Cómo lo hace la ingeniería. El método ingenieril

Introducción 

 En el capítulo anterior se estableció que el ingeniero soluciona problemas para beneficio de la humanidad. Sin embargo, a diferencia del científico el ingeniero no es libre para seleccionar el problema que le interesa, debe resolver los problemas como resulten y su solución debe satisfacer requerimientos que muchas veces están en conflicto. Generalmente la eficiencia cuesta dinero; la seguridad aumenta la complejidad; la mejora del rendimiento incrementa el peso. La solución ingenieril es la solución óptima, el resultado final, que teniendo en cuenta todos los factores es la más deseable. Puede ser la más confiable dentro de un límite de peso permisible, la más simple que satisfaga ciertos requerimientos, o la más eficiente para un costo dado. Además, en muchos problemas de ingeniería el costo social es significativo[1].

Sabemos del avance que significó la incorporación de la ciencia a la ingeniería en el siglo XVIII, lo cual llevó al desarrollo del método ingenieril para resolver los problemas y que, aunque tiene una relación con el método científico, difiere de él. El llamado método científico, en general, parte de la proposición de hipótesis, las cuales se comprueban mediante observación, experimentación y otros procesos, seguida por análisis de resultados y la formulación de teorías o leyes. Por su lado el método ingenieril se fundamenta en el aprendizaje y el pensamiento creativo y se basa en la detección de necesidades, diseño de productos, implantación del diseño y evaluación de resultados; considerando una definición amplia de los conceptos diseño y producto que puede incluir por ejemplo «diseño de la planeación estratégica» o de «la política de talento humano.» Este capítulo se centra en la explicación de cómo hace las cosas la ingeniería, es decir en establecer qué es el método ingenieril.

Definición del método ingenieril

De una manera muy general el método ingenieril es una actividad de toma de decisiones –contra las limitaciones físicas, económicas, sociales y políticas– para desarrollar materiales, productos o procesos que satisfagan una necesidad. Evidentemente el método ingenieril es muy diferente del trabajo científico. La motivación básica tras esta última actividad es la curiosidad intelectual del científico, mientras que el ingeniero trabaja impulsado por la identificación de una necesidad. El cientí- fico se desenvuelve en un ambiente en el cual el tiempo y el dinero no son consideraciones primarias, mientras que la actividad del ingeniero está constreñida por muchos factores, incluyendo el tiempo, el dinero y otros recursos. El científico busca el reconocimiento y validación de sus pares, en tanto que el resultado del método ingenieril está siempre sometido a una aceptación dispersa por una parte relevante de la sociedad.

Hay otras diferencias entre los problemas científicos e ingenieriles, lo más difícil de estos últimos es que son abiertos y mal estructurados. Al contrario de los problemas científicos, hay muchas soluciones posibles, e incluso aceptables, para aquellos. Aunque ninguna de esas soluciones se puede decir que sea correcta desde el punto de vista científico estricto sólo una de las posibles se constituye en la mejor solución. Más aún, los problemas de ingeniería normalmente no se pueden resolver aplicando rutinariamente las ecuaciones matemáticas de una manera estructurada.

 En vez de ello, el método ingenieril es de naturaleza iterativa, o sea que la única manera de lograr un diseño mejorado es mediante la iteración. Este proceso requiere la adquisición de una amplia base de datos, y la solución se construye sobre varias decisiones que deben tomarse en varios niveles (naturaleza acumulativa del diseño) [2]

 Más aún, una solución técnica puede que no sea suficiente. Cuestiones como el costo, la seguridad, la estética, las preferencias del mercado, las normas y códigos no pueden ignorarse y pueden llegar a ser factores determinantes. Y, como ya se anotó, las soluciones ingenieriles siempre están sometidas a constricciones físicas, económicas, sociales y políticas.

-  Desde otro punto de vista, el método ingenieril se define como una estrategia para producir el mejor cambio, con los recursos disponibles, en una situación deficientemente entendida o incierta.

 Este enfoque heurístico, propuesto por muchos autores, ha sido ampliamente preconizado por Koen, quien afirma que el método ingenieril consiste en el uso de heurismos para producir el mejor cambio, con los recursos disponibles, en una situación deficientemente entendida. Es decir, que el método ingenieril es el uso de heurismos de ingeniería [3].

“Un heurismo es cualquier noción que proporcione una ayuda o dirección plausible en la solución del problema, pero que en el análisis final es injustificada, sin posibilidad de justificación, y falible. Es una guía para descubrir y revelar.”

Se indica que no es difícil hallar ejemplos de heurismos, que varían desde la decisión de oído, o a ojo, hasta las nociones más complejas sobre cómo debe resolverse un problema. Koen ha dado varios ejemplos de heurismos ingenieriles que son particularmente relevantes y se pueden usar inclusive para enseñar el método ingenieril:

Haga pequeños cambios en el estado del arte. „ 

Fortalezca el eslabón más débil

Use la retroalimentación en el diseño 

Distribuya los recursos mientras el costo de no saber sea mayor que el costo de hallar. 

En la definición de Koen, la heurística sugiere cómo debe el ingeniero distribuir los recursos, minimizar los riesgos y diseñar un producto. Más aún, la heurística asume la responsabilidad de que la experiencia ingenieril no se pase por alto cuando se generalizan herramientas para solucionar un problema. Se dice que la heurística proporciona medios para hacer chequeos cruzados y puede servir para evaluar resultados obtenidos con aproximaciones más complejas, como las que se logran con el uso del computador.

Así pues el método ingenieril pretende construir un modelo con leyes parciales aplicables a la situación específica que se enfrenta.

4.3 Los pasos del método ingenieril

Para recordar los pasos del método simplificado de la ingeniería se recomienda tener presentes las siglas DAMES (DAMAS en Inglés) que significan:

D = Definir el problema 

A = Analizar 

M = Meditar 

E = Evaluar alternativas
S = Señalar la solución

Desglosando este método de una manera más amplia, un ingeniero usa el siguiente esquema de trabajo: 

a. Parte de una necesidad e identifica el problema 

b. Determina especificaciones 

c. Hace un estudio de factibilidad d. Realiza una búsqueda de información 

e. Desarrolla conceptos alternos de diseño f. Selecciona el diseño más promisorio g. Implementa un modelo matemático o físico 

h. Determina la relación entre las dimensiones y los materiales del producto 

i. Optimiza el diseño 

j. Evalúa el diseño optimizado, mediante análisis minuciosos del modelo matemático o por ensayo de los modelos físicos 

k. Comunica las decisiones de diseño al personal de producción 

l. Controla la producción m. Interviene en las ventas y el servicio n. Analiza las fallas y retroalimenta el diseño y la fabricación 

Hagamos una breve revisión de lo que cada uno de estos conceptos significan [4]. 

 4.4 Partir de una necesidad. Definir ampliamente el problema 

Esto implica decidir entre múltiples soluciones posibles la que consideramos más apropiada, después de realizar una amplia definición de lo que intentamos solucionar, esto incluye el recabar el mayor número de datos posibles. Es común el error de no poner suficiente atención a la recopilación de datos, lo que lleva a adoptar soluciones incorrectas.  (---------------------------------------------------------------------)

REFERENCIAS

1. “Engineering”, Encyclopaedia Britannica, Multimedia Edition, 1998.

2. Dieter, George Ellwood, Engineering design: a materials and processing approach, McGraw-Hill, New York, 1991.

3. Koen, Billy Vughn, El método de ingeniería, U. del Valle – ACOFI, Bogotá, 2000.

4. Wright, Paul H., Introducción a la ingeniería, Addison Wesley, Wilmington, Del., 1994.

5. Krick, E.V., Introducción a la ingeniería y al diseño en la ingeniería, Limusa, México, 1997.

6. Munich, L. y Ernesto Ángeles, Métodos y Técnicas de investigación para administración e ingeniería, Trillas, México, 1988.

7. Grech, Pablo, Introducción a la Ingeniería. Pearson Educación, Bogotá, 2001.

8. Baeza-Yates, Ricardo et al., Modern Information Retrieval, ACM Press, New York, 1999.

9. Schenk, Margaret T. and James K. Webster, What Every Engineer Should Know About Engineering Information Resources, Marcel Dekker, New York, 1984.

10. Suthersan, Sutahn S., Remediation Engineering Design Concepts, CRC Press, New York, 1999.

11. Ulrich, Karl T. and Steven D. Eppinger, Product Design and Development, McGraw-Hill, New York, 1999.

12. Norman, Donald, The Design of Everyday Things, MIT Press, Boston, 2001.

13. Sheldon, Cheney, Art and the Machine. An account of industrial design in 20th - century America, Books on Design, Philadelphia, 1992.

14. Erden, Abdülkadir, Engineering Design, Lecture Notes, METU Publications, Ankara, 1998.

15. Dixon, John R., Diseño en ingeniería: inventiva, análisis y toma de decisiones Limusa-Wiley, México, 1970.

16. Middendorf, William, What Every Engineer Should Know About Inventing, Marcel Dekker, New York, 1996.

17. Krick, Edwrd V., Fundamentos de ingeniería. Métodos, conceptos y resultados, Limusa, México, 1999.

18. Holtz, W. Bradley, CAD Rating Guide: A Tool for the Evaluation of ComputerAided Design Systems, PennWell Corp, Pittsburgh, 1997.

19. Echeverría, J., Un mundo virtual, Plaza y Janés, Barcelona, 2000.

20. Ossa M., B. E. et al, La realidad virtual al servicio de la educación, Proyecto de grado, Ingeniería de Sistemas, U. de A., Medellín, 1996.

21. Valencia, Asdrúbal, “¿Nos incluirá el futuro?”, Memorias XXII Reunión de ACOFI, Cartagena, 2002.

22. Dickson, David, Tecnología Alternativa, Ediciones Orbis, Barcelona, 1985.

23. Reklaitis, G. V., A. Ravindran and K. M. Ragsdell, Engineering Optimization: Methods and Applications, John Wiley, London, 1983.

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