PLANTEAMIENTO
DE UN PROBLEMA:
“Si echa usted una moneda en una botella vacía y luego
inserta un corcho en el cuello a manera de tapa. ¿Como se podrá sacar la
moneda, sin sacar el corcho o romper la botella?”
CUIDADO: no lo intentes resolver.
Este es el primer error que cometemos cuando tratamos
de resolver un problema.
Lo primero que debemos hacer es entender el problema.
Por supuesto intentar resolverlo es lo que humanamente
sabemos que debemos hacer, mas sin embargo como profesionales e ingenieros,
debemos saber que debemos usar un método para resolverlo, una técnica que nos
conduzca a la conclusión correcta.
Por lo tanto, en este caso lo primero que haremos será
conocer la técnica para resolver problemas, la cual no solamente puede ser
aplicada a la ingeniería, sino también a la vida cotidiana.
Primero conoceremos que es un problema, la definición
del concepto de problema:
|| 4. Disgusto, preocupación.
|| 5. Planteamiento de una situación cuya respuesta desconocida debe
obtenerse a través de métodos científicos.
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1. Objeto de discusión que se trata de resolver por medio de
procedimientos científicos, conociendo ciertos datos con el propósito de
averiguar el modo de obtener un resultado.
A continuación presentamos el procedimiento general
para resolver un problema de ingeniería:
1) FORMULACIÓN DEL PROBLEMA: el problema de que se trate
se define en forma amplia y sin detalle.
2) ANALISIS DEL PROBLEMA: en esta etapa se le define con
todo detalle.
3) BUSQUEDA DE SOLUCIONES: las soluciones alternativas se
reúnen mediante indagación, invención, investigación, etc.
4) DECISIÓN: todas las alternativas se evalúan, comparan
y seleccionan hasta que se obtienen la solución óptima.
5) ESPECIFICACIÓN: la solución elegida se expone por
escrito detalladamente.
A lo largo de este procedimiento se da el proceso de diseño, que abarca las actividades y
eventos que transcurren entre el reconocimiento de un problema y la
especificación de una solución del mismo que sea funcional, económica y
satisfactoria de algún modo.
El
diseño, es el proceso
general mediante el cual el ingeniero aplica sus conocimientos, aptitudes y
puntos de vista a la creación de dispositivos, estructuras y procesos. Por lo
tanto es la actividad primordial de la práctica de la ingeniería. Cualquier
cosa que sea lo que diseñe un ingeniero, ya sea un generador de energía nuclear,
un vehículo submarino, un sistema bélico, una presa, una planta procesadora de
alimentos o un corazón mecánico, realizara ese trabajo mediante el mismo
proceso básico de diseño.
Pero como explicar de forma mas clara y precisa el
concepto de diseño desde el punto de vista del trabajo que realiza un
profesional como lo es un ingeniero.
Para entenderlo mejor acudiremos a las definiciones
del diccionario:
Diseño. (Del it. disegno). m. Traza o delineación de un edificio o de
una figura.
|| 2. Proyecto, plan. Diseño urbanístico.
|| 3. Concepción original de un objeto u obra destinados a la producción
en serie. Diseño gráfico, de modas, industrial.
|| 6. Disposición de manchas, colores o dibujos que caracterizan
exteriormente a diversos animales y plantas
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Con todo lo anterior podemos concluir que desde el
punto de vista de la ingeniería, “diseño” no es sinónimo de “proyecto”,
Diseño es la realización de una idea que se ha
concebido, mediante trazos o bosquejos que se plasman en un papel o en un
formato para que pueda ser visualizado también por terceras personas.
El diseño es una herramienta muy importante en la vida
de un ingeniero, mediante ella podrá expresar sus ideas de una manera mucho mas
clara y precisa, no solamente para darse a entender, sino también para que el
mismo pueda organizar su pensamiento lógico.
1er.
PASO
FORMULACIÓN
DEL PROBLEMA
¿Se intentaría resolver un
problema sin saber en que consiste?
¡Seguramente que no!
Sin embargo, es exactamente
lo que uno está inclinado a hacer y que difícilmente puede conducir a una
resolución afectiva.
Lo
que verdaderamente debe tener sentido es conocer tanto al problema que se trata
resolver como saber si vale la pena resolverlo, antes de emprender la
consideración de los detalles.
También
es conveniente tener la vista panorámica del problema desde el principio,
porque una vez que uno se sumerge en los detalles, es materialmente imposible
tener una amplia perspectiva del problema.
Por
lo tanto los objetos principales de la formulación de un problema son:
A) definir
en términos generales en que consiste.
B) Determinar
si merece nuestra atención
C) Obtener
una buena perspectiva del problema
...
y este es precisamente el momento más oportuno y fácil de hacerlo, con la
“Formulación del problema”.
El
problema puede formularse verbal o esquemáticamente, ya sea en el papel o en la
mente. En muchos casos bastará unas cuantas palabras, aunque lo mas conveniente
y preferible es realizar un esquema aplicando en este caso lo que ya hemos
explicado anteriormente que es la herramienta primordial del ingeniero: el
diseño.
Una
técnica que nos puede ayudar a realizar una buena formulación y sobre todo a
comprender el problema, es la siguiente:
1.-
Establecer nuestro estado”A” al que llamaremos “INICIAL” y nuestro estado “B” o
“FINAL”.
2.-
Esto quiere decir: Que nuestro estado inicial es el punto exacto, motivo el
cual se trata de resolver.
3.-
Por lo tanto nuestro estado final, será el objetivo que perseguiremos, el
resultado que esperamos...
En
otras palabras, ¿En donde estamos y a donde queremos llegar?, ¿Que tenemos, que
queremos obtener?, ¿como esta y como quisiera que estuviera?
ESTADO “A” INICIAL
|
 |
ESTADO “B” FINAL
|
AQUÍ ESTOY
|
AQUÍ
QUIERO LLEGAR
|
|
ESTO TENGO
|
ESTO
QUIERO OBTENER
|
|
ASI ESTA
|
ASI QUIERO
QUE ESTE
|
|
Es
importante que sepamos establecer nuestro estado inicial y sobre todo el final,
ya que dependiendo de estos puntos se va a determinar la amplitud del problema,
y esta a su vez va a determinar la complejidad.
Nuestro
problema será complicado o sencillo de resolver dependiendo de la amplitud del
problema, y no me estoy refiriendo a la amplitud física que le demos en el
papel, sino a los objetivos que nos tracemos.
Por
ejemplo hablemos de ustedes mismos: sus objetivos como estudiantes son los de
llegar a ser Ingenieros, ¿pasantes o titulados?
He
ahí dos situaciones diferentes, que implican dos objetivos diferentes y por lo
tanto dificultades diferentes.
Sin
embargo el objetivo de ser ingeniero, es un objetivo a largo plazo, lo cual resultaría
en la conclusión del problema, que a fin de cuentas seria la suma de muchos
objetivos a corto plazo, como por ejemplo, la principal preocupación en este
momento de ser estudiantes del primer semestre de la carrera de ingeniería
seria la de aprobar todas sus materias y llegar a ser estudiante del segundo
semestre de la carrera de ingeniería. No podemos preocuparnos en ser ingenieros
cuando aun no hemos ni siquiera aprobado el primer semestre.
Esto
nos da a entender que podemos tener varios objetivos para resolver un problema,
y que estos objetivos marcarán la amplitud del problema y por la tanto la
dificultad para resolverlo.
Raramente
se le presenta el verdadero problema al ingeniero, más bien él mismo debe
determinar en que consiste, analizarlo y establecer lo que tiene prioridad y lo
que vale la pena resolver. Esto suele ser difícil porque su naturaleza a menudo
es cubierta por mucha información sin importancia, por las formas tradicionales
y desventajosas de considerar un problema que nos dan soluciones que se emplean
corrientemente y por opiniones que originan confusión.
Por todo esto es muy importante realizar una buena
formulación del problema, y de hacerlo bien dependerá resolver adecuadamente el problema.
2º.
PASO
ANÁLISIS
DEL PROBLEMA
En esta etapa no se trata simplemente de identificar
los estados A y B. Como sucedió en la formulación del problema, es necesario
saber más acerca de la entrada y salida. Por lo tanto durante esta etapa del
proceso de diseño se determina las características cuantitativas y cualitativas
de los estados A y B.
Los límites del grado en que pueden fluctuar los
estados A y B, se denominan variables de entrada o de salida.
ESTADO “A” INICIAL
|
|
ESTADO “B” FINAL
|
VARIABLES
DE ENTRADA
|
VARIABLES
DE SALIDA
|
|
CARACTERISTICAS
CUALITATIVAS Y CUANTITATIVAS
|
CARACTERISTICAS
CUALITATIVAS Y CUANTITATIVAS
|
Es necesario establecer en esta etapa, la restricciones a las cuales se tienen
que sujetar nuestras soluciones. Una restricción
es una característica de una solución que se fija previamente por una decisión,
por la naturaleza, por requisitos legales o por cualquier otra disposición que tenga que cumplir el solucionador del
problema, por ejemplo: “la máquina no puede
tener un tamaño mayor de... ;” o, “Debe
funcionar solamente con corriente alterna”; o también, “para uso exclusivo del sector salud”.
Sería ingenuo suponer que todas las restricciones, son
decisiones óptimas que deben aceptarse a ciegas. La mayor parte de decisiones
hechas por ejecutivo, ingenieros y otros, son suboptimas en cierto grado. Esto
resulta de elementos de azar relativos a la búsqueda de posibles caminos de
acción, es decir:
- Del
tiempo relativamente corto disponible para tomar decisiones,
- Del
papel predomínate que desempeña el criterio u opinión personal en la toma
de decisiones de la vida real,
- De
las muchas implicaciones y consecuencias futuras que son impredecibles,
- Del
grado en que se subdividen generalmente los problemas y se atacan
como subproblemas relativamente
independiente y
- Del
hecho de que pocas decisiones se hacen sobre una base totalmente objetiva.
RESTRICCIONES FICTICIAS
La mayor parte de las restricciones ficticias no son
decisiones explícitas para destacar ciertas posibilidades sino de que el
solucionados del problema actúa automáticamente como si algunas alternativas
haya de ser excluidas.
Las soluciones alternativas, de un problema difieren
en muchos aspectos. Las formas en que pueden diferir las soluciones de un
problema se llaman” VARIABLES DE SOLUCION”. La solución final de un problema
consiste en un valor especificado para cada una de tales variables: un cierto
tamaño, una determinada forma etc.
El objeto no es conocer todas las formas de
restricción, sino darse cuenta de cuales son las formas de las que no hay
restricción alguna, y posteriormente aprovechar esta libertad en la búsqueda de
soluciones.
Es por ello que las restricciones van a ser
consideradas como cuantitativas, es decir, por lo general van a estar sujetas a
una cantidad o un valor exacto que no implica mayor variabilidad.
CRITERIOS
Los criterios que se utilizaran para seleccionar el
mejor diseño se deben de identificar durante el análisis del problema.
Realmente los criterios cambian muy poco de problema a problema;
- la
facilidad de construcción o fabricación,
- la
seguridad
- el
costo, en referencia a la economía (barato o caro)
- la
confiabilidad,
- la
facilidad de mantenimiento o conservación
- la bonito, la
simple, lo cómodo, la firmeza, la tranquilidad,
- cualquier
otro semejante, se aplica en casi todos los casos.
Lo que sí cambia significativamente es la importancia
relativa de cada uno de estos criterios, de ahí que se les llame criterios,
porque estos van a cambiar de persona a persona, ya que los criterios son
juicios que se hacen con un discernimiento personal y como es sabido cada
persona tiene un concepto diferente con respecto a ciertos juicios de acuerdo a
su criterio.
Los criterios son cualidades, y estas cualidades por
lo general no se pueden medir, no se les puede aplicar un valor exacto. Como
medir la facilidad, la belleza, la seguridad, puesto que mientras que para una
persona algo puede ser fácil, para otra puede ser difícil, para alguien algo
puede ser bello, pero para otros puede ser imperfecto.
Para concluir este paso, recalcamos que los criterios y las restricciones son la base
fundamental de esta etapa y que además nos van a servir para poder realizar
los siguientes paso de esta metodología.
3er.
PASO
BÚSQUEDA
DE SOLUCIONES
Probablemente se le ocurrirán soluciones a medida que
define un problema, pero como solo subproducto y no como el objeto de sus
esfuerzos. En esta fase, se buscan activamente las soluciones posibles y uno se
lanza a lo que es una verdadera búsqueda o investigación, en la mente, en la
literatura técnica y científica y en el mundo que nos rodea. El buscar
soluciones es un proceso relativamente directo, que consiste en explorar
nuestra memoria, consultar libros, informes técnicos y aplicar practicas
existentes. Pero hay una segunda gran fuente de soluciones: las propias ideas,
que son productos del proceso mental llamado invención.
Desafortunadamente, el inventar soluciones no es un
procedimiento tan directo y controlable como el de buscar las soluciones hechas:
lo anterior puede reconocerse en nuestra propia experiencia sobre resolución de
problemas; las ideas no se presentan de inmediato cuando uno las desea.
En consecuencia vale la pena dedicar especial atención
a mejorar la capacidad inventiva de cada uno.
La inventiva es la facultad de una persona para
inventar o idear soluciones valiosas. La inventiva depende de su actitud
mental, sus conocimientos, el esfuerzo que desarrolla, el método que emplee en
la búsqueda de ideas y de sus capacidades y aptitudes (cualidades heredadas que
influyen en la inventiva). Obsérvese que uno mismo controla cuatro de estos
cinco factores determinantes; por lo tanto, esta dentro de nuestras facultades
el mejorar nuestra capacidad inventiva.
TERMINACIÓN PREMATURA DE LA BÚSQUEDA DE
SOLUCIONES.
Hay una tendencia a suspender la búsqueda de
soluciones antes de que sea necesario o deseable hacerlo. Lo anterior es
probable que suceda si prematuramente se encarga uno de los detalles o de la
evaluación de las soluciones.
En la ingeniería hay una enorme necesidad de
pensadores mas originales (y en todos los campos también). Hay demasiadas,
soluciones que son el producto de manuales o de prácticas tradicionales que no
tienen más virtud que su longevidad. Muy pocas soluciones provienen de un
pensamiento verdaderamente original. La inercia que se perpetúe una multitud de
soluciones deficientes en el mundo que nos rodea, dejando grandes oportunidades
para el solucionador de problemas que confía intensamente en su propia
inventiva.
4º
PASO
FASE
DE DECISIÓN
En la fase de búsqueda se amplia el número y variedad
de las soluciones posible. Lo que se necesita ahora es un procedimiento de
eliminación que reduzca estas alternativas ala solución preferible.
Inicialmente las soluciones elegibles se expresa solo
en términos generales, quizá con palabras o dibujo. Después de que hayan sido
eliminadas las alternativas obviamente diferentes o de inferior calidad, con
frecuencia por procedimiento de evaluación relativamente rápidas. Este proceso
de depuración en varias etapas continuara hasta que surja la solución
preferible. A medida que se avanza se evalúan diferentes combinaciones de
soluciones parciales para determinar la optima.
5º.
PASO
ESPECIFICACIÓN
DE UNA SOLUCIÓN
Los datos de entrada a esta fase son la solución
elegida, parte de ella en forma de dibujo apuntes, cálculos, y gran parte de
ellas en la cabeza del proyectista.
Además de ser incompleta, este material esta
desorganizado y difícilmente en condiciones de poder ser presentado a los jefes
y clientes.
Falta describir con los detalles suficientes los
atributos físicos y las características del funcionamiento de la solución
propuesta, de manera que las personas que deben aprobarlas, los encargados de
su construcción y quienes la manejan conservaran, pueden desempeñar
satisfactoriamente sus funciones. El hecho de que alguien distinto de nosotros
por lo general construya, opere y cuide nuestras obras, hace que adquiera
especial importancia la presentación cuidadosa por escrito y la comunicación
exacta de ella.
Los datos de salida de esta fase consisten usualmente
de dibujos del proyecto, un informe escrito y, posiblemente un modelo físico.
Los primeros de estos medios de comunicación que se llaman a menudo “los
planos” simplemente, son dibujos de la solución cuidadosamente, realizados,
detallados y acotados.
El segundo medio, el informe técnico, suele ser un
documento bastante formal que describe la propuesta con palabras, diagramas y
croquis. Este informe también describe el funcionamiento de solución y
proporciona una solución cabal de ella. Es por medio de estos informes como la
aptitud expresarse se manifiesta a la gente que queremos impresionar
favorablemente.
A veces se completaran los planos y el informe con un
modelo físico. Este es un medio de comunicación efectiva y de gran ayuda para
favorecer la aceptación de la propuesta por nuestros superiores, clientes y el
público.
El trabajo de un ingeniero rara vez termina al
especificar una solución; su responsabilidad se extiende ordinariamente hasta
la obtención de la aceptación de su diseño, la vigilancia de la instalación o
construcción y de su uso inicial, la observación y evaluación del mismo durante
su funcionamiento y la decisión (o bien la ayuda para tal decisión) de cuando sea
aconsejable un nuevo diseño. Estas funciones completan el ciclo.
¡ AHORA SÍ ¡
LUZ VERDE¡¡
YA ESTARÁS PREPARADO PARA RESOLVER ESTE PROBLEMA
PUES AHORA LO VAMOS A VER...
Planteamiento:
------“Si arroja usted una moneda dentro de una
botella vacía y luego inserta un corcho en el cuello de la mencionada botella a
manera de tapa”-----,
Pregunta:
¿Cómo puedo sacar la moneda, sin sacar el corcho o
romper la botella?
1) FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.
ESTADO “A” INICIAL
|
ESTADO “B” FINAL
|
|
Botella tapada con un
corcho y una moneda adentro de la botella
|
1ª. Variable .
|
|
 |
La moneda fuera de la botella
|
|
2ª. Variable .
|
||
Botella intacta con el corcho sin sacar y la moneda fuera
de la botella
|
POR LO TANTO
|
|
2) ANÁLISIS DEL PROBLEMA.
DATOS:
1.-
una botella de “X” tamaño, vacía.
2.- botella de vidrio transparente
3.- una moneda de “X” tamaño y denominación.
4.- un corcho que sirve de tapa a la botella e impide
que salga la moneda.
Podríamos incluir dentro de nuestro cuadro de datos,
algunos aspectos como, de que marca es la botella, si la botella esta sobre una
mesa o en el suelo, si estamos en un cuarto o al aíre libre, etc., siempre y
cuando, consideremos que estos datos adicionales nos ayudarán a resolver el
problema, aunque esto se maneja con criterio, es recomendable que se establezca
la mayor cantidad de datos.
Continuemos con nuestro análisis...
RESTRICCIONES:
- no
se puede romper la botella
- no
se puede sacar el corcho
Estos dos puntos esta especificado en el planteamiento
del problema.
¿existe alguna otra restricción?
CRITERIOS:
- facilidad
- rapidez
- que
sea barato ($)
Estos criterios son los que he decidido contemplar en
la resolución de este problema. ¿tu tienes algún otro?
 |
3) BUSQUEDA DE SOLUCIONES.
RECUERDA QUE NO HAY QUE LIMITARSE A UNAS CUANTAS
SOLUCIONES, MIENTRAS MAS, MEJOR. TRATA DE BUSCAR OTRAS PARA ACOMPLETAR UNA
CANTIDAD RAZONABLE.
SOLUCION 1
|
ROMPER LA BOTELLA
|
SOLUCION 2
|
SACAR EL CORCHO
|
SOLUCION 3
|
ABRIR UN HUECO AL CORCHO
|
SOLUCION 4
|
DESPEGAR LA BOTELLA
|
SOLUCION 5
|
TELETRANSPORTARLA
|
SOLUCION 6
|
|
SOLUCION 7
|
|
SOLUCION 8
|
|
SOLUCION 9
|
|
SOLUCION 10
|
|
SOLUCION 11
|
|
SOLUCION 12
|
|
AHORA
PASEMOS AL ANALISIS DE LAS SOLUCIONES :
1) ANÁLISIS DE LAS SOLUCIONES
APLIQUEMOS PRIMERO UN ANALISIS A LAS RESTRICCIONES, YA
QUE ESTAS SUELEN SER LAS QUE NOS VAN A DAR LA
PAUTA PARA
1) no se puede romper la botella
2) no se puede sacar el corcho
SOLUCIONES
|
RESTRICCIONES
|
||
1
|
2
|
||
SOLUCION 1
|
ROMPER LA BOTELLA
|
x
|
 |
SOLUCION 2
|
SACAR EL CORCHO
|
|
x
|
SOLUCION 3
|
ABRIR UN HUECO AL CORCHO
|
|
|
SOLUCION 4
|
DESPEGAR LA BOTELLA
|
|
|
SOLUCION 5
|
TELETRANSPORTARLA
|
|
|
SOLUCION 6
|
|||
SOLUCION 7
|
|||
SOLUCION 8
|
|||
SOLUCION 9
|
|||
SOLUCION 10
|
|||
SOLUCION 11
|
|||
SOLUCION 12
|
|||
A reserva de las soluciones que tu hayas encontrado y
ahora este analizando, podemos decir que solamente las soluciones 3, 4, y 5
pasaron este análisis,. Ya que no tienen restricción alguna.
Ahora vamos a realizar el análisis de las soluciones
que si pasaron esta primera prueba y apliquémosle los criterios.
En este caso debemos otorgarle prioridades a nuestros
criterios, es decir, ¿cual de estos tres criterios le vamos a dar mas
importancia? Por lo general siempre pensamos en una solución fácil, por lo
tanto a esta le daremos mayor prioridad, en segundo lugar pondremos a la
rapidez y en tercer lugar que sea barata.
Para poder realizar este análisis le daremos valores a
nuestros criterios para que de esta manera saquemos conclusiones.
CRITERIOS
|
PUNTOS
|
||
facilidad
|
+ FACIL 3
|
- FACIL 2
|
DIFICIL 1
|
rapidez
|
+ RAPIDO 3
|
- RAPIDO 2
|
LENTO 1
|
que sea barato ($)
|
+ BARATO 3
|
- BARATO 2
|
CARO 1
|
SOLUCIONES
|
CRITERIOS
|
TOTAL DE PUNTOS
|
|||
FACIL
|
RAPIDO
|
BARATO
|
|||
SOLUCION 3
|
ABRIR UN HUECO AL CORCHO
|
3
|
3
|
3
|
9
|
SOLUCION 4
|
DESPEGAR LA BOTELLA
|
2
|
2
|
1
|
5
|
SOLUCION 5
|
TELETRANSPORTARLA
|
1
|
3
|
1
|
5
|
SOLUCION 6
|
|||||
SOLUCION 7
|
|||||
SOLUCION 8
|
|||||
SOLUCION 9
|
|||||
SOLUCION 10
|
|||||
SOLUCION 11
|
|||||
SOLUCION 12
|
|||||
¿Podrá haber alguna otra manera de hacer este análisis?,
Por su puesto que si!, es más pueden existir todas las formas posibles que tu
concibas.
Otro método, podría ser que analizaras previamente tus
criterios para saber cual o cuales son los que merecen que tu les des prioridad
y de esta manera sepas que criterio es más importante que los otros, inclusive
les podrías dar valores para que puedas sacar puntuaciones de cuales de cuales
si cumplen con los principales criterios y sumes las puntuaciones y obtengas la
o las mejores soluciones.
ESPECIFICACIÓN
DE LA SOLUCIÓN.
En
este caso particular de este problema, hemos obtenido dos soluciones, una que
se refiere a teletransportarla, suponemos que esta sería por medios mentales y
no por medios mecánicos o electrónicos, pero lo que si sabemos es que aunque
esto en la actualidad no es posible, ya que el grado de desarrollo cerebral que
presenta el ser humano no llega aun a tal perfección.
La
otra solución, es la de abrir un hueco al corcho, aunque la calificamos como
difícil y lenta en el proceso, si presenta un grado mucho mayor de rapidez y
facilidad que la primera solución, a reserva de que también es económica y si a
esto le añadimos que si se puede realizar físicamente y en la actualidad, pues
finalizaríamos diciendo que esta es la mejor solución.
Ahora
bien, si no esta conforme con esta solución, pues simplemente ahí esta el
planteamiento del problema, ponte a pensar un poco y te darás cuenta de que la
solución es más fácil de la que crees, y que siempre habrá miles de soluciones
para un problema, pero solo una que cumpla con todos los requisitos que
nosotros mismo establecemos.
Pues
bien, ¡adelante! Que es todo tuyo el problema.
Nos
vemos en el salón de clases.
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