de los diseños propuestos. Aplica tus conocimientos técnicos a las soluciones propuestas y utiliza los resultados para decidir qué solución implementar. Cubrirás el análisis de diseño con más profundidad cuando ingreses a cursos de ingeniería de nivel superior.
En este paso del proceso de diseño, debe considerar los resultados de su análisis de diseño. Este es un paso muy subjetivo y debe ser realizado por un grupo de personas con experiencia. Esta sección presenta una metodología sistemática que puede utilizar para evaluar diseños alternativos y ayudarle a tomar una decisión.
Análisis de soluciones de diseño
Antes de decidir qué solución de diseño implementar, se debe analizar cada solución alternativa de acuerdo a los criterios de selección definidos en el paso 1. Debes realizar varios tipos de análisis en cada diseño. Cada problema de diseño es único y requiere diferentes tipos de análisis. A continuación se muestra una lista de análisis que pueden ser necesarios considerar; Tenga en cuenta que la importancia de cada uno varía según la naturaleza del problema y la solución.
• Análisis funcional
• Diseño industrial/ergonomía
• Análisis mecánico/de fuerza
• Eléctrico/electromagnético
• Capacidad de fabricación/capacidad de prueba
• Seguridad y responsabilidad del producto
• Análisis económico y de mercado
• Normativa y cumplimiento
Los siguientes párrafos proporcionan detalles de algunos de estos tipos de análisis.
Análisis funcional . Esta parte determina si la solución de diseño dada funcionará como debería. El análisis funcional es fundamental para la evaluación y el éxito de todos los diseños. Una solución de diseño que no funciona correctamente es un fracaso, incluso si cumple todos los demás criterios. Pensemos, por ejemplo, en la invención de la pluma. Este instrumento común fue inventado y fabricado por primera vez durante la Segunda Guerra Mundial. Supuestamente el bolígrafo solucionaría los problemas de recarga y suciedad inherentes a las plumas estilográficas. Desafortunadamente, este nuevo diseño nunca había sido evaluado por su funcionalidad. Los primeros bolígrafos dependían de la gravedad para que la tinta fluyera hacia la bola rodante.
Esto significaba que las plumas solo funcionaban en posición vertical y el flujo de tinta era inconsistente: a veces fluía demasiado, dejando manchas en el papel; Otras veces el flujo era demasiado ligero y las marcas eran ilegibles. Los primeros bolígrafos tendían a gotear alrededor de la bola, arruinando la ropa de la gente. Una tinta elástica desarrollada en 1949 permitió que la tinta fluyera sobre la pelota a través de una suave acción capilar. No fue hasta la década de 1950 que el bolígrafo finalmente se convirtió en un instrumento de escritura práctico, gracias a la tinta y a una ingeniería adecuada. La economía, la apariencia, la durabilidad y la comercialización de un diseño no son importantes si el producto no funciona correctamente.
Ergonomía. La ergonomía es el factor humano en la ingeniería. Es el estudio de cómo las personas interactúan con las máquinas. La mayoría de los productos tienen que funcionar con la gente de alguna manera. Las personas ocupan un espacio dentro o alrededor del diseño y pueden proporcionar una fuente de energía o control o actuar como un sensor para el diseño. Por ejemplo, la gente percibe si un sistema de aire acondicionado de un automóvil mantiene una temperatura agradable dentro del vehículo. Estos factores forman la base de los factores humanos, o ergonomía, de un diseño.
Una solución de diseño puede considerarse exitosa si el diseño se adapta a las personas que lo utilizan. El mango de una herramienta eléctrica debe adaptarse a la mano de toda persona que la utilice. La herramienta no debe ser demasiado pesada ni engorrosa para que la puedan manipular personas de todos los tamaños que la utilicen. Las propiedades geométricas de las personas (su peso, altura, alcance, circunferencia, etc.) se denominan datos antropométricos. La dificultad en el diseño ergonómico es la abundancia de datos antropométricos. Los militares han recopilado y evaluado la distribución de seres humanos y han publicado esta información en tablas militares estándar. Un diseño exitoso debe evaluarse y analizarse frente a la distribución de la geometría de las personas que lo utilizan. La siguiente figura muestra la geometría de machos y hembras adultos típicos de la población general en milímetros. Dado que las personas tienen diferentes tamaños y formas, los ingenieros de diseño utilizan estos datos para garantizar que su diseño se ajuste al usuario. Un buen diseño será lo suficientemente ajustable para adaptarse al 95 por ciento de las personas que lo utilizarán.
Seguridad y responsabilidad del producto. La consideración principal para la seguridad en el diseño de un producto es garantizar que el uso del diseño no cause lesiones a los seres humanos. Sin embargo, las cuestiones de seguridad y responsabilidad del producto también pueden extenderse más allá de las lesiones humanas e incluir lesiones personales y daños ambientales derivados del uso de su diseño. Los ingenieros también deben considerar cuestiones de seguridad en el diseño debido a la responsabilidad que surge del uso de un producto inseguro. La responsabilidad se refiere a que el fabricante de una máquina o producto es responsable, o financieramente responsable, por cualquier lesión o daño resultante del uso de un producto inseguro.
La única forma de garantizar que su diseño no cause lesiones ni pérdidas es incorporar seguridad en el producto. Puedes diseñar un producto seguro de tres maneras. El primer método es diseñar la seguridad directamente en el producto. Pregúntese: "¿Existe alguna posibilidad de que se produzcan lesiones durante el uso normal y en caso de fallo de su diseño?" Por ejemplo, las fijaciones de esquí alpino modernas utilizan un freno con resorte que frena automáticamente el esquí cuando este se desengancha de la bota del esquiador. Las fijaciones de esquí más antiguas utilizaban un cable elástico sujeto al tobillo del esquiador, pero éste tenía tendencia a desconectarse durante una caída fuerte.
Es imposible diseñar seguridad inherente en algunos productos, como maquinaria y vehículos rotatorios. En tales casos, utilice el segundo método de diseño para la seguridad: incluir protección adecuada para los usuarios del producto. Los dispositivos de protección incluyen escudos de seguridad colocados alrededor de partes móviles y giratorias, estructuras de protección contra choques utilizadas en vehículos e interruptores de "apagado" que apagan (o encienden) automáticamente una máquina si existe la posibilidad de lesiones humanas. Por ejemplo, las cortadoras de césped nuevas generalmente incluyen un protector que cubre la salida del césped e incluyen un interruptor de seguridad que apaga el motor cuando el operador suelta el mango.
El tercer método utilizado para considerar la seguridad es el uso de etiquetas de advertencia que describen los peligros inherentes al producto. Aunque este método no implementa la seguridad por diseño, se utiliza principalmente como una forma de transferir la responsabilidad al consumidor por haber ignorado las pautas de seguridad en el uso del producto. Sin embargo, en la mayoría de los casos, una etiqueta de advertencia no lo protegerá de cualquier responsabilidad. Se deben incluir en el diseño escudos protectores u otros dispositivos.
Un reclamo por responsabilidad del producto puede ser el resultado de una lesión personal debido al funcionamiento de un producto en particular. El fabricante y el diseñador de un dispositivo pueden ser considerados responsables de compensar a un trabajador por las pérdidas sufridas durante el funcionamiento o uso de su producto. Durante una demanda por responsabilidad del producto, el demandante intenta demostrar que el diseñador y el fabricante de un producto fueron negligentes al permitir que el producto se comercializara. El abogado del demandante puede presentar cargos por negligencia contra el diseñador.
Para protegerse en un juicio por responsabilidad del producto, los ingenieros deben utilizar procedimientos de diseño de última generación durante el proceso de diseño. Deben mantener registros de todos los cálculos y métodos utilizados durante el proceso de diseño. Las consideraciones de seguridad deben incluirse en los criterios para todas las soluciones de diseño. El diseñador también debe prever otras formas en que las personas podrían utilizar el producto. Si una persona usa una aspiradora de taller para limpiar un derrame de gasolina, ¿es el diseñador responsable si la aspiradora se incendia? Los tribunales pueden decidir que un diseño es deficiente si el ingeniero no previó el uso inadecuado del producto. Es imperativo que evalúe todas sus soluciones alternativas teniendo en cuenta consideraciones de seguridad. Rechace o modifique cualquier elemento inseguro de su diseño en esta etapa del proceso de diseño.
Análisis económico y de mercado.El resultado neto o propósito de la mayoría de los diseños de ingeniería es producir un producto que genere ganancias para la empresa. Obviamente, cada diseño alternativo debe evaluarse en función de criterios como características de ventas, mercado potencial, coste de fabricación, publicidad, etc. Las grandes empresas suelen realizar encuestas de marketing para obtener una medida de lo que comprará el público. Estas encuestas pueden realizarse a través de entrevistas telefónicas con personas seleccionadas al azar, o pueden ser entrevistas personales realizadas a usuarios potenciales de un producto. Nuestra sociedad se basa en la economía y la competencia. Muchas buenas ideas nunca llegan a producción porque los costos de fabricación exceden lo que la gente está dispuesta a pagar por el producto. El análisis de mercado implica la aplicación de principios de probabilidad y estadística para determinar si la respuesta de un grupo seleccionado de personas representa la opinión de la sociedad en su conjunto. Incluso con un buen estudio de marketing, los fabricantes nunca saben con certeza si un nuevo producto se venderá.
Análisis mecánico/de resistencia. El análisis de ingeniería de un diseño preliminar a menudo incluye el análisis de sus características mecánicas. El ingeniero realiza análisis mecánico para responder preguntas como: "¿El dispositivo o estructura resistirá las cargas máximas a las que estará sometido?" También debe determinar el efecto de los choques y cargas repetitivas o dinámicas durante la vida útil del producto. Muchos sistemas generan calor, por lo que debe determinar si el diseño puede disipar todo el calor que se genera durante el funcionamiento normal. El análisis térmico es un área importante para el diseño de equipos electrónicos. Muchos equipos electrónicos fallan prematuramente debido a una transferencia de calor inadecuada. Por ejemplo, las primeras versiones del microprocesador Pentium de Intel no podían funcionar a su velocidad nominal debido al sobrecalentamiento. La producción de este microcircuito se retrasó mientras los ingenieros encontraban formas de disipar el exceso de calor.
Debe realizar cálculos de resistencia para determinar si la alternativa de diseño podrá soportar las cargas mecánicas especificadas. A medida que un sistema mecánico se somete a cargas aplicadas, se deformará o deflexionará.
Muchos productos contienen varios subsistemas y muy a menudo la evaluación se realiza en cada uno de los subsistemas en lugar de en el producto completo en sí.
EL PROCESO DE TOMA DE DECISIONES
Después de analizar sus soluciones alternativas, debe decidir y documentar cuál solución de diseño es la mejor. Refinará y desarrollará la mejor solución con más detalle durante las etapas posteriores del proceso de diseño. En esta etapa, para evaluar cada solución objetivamente basándose en criterios o requisitos de diseño establecidos, se necesita una base adecuada para juzgar y evaluar cada alternativa de diseño. Un método ampliamente utilizado para formalizar el proceso de toma de decisiones es la matriz de decisión. La matriz de decisión es una herramienta matemática que puedes utilizar para derivar un número que especifique y justifique la mejor decisión.
El primer paso para crear una matriz de decisiones es que el equipo de diseño clasifique, en orden de importancia, los atributos o criterios deseables para la solución de diseño. Estos atributos pueden incluir factores como seguridad, consideraciones de fabricación, facilidad de fabricación y montaje, costo, portabilidad, cumplimiento de las regulaciones gubernamentales, etc. Luego, asigne a cada atributo o criterio un factor de valor relacionado con la importancia relativa de ese atributo. Por ejemplo, supongamos que usted decide que la seguridad es dos veces más importante que el costo para el éxito de su diseño. Asignaría un factor de valor de 20 a la seguridad y un factor de valor de 10 al costo. Los factores de valor se asignan en una base de 0 a 100, lo que representa la importancia relativa de cada criterio para la decisión.
Luego evalúe cada alternativa de diseño de acuerdo a los criterios establecidos. Se asigna un factor de calificación a cada solución, en función de qué tan bien esa solución satisface el criterio dado. El factor de calificación está en una escala de 0 a 10, donde 10 representa una solución que mejor satisface el criterio dado. Para realizar una evaluación precisa, necesita la mayor cantidad de información posible. Desafortunadamente, los ingenieros rara vez tienen suficiente información para hacer una evaluación "perfecta". Si ha realizado correctamente la fase de análisis del proceso de diseño, esos resultados pueden proporcionar una base para la evaluación. Los modelos de computadora y los prototipos también pueden proporcionar información valiosa para ayudar en la fase de decisión. En la mayoría de los casos, es necesario utilizar el criterio de ingeniería y la decisión es subjetiva. El siguiente ejemplo ilustra el uso de una matriz de decisión para decidir el mejor diseño alternativo para una trituradora de latas.
Ejemplo: Trituradora de latas de aluminio
Se pide a los estudiantes que diseñen un dispositivo simple para aplastar latas de aluminio. Un equipo de diseño de estudiantes propone cuatro soluciones al problema. Desarrollan seis criterios que son importantes para un diseño exitoso. El equipo de estudiantes está de acuerdo en que los criterios de diseño más importantes (o atributos deseables) y los pesos asignados son:
• Seguridad: 30 por ciento (30 puntos)
• Facilidad de uso: 20 por ciento
(20 puntos) • Portabilidad: 20 por ciento (20 puntos)
• Durabilidad y resistencia: 10 por ciento (10 puntos)
• Uso de piezas estándar: 10 por ciento (10 puntos)
• Costo: 10 por ciento (10 puntos)
Este equipo también propone cuatro soluciones alternativas a este problema, que se ilustran en la siguiente figura. Son
1. Una trituradora accionada por resorte
2. Un dispositivo operado con el pie
3. Una trituradora de peso muerto impulsada por gravedad
4. Una trituradora de brazo de palanca operada por brazo
Bocetos de 4 alternativas para una trituradora de latas de aluminio
Después de analizar cada solución según los seis criterios, el equipo evalúa cada alternativa de diseño. Después de asignar un factor de calificación a cada alternativa de diseño para cada uno de los criterios especificados, el equipo multiplica el factor de calificación por el factor de valor. El producto de los factores de valor y calificación se resume en la columna para cada alternativa de diseño. La suma total en la parte inferior de cada columna determina la mejor alternativa de diseño. Los resultados de esta matriz de decisión se ilustran en la siguiente tabla.
Aunque la calificación de cada diseño según los seis criterios establecidos es subjetiva, el factor de calificación para cada alternativa de diseño se asigna según el consenso del equipo de diseño. Los resultados de un análisis se utilizan para evaluar y calificar cada diseño. El factor de calificación R se asigna de acuerdo con la siguiente escala:
• Excelente 9 - 10
• Bueno 7 - 8
• Regular 5 - 6
• Malo 3 - 4
• Insatisfactorio 0 - 2
El diseño 4 fue elegido como el mejor diseño en gran parte debido a la calificación asignada para la seguridad, criterio 1. El equipo consideró que las posibilidades de que se produjeran lesiones humanas eran insignificantes con este diseño. Dado que la seguridad es el factor más importante (30% del peso total), la alta calificación de seguridad para el diseño 4 le otorga la puntuación general más alta (9 x 30 o 270).
5. IMPLEMENTAR Y PROBAR LA SOLUCIÓN 
La fase final del proceso de diseño es la implementación, que se refiere a probar, construir y fabricar la solución al problema de diseño. Debe considerar varios métodos de implementación, como creación de prototipos e ingeniería concurrente, así como las diversas actividades que ocurren durante la implementación, como documentar la solución de diseño y solicitar patentes.
Creación de prototipos. La primera etapa de prueba e implementación de un nuevo producto, denominada prototipado, consiste en construir un prototipo del producto, la primera producción completamente operativa de la solución de diseño completa. Un prototipo no está completamente probado y puede no funcionar o rendir como se esperaba. El propósito del prototipo es probar la solución de diseño en condiciones reales. Por ejemplo, un nuevo diseño de avión se probaría primero como modelo a escala en un túnel de viento. Las pruebas en el túnel de viento generarían información que se utilizará en la construcción de un prototipo de tamaño real del avión. Luego, los pilotos de pruebas hacen volar el prototipo ampliamente en condiciones reales. Solo después de realizar pruebas en todas las condiciones operativas esperadas e inusuales, los prototipos podrían ponerse en producción completa.
Proceso de ingeniería secuencial tradicional .
Las prácticas de diseño tradicionales son principalmente seriales o secuenciales: cada paso del proceso se completa en orden o secuencia sólo después de que se hayan completado los pasos anteriores. La implementación del diseño ocurre después de que se crea un prototipo o modelo a partir de dibujos de ingeniería. Un maquinista que trabaja a partir de los dibujos de ingeniería generados por un dibujante o un ingeniero, fabrica el prototipo. Solo después de crear el prototipo del diseño, el ingeniero descubriría que un agujero era demasiado pequeño, que las piezas no encajaban correctamente o que un mango estaba fuera de lugar. Habría que rediseñar la pieza y completar el proceso hasta llegar a una solución satisfactoria. [6], [7], [8], [9], [10], [11]
En el clima de fabricación competitivo de la década de 1990, la práctica del diseño en serie tradicional resultó inadecuada. En cuestión de meses, un fabricante puede descubrir que factores como los mercados, los precios de los materiales y la tecnología, así como las regulaciones gubernamentales y las leyes fiscales, pueden haber cambiado. Este entorno competitivo requería que una empresa diseñara productos de alta calidad más rápido, mejor y a un costo menor que sus competidores. Una solución al paradigma de diseño tradicional fue la ingeniería concurrente. [11].
La ingeniería concurrente es la capacidad de implementar diseño y análisis paralelos en los que las cuestiones de seguridad, fabricación, capacidad de servicio, comercialización y cumplimiento se consideran en forma temprana y durante el proceso. Sin embargo, la ingeniería concurrente es posible mediante la aplicación de software moderno de diseño asistido por computadora (CAD), análisis y fabricación. Un diseñador comienza con una idea para un nuevo producto en el que se consideran los factores anteriores y utiliza software CAD para crear un diseño preliminar. Con el software adecuado, también se puede analizar el diseño preliminar para determinar su funcionalidad a medida que se crea el diseño. Utilizando los resultados de este análisis, el diseñador realiza las modificaciones necesarias y vuelve a analizar el modelo informático. Un ingeniero que diseña un cuadro de bicicleta, por ejemplo, utilizaría ingeniería concurrente para minimizar el peso y maximizar las cargas soportadas en un nuevo diseño de cuadro. El ingeniero primero crearía un diseño y modelaría el comportamiento físico del marco en la computadora antes de fabricar realmente el marco.
La siguiente etapa de la ingeniería concurrente se denomina creación rápida de prototipos o, en ocasiones, "del arte a la pieza". Aquí, el modelo informático tridimensional del diseño terminado se utiliza con un software de fabricación asistida por computadora (CAM) para impulsar la maquinaria adecuada para crear físicamente la pieza. Por lo tanto, todo el ciclo de diseño es prácticamente sin papel.
Los ingenieros pueden pasar del diseño al prototipo en cuestión de días, en lugar de semanas o meses como sucedía con las prácticas de diseño en serie de épocas anteriores. Dado que el diseño es un proceso iterativo, la ingeniería concurrente acorta significativamente el tiempo entre iteraciones. Por tanto, un producto puede llegar al mercado mucho más rápido, a un coste menor y con una calidad superior.
Documentación. Una de las actividades más importantes en el diseño es documentar tu trabajo, comunicando claramente la solución a tu problema de diseño para que alguien más pueda entender lo que has creado. Generalmente esto consiste en un informe de diseño o técnico.
Comunicar la solución a un problema de diseño a través del lenguaje, tanto escrito como hablado, es una parte vital de la fase de implementación. Muchas de las personas con las que usted se comunicará no tienen formación ni competencia técnica. Pueden ser el público en general, funcionarios gubernamentales o líderes empresariales. Los ingenieros exitosos deben poseer más que habilidades técnicas. La capacidad de comunicar y vender una solución de diseño a otros también es una habilidad fundamental.
Puede utilizar gráficos, esquemas eléctricos, esquemas mecánicos, esquemas electrónicos, listas de programación de dispositivos, tablas y otros materiales visuales para resumir el proceso de solución y presentar su trabajo a otros. A menudo se utilizan técnicas multimedia, incluidas presentaciones de Power Point, diapositivas, sonido, vídeo y animación generada por computadora, para comunicar claramente la solución a un problema de diseño.
Solicitud de patentes. Si desarrolla una solución original y novedosa para un problema de diseño, parte de la fase de implementación puede incluir la solicitud de una patente sobre su solución. Una patente no lo protegerá de que otra persona copie su solución, pero le otorga derechos específicos para hacer y vender su diseño durante un período específico. Una patente es un acuerdo hecho entre usted, el diseñador o inventor, y los gobiernos. A través de un documento escrito usted se compromete a hacer públicos todos los detalles y la tecnología de su invención. Usted acepta proporcionar una divulgación de invención, que proporciona suficientes detalles para permitir que cualquier persona construya un modelo de trabajo de su invención. La mayoría de las grandes bibliotecas ahora tienen archivosde patentes emitidas, que están disponibles para que cualquiera las vea. Estos pueden ser una buena fuente de ideas para soluciones de diseño de ingeniería. A cambio de hacer pública su invención o solución de diseño, la Oficina de Patentes de los Estados Unidos le otorga el derecho exclusivo de su invención por un período de tiempo específico.
Obtener una patente no es un proceso trivial y puede llevar mucho tiempo, costando cientos o incluso miles de dólares. Antes de considerar una patente, debe tener una comprensión general de los requisitos de patente y lo que se puede patentar. Las ideas por sí mismas no pueden ser patentadas. Para obtener una patente, debe demostrar que su idea se puede aplicar para produción "proceso, máquina, fabricación o composición de materia nueva y útil, o cualquier mejora nueva y útil de la misma". Estas categorías incluyen casi todo lo hecho por personas y los procesos para hacerlos.
La mayoría de los problemas de diseño de ingeniería caen en las categorías patentables de patentes de utilidad o patentes de diseño. Todos los dispositivos mecánicos y eléctricos entran en la categoría de patente de utilidad, que se otorga por 20 años. Al final del período de patente, su protección expira, y cualquiera puede copiar, fabricar y vender su invención sin darle crédito o pago. Una patente de diseño se concede para proteger el estilo o las características ornamentales de un diseño. Una patente de diseño solo se otorga por la apariencia de un artículo, no por cómo funciona o se hace. Por ejemplo, si inventa un teléfono que parece un zapato, puede solicitar una patente de diseño. La patente de diseño se otorgaría sobre la apariencia del teléfono , no sobre el funcionamiento electrónico y mecánico del teléfono. Las patentes de diseño se otorgan por 3-1/2, 7 o 14 años, dependiendo de la tarifa de patente pagada. Las tarifas oscilan entre $ 200 y $ 600.
Las patentes solo se otorgan al inventor de un dispositivo. Sin embargo, el inventor puede ceder los derechos de la patente a una parte. Si desarrolla una invención mientras trabaja como ingeniero para una empresa, probablemente se le pedirá que asigne los derechos de patente de esa invención a su empleador.
Una vez que se concede una patente, no hay garantía de que otra persona no intente copiar la invención. La Oficina de Patentes de los Estados Unidos no hace valer los derechos de patente. Es responsabilidad del titular de la patente o de un abogado de patentes vigilar la patente y asegurarse de que nadie más la copie mientras esté vigente. Dado que una patente hace pública toda la información sobre su diseño, algunas personas optan por no buscar una patente, sino por mantener en secreto los detalles de la invención. Si nadie más aprende cómo funciona la invención, tendrá protección hasta que otro inventor lo descubra. Por ejemplo, las fórmulas para Coca-Cola y Silly
La masilla nunca ha sido patentada, y los secretos solo son conocidos por funcionarios seleccionados de la compañía .
Para solicitar una patente, debe preparar e incluir los siguientes elementos:
Un documento escrito que describa claramente su invención y que indique que usted es el inventor original. Se debe proporcionar suficiente información para que otra persona pueda hacer su invención a partir de la información que usted proporcione. También debe hacer declaraciones sobre su información que describan las características que lo distinguen del material ya patentable.
Dibujos de ingeniería que siguen el formato documentado en Guide for Patent Draftsmen, que está disponible en los EE. UU. Oficina de Patentes.
La tasa de presentación. Esta es una tarifa básica de al menos $ 150 que debe acompañar a la solicitud de patente. Si se concede la patente, se le cobrará una tarifa adicional de emisión de patente. Los cargos totales para obtener una patente pueden ser de cientos de dólares.
Una patente se concede sólo después de un extenso proceso de revisión de la Oficina de Patentes de los Estados Unidos. La oficina primero buscará los casi 5 millones de patentes existentes para determinar si su diseño ha sido patentado previamente o infringe una patente existente. Este proceso puede llevar varios años y ser muy costoso. Muchos inventores emplean abogados o agentes de patentes para realizar una búsqueda preliminar de patentes. La mayoría de las grandes bibliotecas tienen registros de todas las patentes presentadas ante la Oficina de Patentes de los Estados Unidos. Esta información también está disponible en una base de datos de CD-ROM en muchas bibliotecas. Puede consultar esta base de datos y leer las solicitudes de patente presentadas bajo la misma categoría de producto que la suya. Esto le dará una buena idea de cómo se escribe una aplicación y podría ayudarlo a mejorar su propio diseño.
Antes de gastar más tiempo y dinero buscando una patente, es una buena idea averiguar si alguien más ya ha patentado su invención.
Pruebas y verificación. Las pruebas y la verificación son partes importantes del proceso de diseño. En todos los pasos del proceso, es posible que su solución potencial sea defectuosa y tenga que hacer una copia de seguridad de un paso anterior para obtener una solución viable. Sin las pruebas adecuadas en todas las etapas del proceso, es posible que cometa errores costosos más adelante.
REFERENCIA
1. Ertas, A., Jones, J. C., The Engineering Design Process, John Wiley and Sons, Nueva York, 1996.
2. Lumsdaine, E., Lumsdaine, M., Shelnutt, J. W., Creative Problem Solving and Engineering Design, McGraw-Hill, Inc., Nueva York, 1999.
3. Sanders, M. S., McCormick, E. J. , Human Factors in Engineering and Design, McGraw-Hill, Inc., Nueva York, 1993.
4. Dym, C. L., Little, P., Engineering Design: A Project-Based Introduction, John Wiley, Nueva York, 1999.
5. Hyman, B., Fundamental of Engineering Design, Prentice Hall, Nueva Jersey, 1998.
6. González-Palacios, M.A.. (2011). Procedimientos de diseño en mecatrónica. Ingeniería, investigación y tecnología, 12(2), 209-222. Recuperado en 04 de febrero de 2023, de http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-77432011000200010&lng=es&tlng=es.
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9. IMPLEMENTACIÓN DE UNA METODOLOGÍA DE DISEÑO MECATRÓNICO CON HERRAMIENTAS MODERNAS DE SIMULACIÓN https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstream/handle/1992/39882/u806617.pdf?sequence=1&isAllowed=y
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Flores Hernández, Diego Alonso
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21. Diseño de ingeniería, Definición del problema, https://www.mcgill.ca/engineeringdesign/step-step-design-process/design-phases-practice/problem-definition
https://sites.google.com/a/igbis.edu.my/grade-10-design/unit-4-bake-a-difference
Interesante descripción del proceso de diseño
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