EXPERIENCIA DE DISEÑO DE PRODUCTO BAJO UN

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1 EXPERIENCIA DE DISEÑO DE PRODUCTO BAJO UN MARCO DE TRABAJO MULTIDISCIPLINAR QUE INVOLUCRA AL USUARIO Jaime Aguilar-Zambrano 1, Diana Isabel Riveros 2, Claudia Marcela Sandoval 3 RESUMEN En este artículo se describen las estrategias utilizadas por el equipo del Proyecto de Investigación ANDAR, en la aplicación del Modelo Ampliado de Diseño Axiomático MADA de Aguilar-Zambrano (2009) para un producto de apoyo a la movilidad que favorezca la inclusión social de personas en situación de discapacidad. El equipo de diseño que trabajó en el proyecto fue de característica interdisciplinar con representantes de Universidad, Empresa, Estado y Usuario. El MADA brinda al equipo de diseño una estrategia convergente para la solución de un problema asociado con una necesidad social que es diferente a la visión enfocada en un producto para atender una necesidad del mercado. El MADA está compuesto de tres partes principales, la primera es la conformación del equipo de trabajo, la segunda es el análisis sistémico del problema para determinar los requerimientos principales del diseño, dentro de una estructura jerárquica del diseño, y la tercera es la estructuración del proceso de diseño para los niveles inferiores de los requerimientos con la verificación permanente del cumplimiento de los dos axiomas que define el Diseño Axiomático. Las dos etapas finales del proceso requieren del soporte de la Teoría de Solución de Problemas Inventivos TRIZ propuesta por Altshuller (1946) y del Diseño Axiomático propuesto por Suh (1990). TRIZ favorece tanto el análisis sistémico del problema como la identificación de requerimientos de producto y el Diseño Axiomático, permite organizar el proceso de diseño y evaluar su calidad a partir de los Axiomas de Independencia y Contenido de Información. La calidad es entendida como una medida de la satisfacción de los requerimientos. El MADA permite el trabajo con requerimientos perceptuales o subjetivos que están consideración dentro del Diseño Axiomático y enlaza TRIZ con el equipo de diseño interdisciplinar en el proceso de diseño. De esta experiencia se concluyó que la comunicación entre disciplinas y las cualidades personales de los miembros del equipo tienen alta incidencia en el proceso de diseño. Existe una alta incertidumbre en el resultado del proceso puesto que se toman necesidades de amplio espectro, sin embargo se tiene una mayor calidad en los productos resultantes. Se encontró que la aplicación del Segundo Axioma del Diseño Axiomático, para los requerimientos de primer nivel, debe complementarse para su medida con una técnica de toma de decisiones multicriterio y multiexperto como el Proceso Analítico Jerárquico AHP. El Proyecto de 1 Doctor en proyectos de Ingeniería e innovación. Profesor Titular, Departamento de Ciencias de la Ingeniería y la Producción, Facultad de Ingeniería, Pontificia Universidad Javeriana Cali. jaguilar@javerianacali.edu.co 2 Diseñadora Industrial, Universidad del Valle. Estudiante de Maestría Internacional Environment and Resources Management ENREM, Universidad Autónoma de San Luis Potosí, México y Cologne University of Applied Sciences, Alemania. dirospina@hotmail.com 3 Diseñadora Industria, Universidad del Valle. Estudiante de Especialización en diseño y gerencia del producto para la exportación, Facultad de Arquitectura y Diseño, Pontificia Universidad Javeriana Bogotá. claumasa@gmail.com

2 Investigación ANDAR se realizó en Cali, Colombia, entre 2009 y 2010, gracias a la financiación del Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación COLCIENCIAS. Palabras Clave: Diseño de producto, Trabajo en equipo, Diseño Axiomático, TRIZ, Producto de apoyo, Multidisciplinariedad, Modelo Ampliado del Diseño Axiomático. INTRODUCCIÓN El proyecto ANDAR nace de la necesidad de abordar desde el diseño de producto el problema de inclusión social de personas en situación de discapacidad mediante la aplicación del Modelo Ampliado de Diseño Axiomático MADA, desarrollado por Jaime Aguilar Zambrano (2009) como complemento a la propuesta funcional de diseño de Nam P. Suh (1990) del Diseño Axiomático. Los aportes del MADA en el diseño de producto son: la consideración de manera explícita los Requerimientos No Funcionales de un producto, la exigencia de trabajo de un equipo de diseño multidisciplinar y multi-organizacional (usuario, empresa y universidad), y el uso de la Teoría de Solución de Problemas Inventivos TRIZ como técnica de tanto de análisis sistémico de problemas como de generación de ideas para soportar el Diseño Axiomático. En el diseño de producto existen diversas estrategias para la solución de problemas, algunas de tipo prescriptivo que se caracterizan por su enfoque hacia la solución en un conjunto de fases y otras de tipo descriptivo que se enfocan en el análisis del proceso mismo de solución (Cross, 2008). El Diseño Axiomático es una teoría de diseño que podría ubicarse dentro de las teorías descriptivas en cuanto a su forma de abordar el problema de diseño, sin embargo, también tiene parte de prescriptivo puesto que estructura el proceso de diseño a través de la verificación continua del cumplimiento de dos axiomas para evaluar la calidad de la salida. De esta forma, en el Diseño Axiomático se reconoce la presencia de dos procesos en el diseño de un producto: el creativo y el analítico. El primero está relacionado con la generación de ideas y el segundo con la evaluación de la calidad del diseño. El Diseño Axiomático no provee técnicas para el proceso creativo y depende del conocimiento de las ciencias y la ingeniería para el proceso analítico. Para la fase creativa se pueden utilizar diversas técnicas tanto intuitivas como lógicas (Shah, 2003). Las técnicas de ideación intuitivas son de tipo divergente en el campo de búsqueda de soluciones y la generación de ideas está asociada con la inspiración del equipo de diseño; por su parte, las técnicas lógicas son de tipo convergente porque utilizan conjuntos de conocimientos externos especialmente recopilados que sirven de inspiración para el equipo de diseño. Una estrategia convergente de ideación es la Teoría De Solución de Problemas Inventivos, TRIZ (Salamatov, 1999). El proyecto que aquí se describe buscó la aplicación del Modelo Ampliado del Diseño Axiomático en el diseño de un producto de apoyo a la movilidad que contribuyera a la inclusión social de las personas en situación de discapacidad motriz; Para este propósito se tomó como referencia los productos de apoyo a la movilidad que se encuentran están clasificados según la norma ISO9999:2007 (AENOR, 2007a) dentro de la clase 12 que incluye, entre otros, a los ciclos, las sillas de ruedas y los ciclomotores. Este artículo presenta las dinámicas particulares de trabajo generadas a partir de dicha aplicación, teniendo en cuenta que el equipo de diseño tiene autonomía para el desarrollo de los tres componentes del MADA. De este modo, se describirán las estrategias utilizadas por el equipo del Proyecto de Investigación ANDAR durante el desarrollo de una silla de ruedas bipedestadora.

3 1 ANTECEDENTES: MODELO AMPLIADO DEL DISEÑO AXIOMÁTICO, DISEÑO AXIOMÁTICO Y TRIZ 1.1 MADA El Modelo Ampliado del Diseño Axiomático (Aguilar-Zambrano, 2009) es un complemento a la propuesta original del Diseño Axiomático (Suh, 1990) en donde se tienen en cuenta los Requerimientos No Funcionales o subjetivos de un producto; se involucra a un equipo de diseño multidisciplinar y multi-organizacional (usuario, empresa y universidad), y se favorece el proceso creativo con la aplicación de la Teoría de Soluciones Inventivas, TRIZ (Salamatov, 1999); al tiempo que se considera la necesidad social como punto de convergencia del equipo de diseño. La Figura 1 muestra la composición de dicho Modelo Ampliado. FIGURA 1 COMPOSICIÓN DEL MADA: EQUIPO DE TRABAJO QUE TIENE COMO CONVERGENCIA LA NECESIDAD SOCIAL, Y TÉCNICAS QUE LO SOPORTAN, EL DISEÑO AXIOMÁTICO CON ADICIÓN DE REQUERIMIENTOS NO FUNCIONALES Y TRIZ 1.2 DISEÑO AXIOMÁTICO La propuesta de Suh (1990) define una estrategia para el diseño de productos acompañada de una base científica que tienda a asegurar el éxito del diseño. En el Diseño Axiomático se presentan cuatro dominios que funcionan como se muestra en la Figura 2: En el dominio del cliente, las necesidades de los usuarios se caracterizan como los Atributos del Cliente (CAs). En el dominio funcional, los CAs se convierten en un

4 conjunto de Requerimientos Funcionales (FRs). En el dominio físico se escoge un conjunto de Parámetros de Diseño (DPs) para satisfacer los Requerimientos Funcionales (FRs) y que vienen determinados por unos Rangos de Diseño, por fuera de los cuales un determinado DP no se consideraría satisfactorio; y por último, en el dominio de proceso, se selecciona un conjunto de Variables del Proceso (PVs) para materializar los DPs del dominio físico. FIGURA 2 DOMINIOS DEFINIDOS POR SUH EN SU PROPUESTA ORIGINAL DEL DISEÑO AXIOMÁTICO LOS DOS AXIOMAS EN EL DISEÑO AXIOMÁTICO El nombre de Diseño Axiomático obedece a la inclusión de dos axiomas que servirán para garantizar la calidad del diseño, estos son el axioma de independencia y el axioma de información. El axioma de independencia afirma que, durante el proceso de diseño, la relación (mapping) entre FRs y DPs se debe establecer de una forma tal que una perturbación en un Parámetro de Diseño particular sólo afecte a su Requerimiento Funcional asociado. El segundo axioma establece que, entre todos los diseños que satisfacen el primer axioma de independencia, el mejor diseño es aquel con el menor contenido de información. Matemáticamente, la ecuación de diseño (Ecuación 1) que expresa el axioma de independencia, se enuncia de la siguiente manera: ECUACIÓN 1 AXIOMA DE INDEPENDENCIA Por su parte, el contenido de información (I) (véase Ecuación 2) se puede definir cuantitativamente como el logaritmo de la probabilidad (p) de satisfacer el Requerimiento Funcional (FR) especificado. ECUACIÓN 2 CONTENIDO DE INFORMACIÓN I=log_2 (1 p)

5 El contenido de información es cero cuando el desempeño del sistema (dado por el rango del sistema) está siempre dentro del rango de variación permitido (dado por el rango del diseño). 1.3 HERRAMIENTAS: TRIZ TRIZ es una teoría desarrollada por Altshuller en 1946 (Savransky, 2000), que se compone de un conjunto de técnicas que ayudan al diseñador en la fase creativa del diseño. Partiendo de la hipótesis de que existen principios universales de invención que cuando se identifican y codifican, hacen que los procesos inventivos se vuelvan más predecibles y sirven como base para obtener innovaciones que favorezcan el avance de la tecnología. Los conceptos básicos de esta teoría son: idealidad, contradicciones y evolución de los sistemas técnicos. En el Proyecto Andar se utilizaron principalmente dos técnicas: la técnica de las Nueve Ventanas y la Matriz de Contradicciones. Las Nueve Ventanas permite realizar un análisis sistémico del problema a partir de la Función Principal de un Sistema Técnico y lo proyecta al futuro (Savransky, 2000). En la aplicación de la técnica se considera dicho Sistema, su entorno (súper-sistema) y sus componentes (sub-sistema) tanto en el presente como en el pasado, lo cual resulta en 9 componentes de análisis. El futuro es concebido por el equipo de diseño en la búsqueda de la idealidad del Sistema. Como resultado se obtienen patrones evolutivos del producto y se detectan contradicciones técnicas que impiden alcanzar ese futuro hipotético. En el Modelo Ampliado del Diseño Axiomático, las contradicciones son los elementos que permiten formular los Requerimientos Funcionales y No Funcionales del producto. La técnica de la Matriz de Contradicciones, permite tomar las contradicciones encontradas en el análisis de las Nueve Ventanas e identificar principios de solución que permiten determinar los Parámetros de Diseño de los Requerimientos Funcionales. 2 DISEÑO DE PRODUCTO CON EL MODELO AMPLIADO DEL DISEÑO AXIOMÁTICO: DESCRIPCIÓN DE CONCEPTOS Y APLICACIÓN El Diseño Axiomático presenta una estructuración del proceso de diseño de forma jerárquica. En el primer nivel o nivel superior, se plantean los requerimientos más generales del problema que consideren los requerimientos esenciales del diseño, ya sean funcionales o subjetivos (no funcionales). Una vez se haya solucionado este nivel, aparecerán nuevos requerimientos de mayor detalle o precisión que permiten soportar a los previos. A partir de lo anterior se puede decir que el Modelo Ampliado está dividido en tres grandes partes: la primera es la conformación del equipo de trabajo, la segunda es el análisis sistémico del problema para determinar los requerimientos principales del diseño, dentro de una estructura jerárquica del diseño, y la tercera es la estructuración del proceso de diseño para los niveles inferiores de los requerimientos con la verificación permanente del cumplimiento de los dos axiomas que define el Diseño Axiomático. Este documento describe las tres partes del proceso de diseño con el MADA y la aplicación hecha por el equipo de investigación ANDAR. 2.1 PRIMERA PARTE: CONFORMACIÓN DEL EQUIPO DE DISEÑO DE NATURALEZA MULTIDISCIPLINAR EN TORNO A LA NECESIDAD SOCIAL

6 La necesidad social será el punto de convergencia del equipo de diseño, por lo tanto ésta debe ser clarificada antes de formar dicho equipo. La necesidad social no es sólo un problema de mercado y tampoco es un problema científico; es una problemática del usuario que tiene implicaciones desde el mercado y que requiere para su solución del conocimiento científico. En el caso del Proyecto Andar, un equipo de trabajo inicial definió que la necesidad social a resolver sería el favorecimiento de la inclusión social de personas en situación de discapacidad por medio del diseño de un producto de apoyo. Al existir múltiples productos de apoyo clasificados en la norma UNE-EN ISO 9999 (AENOR, 2007a), se realizó un proceso de toma de decisiones multicriterio y multiexperto con la estrategia de análisis jerárquico AHP. En el proceso de toma de decisiones participaron profesionales de las áreas de ingeniería, diseño industrial, psicología, la empresa de base tecnológica y el usuario. El Proceso Analítico Jerárquico, AHP (Saaty, 1994), es un método para la toma de decisiones que se base en seleccionar una mejor alternativa a partir de la construcción de una jerarquía ponderada de importancia y una selección por preferencia que es utilizado en una amplia variedad de aplicaciones (Ho, 2008). Los resultados obtenidos del proceso de selección de una familia de productos que sea objeto de diseño se muestran en la Figura 3 y de ellos se concluyó que los productos de apoyo a trabajar debían ser los de movilidad personal (clase 12), que incluyen: sillas de ruedas de propulsión manual y motorizada y accesorios para las mismas; vehículos, coches o automóviles y sus adaptaciones; productos para transferencia y giro, orientación y elevación; ciclos, ciclomotores y motocicletas; caminadores de uno y ambos brazos y accesorios para productos de apoyo para caminar. FIGURA 3 RESULTADOS DEL USO DE AHP PARA SELECCIONAR UN PRODUCTO QUE DEBE SER OBJETO DE DISEÑO Con la necesidad social y el objeto general de diseño definidos se procede a formar el equipo de diseño. Este se conforma desde el aspecto organizacional con cinco actores de diferente procedencia disciplinar asociados con la problemática de interés. Esta interacción entre personas y entidades tiene varias ventajas como ampliar el campo de búsqueda de soluciones para el problema y compartir saberes como experiencias entre las personas del equipo de diseño. En la Figura 4 se observa la dinámica de interacción entre los diferentes actores y sus aportes, que también se detallan seguidamente:

7 FIGURA 4 EQUIPO DE DISEÑO: EL MODELO DE COLABORACIÓN UNIVERSIDAD-USUARIO-EMPRESA Universidad: profesionales de diferentes disciplinas, técnicas y no técnicas, con incidencia en la necesidad social (se sugiere la presencia permanente de la ingeniería y el diseño industrial). Empresa consolidada: con la participación de las áreas de mercadeo, diseño e ingeniería de producción. Entidad experta en la necesidad social y con vínculos fuertes hacia la industria y el mercado. Empresa de base tecnológica: que debe ser experta o afín a la necesidad social; con vínculos fuertes hacia la técnica, la ciencia y la academia. Estado: instituciones públicas, relacionadas con la necesidad social, que se vinculan con personas o con apoyo económico para financiar proyectos. Usuario: una persona o un conjunto de ellas, que se seleccionan a partir de un estudio de la necesidad social. El actor Empresa ha sido intencionalmente dividido en dos clases debido a que la empresa consolidada conoce muy bien el mercado y la producción, pero es reacia a involucrar nuevas teorías y técnicas (Fujita y Matsuo, 2005); mientras que el diálogo de la Universidad con la joven empresa de base tecnológica es más fluido pues generalmente han emergido de su seno (Roijakkers y Hagedoom, 2006). Aunque la empresa joven tiene poca experiencia y desconoce las cadenas de mercado, la administración de estas empresas es más flexible, pueden relacionarse de forma más adecuada con las grandes empresas y pueden llevar más fácilmente el nuevo conocimiento a la aplicación (Roijakkers y Hagedoom, 2006). De esta forma, desde el punto de vista del diseño del producto, la necesidad social tendrá una respuesta a través de un producto físico y desde la visión particular de cada uno de los actores involucrados se generan productos o procesos adicionales que irán a fortalecer las funciones particulares de conocimiento, mercado y bienestar para la Universidad, la Empresa y el Estado, respectivamente. Para la resolución de problemas, la diversidad de actores significa que inicialmente el campo de búsqueda de las soluciones se amplía por tal variedad de visiones, pero a su vez, dado que cada actor aporta unas restricciones que surgen de su experiencia, el campo de búsqueda se reduce; obteniendo de esta manera soluciones más efectivas para la problemática considerada. Esto, sin embargo, no significa que las soluciones sean más fáciles de encontrar ya que se requiere un trabajo sinérgico que no estará ausente de dificultades asociadas principalmente con los procesos de comunicación, el liderazgo y la toma de decisiones colectivas.

8 En el caso del proyecto, el equipo se integró de la siguiente manera desde el punto de vista organizacional: El usuario estuvo representado por miembros de las instituciones de personas en situación de discapacidad: Club Nuevos Horizontes y la Gran Alternativa; el Estado estuvo representado por el Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación, COLCIENCIAS y la Secretaria de Bienestar de la Alcaldía de Cali; la Universidad estuvo representada por profesionales de la Pontificia Universidad Javeriana-Cali, la Universidad del Valle y la Universidad Politécnica de Valencia; y la empresa de base tecnológica estuvo representada a través de un miembro de Rehabitec Ltda. No se contó con la presencia de una empresa consolidada en el equipo porque no existe en el país empresas que diseñen y construyan este tipo de productos. Desde la perspectiva de disciplinas, los profesionales de la universidad integran el equipo de diseño con: ingenierías eléctrica, electrónica, mecánica e industrial; diseño industrial, terapia ocupacional y psicología. En la Figura 5 se muestra esta participación en tres niveles, donde el investigador principal hace el papel de líder y garantiza el seguimiento del MADA; mientras que el círculo de investigadores mayores toma decisiones basadas en su experiencia y en la información recopilada por el círculo de jóvenes investigadores quienes realizan el grueso del trabajo investigativo. En adición al filtro que supone la capacidad de ejercer en una disciplina determinada, los miembros del círculo de jóvenes investigadores se seleccionaron de acuerdo a la que, según Shen et al [Shen et al., 2007], es la herramienta psicológica de tipología más conocida en el mundo hoy en día: el test de personalidad de Myers-Briggs; una prueba psicológica de preferencias que se basa en la teoría psicoanalítica de Jung y cuyo indicador MBTI (Myers-Briggs Type Indicator), representa las preferencias personales en cuatro categorías distintas: El centro de atención, la manera de percibir la información, la manera de tomar decisiones y la manera de tratar con el mundo exterior. Finalmente, el equipo resultante se compuso de 1 investigador principal, 8 investigadores experimentados y 6 jóvenes investigadores, para un total de 15 participantes. Dicha cantidad de personas llegó a dificultar la toma de decisiones en equipo pues se requerían grandes cantidades de tiempo para llegar a un consenso; razón por la cual se generaron espontáneamente dinámicas de trabajo por sub-grupos, ya fuera por afinidad entre disciplinas o experiencias sobre un tema determinado.

9 FIGURA 5 COMPOSICIÓN DISCIPLINAR DEL EQUIPO DE INVESTIGACIÓN ANDAR 2.2 SEGUNDA PARTE: ANÁLISIS DEL PROBLEMA Y FORMULACIÓN DEL PRIMER NIVEL DEL DISEÑO AXIOMÁTICO Una vez se ha conformado el equipo de diseño, éste pasa a hacer un análisis de la situación problemática que origina la necesidad social seleccionada, dentro de un contexto específico. En el caso del Proyecto Andar, dicho análisis se realiza desde diferentes perspectivas: la social, la técnica, la normativa y la del mercado PERSPECTIVA SOCIAL: ANÁLISIS DEL USUARIO Con el fin de identificar las necesidades de productos de apoyo para la movilidad personal de la población en situación de discapacidad, el equipo de trabajo realizó un proceso de análisis que incluyó diferentes técnicas de investigación, de enfoque cualitativo y cuantitativo, en las que los jóvenes investigadores participaron activamente con las personas en situación de discapacidad. Para este fin se realizaron las siguientes actividades: Revisión documental de estadísticas y reportes finales de estudios realizados en el Valle del Cauca por las Secretarías de Salud departamental y Municipal junto con datos del DANE Entrevistas a representantes de las instituciones de y para la atención a la discapacidad en Cali Primer instrumento para la recolección de información de la población en situación de discapacidad motora: clasificación de la personas según características funcionales

10 Segundo instrumento para la recolección de información de la población en situación de discapacidad motora: caracterización del usuario por actividades, participación y relación con el entorno PERSPECTIVA TÉCNICA: ANÁLISIS DEL PRODUCTO Con el fin de conocer qué productos de apoyo responden actualmente a la necesidad social en el mundo, las oportunidades de evolución que pudieran presentar, y tomar una decisión acerca de qué tipo de producto de apoyo sería más importante diseñar, el equipo realizó un proceso de Vigilancia Tecnológica 4, con el uso previo de un análisis de evolución de los sistemas técnicos que es otra técnica TRIZ donde se identificaron oportunidades de innovación. De esta forma, se realizaron las siguientes actividades: Revisión de productos comerciales: Revisión de artículos científicos. Análisis de patentes de productos de apoyo en la categoría seleccionada. Un análisis de Sistema Técnico parte de la base de que todo Sistema Técnico se compone de 4 partes (véase Figura 6) que le sirven para transformar la energía de entrada en una función principal útil que se aplica sobre un objeto determinado. El motor es la parte del sistema que convierte la energía del exterior en otro tipo de energía que asegure la función principal; la transmisión conduce la energía desde el motor hacia la herramienta; la herramienta, o unidad de trabajo, asegura el contacto entre el sistema y el objeto donde se realiza la función principal; y el control, reacciona a los cambios del sistema adaptándose automáticamente a su forma, estructura o salida. FIGURA 6 PARTES DEL SISTEMA TÉCNICO. BASADO EN CAVALLUCI (2009) Para alcanzar la idealidad a través del mejoramiento de su desempeño en el tiempo, un Sistema Técnico debe evolucionar con el paso del tiempo. El estado de un producto (Sistema Técnico) en su proceso evolutivo puede determinarse con el nivel de cumplimiento de las Leyes de Evolución propuestas por Altshuller (CavalluccI y Weill, 2001), lo que servirá para identificar oportunidades de innovación futuras. Existen tres clases de Leyes de evolución: las estáticas permiten evaluar la completitud estructural y funcional del sistema, las cinemáticas permiten observar el sistema en una visión espacio-temporal desde el 4 La búsqueda de información se hizo a través de la literatura científica (bases de datos científicas dentro del Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), Science Direct, Science Journals, EBSCO, PNAS y otros). Para las patentes se realizó un análisis de tendencia con el uso del software Matheo Analyzer.

11 pasado para analizar su evolución tecnológica y las dinámicas establecen una proyección del sistema en el futuro. Las leyes dinámicas son dos y excluyentes lo que significa que un sistema técnico puede seguir sólo una de ellas. Así para un total de 8 leyes en el planteamiento inicial. Cada ley se valora en una escala cualitativa de cero a tres de acuerdo al grado de cumplimiento de la ley; de esta forma, se designa cero (0), si la ley no se cumple; uno (1), si se cumple en algunas situaciones; dos (2), si se verifica en muchas situaciones; y tres (3), si la ley se cumple completamente. El estado evolutivo de un sistema se visualiza con un diagrama de radar. En la Figura 7 se muestra el diagrama resultante del análisis de cada producto: bastones, andadores, sillas de ruedas manuales, sillas de ruedas motorizadas, (izquierda); ciclos, motocicletas, coches y grúas (derecha). Dicho análisis arroja un indicio de cuáles son los productos más y menos evolucionados, y determina algunos conceptos claves para el proceso de vigilancia tecnológica. FIGURA 7 ANÁLISIS DE LA EVOLUCIÓN TÉCNICA DE PRODUCTOS DE APOYO. DIAGRAMAS DE RADAR Una de las grandes dificultades para el equipo de diseño radicó en la complejidad de entender al sistema natural humano como parte integral de un sistema técnico; esta dificultad surgió porque los productos de apoyo no son productos ajenos a la personas, sino que son una extensión de ella debido a un malfuncionamiento del sistema natural sin limitaciones. De esta forma, a este tipo de sistema se le llamó Sistema Técnico Híbrido y se consideró así para futuros análisis, a partir de este punto del proyecto PERSPECTIVA NORMATIVA: ANÁLISIS DE ESTÁNDARES El diseño de producto debe cumplir con las exigencias dadas en los estándares internacionales asociados con los productos de apoyo. Para este proceso se realizó la revisión de estándares internacionales relacionados con la situación de discapacidad (véase Tabla 1). Diez de las cuales tienen relación con las sillas de ruedas.

12 Las variables estudiadas fueron: código de la norma, título, objeto y contenido relevante para el proceso de diseño del producto de apoyo. TABLA 1 ESTÁNDARES EN RELACIÓN A PRODUCTOS DE APOYO Y SUS OBJETOS Código UNE :1991 UNE :1991 UNE :1995 UNE 12182:2000 UNE 12183:2010 UNE 12184:2010 UNE UNE UNE UNE UNE UNE UNE UNE UNE Objeto Fija los límites máximos de las dimensiones totales de las sillas de ruedas destinadas sobre todo para su utilización en interiores. Define los elementos fundamentales de la silla de ruedas y proporciona los términos y definiciones de dichos elementos en un glosario ilustrado. Especifica la construcción de los maniquíes de ensayos con masas nominales de 25 kg, 50 kg, 75 kg y 100kg. Especifica los requisitos generales y métodos de ensayos para ayudas técnicas para personas con discapacidad destinadas por el fabricante a ser productos sanitarios. Especifica los requisitos y métodos de ensayos aplicables a las sillas de ruedas de propulsión manual previstas para ser utilizadas por una sola persona de masa no superior a 100kg. Especifica los requisitos y métodos de ensayos aplicables a las sillas de ruedas de propulsión eléctrica previstas para ser utilizadas por una sola persona de masa no superior a 100kg. Establecer los requisitos específicos que deben satisfacer los vehículos adaptados o concebidos para el transporte de personas con movilidad reducida. Exponer los criterios generales de diseño que hacen posible la accesibilidad en la edificación y en el urbanismo a toda la población. Establecer parámetros que aseguren la accesibilidad en todos los elementos urbanos incluido el mobiliario, ya sean definitivos o provisionales, con el fin de que puedan ser utilizados por todos los ciudadanos. Establecer las condiciones que deben cumplir los espacios de comunicación horizontal en la edificación para ser accesibles. Establecer los criterios que deben considerarse en el diseño de espacios higiénicosanitarios, para conseguir la accesibilidad en aseos, cuartos de baño y vestuarios ubicados en edificios de uso público o privado. Fijar los límites máximos de las dimensiones totales de las sillas de ruedas destinadas sobre todo a su utilización en interiores. Es aplicable a las sillas de ruedas manuales y eléctricas en sus condiciones de utilización, y barca las sillas de ruedas que pueden ser utilizadas por el 85 % de los minusválidos. Establecer las características que han de incorporar los componentes físicos de los ordenadores (su hardware) y la documentación asociada, para que puedan ser utilizados por la mayor parte de las personas, incluyendo personas con discapacidad y personas de edad avanzada, y en cualquier entono (hogar, formación, trabajo, etc.), de forma autónoma o mediante las ayudas técnicas pertinentes. Establecer las características que ha de cumplir el software de un ordenador, incluyendo su entorno operativo (sistema operativo más la interfaz de usuario asociada), las aplicaciones informáticas y la documentación asociada, para que puedan ser utilizados por la mayor parte de las personas, incluyendo personas con discapacidad y personas de edad avanzada, de forma autónoma o mediante las ayudas técnicas pertinentes. Establecer los criterios DALCO de accesibilidad universal, cuya aplicación en el entorno da lugar a su utilización por parte de cualquier persona con independencia de su edad, sexo, origen cultural o capacidad PERSPECTIVA DE MERCADO: PLANEACIÓN POR ESCENARIOS Para valorar la viabilidad comercial de productos de apoyo para la movilidad personal, el cual fue uno de los objetivos del proyecto, se realizó un proceso de análisis del mercado y planteamiento de modelos de negocios que incluyó las siguientes actividades:

13 Conceptualización sobre la importancia de los productos de apoyo en el mercado Análisis de los actores del mercado de los productos de apoyo para la movilidad: Análisis del entorno político y regulatorio, Análisis del entorno económico y competitivo, Interacción entre el entorno político y regulatorio, y el entorno económico y competitivo Análisis de la cadena de comercialización actual: Estrategia comercial e identificación de canales de distribución Modelos de negocio: planteamiento de posibles modelos de negocio mediante la técnica de construcción de escenarios. Después del análisis de la situación problemática, y cruzando la información obtenida en cada perspectiva, el equipo de diseño determinó un modelo de negocio que involucra a las personas en situación de discapacidad como parte de una cadena de producción donde ellos son a su vez usuarios del producto y beneficiarios de la empresa. La Figura 8 muestra el modelo propuesto. FIGURA 8 MODELO DE NEGOCIO CON PARTICIPACIÓN DE LAS PERSONAS EN SITUACIÓN DE DISCAPACIDAD FORMULACIÓN DEL PRIMER NIVEL DEL DISEÑO AXIOMÁTICO Los requerimientos de primer nivel de árbol de jerarquía del diseño se obtienen a partir de las contradicciones que surgen en la aplicación de la técnica de las Nueve Ventanas, en el análisis de la transición entre el sistema técnico presente y el sistema técnico futuro. Las contradicciones son los impedimentos que tiene un sistema actual para alcanzar un estado idea futuro que ha sido propuesto. La Figura 9 muestra la estructura del árbol del diseño.

14 FIGURA 9 PLANTEAMIENTOS DEL MADA SEGÚN DOMINIOS. NIVELES SUPERIOR E INFERIOR A partir de dichos planteamientos, y con la información obtenida del cliente o usuario, quien conoce a profundidad la necesidad social, las Contradicciones CNs y Necesidades CAs, serán traducidas por el equipo en Requerimientos Funcionales FRs y No Funcionales NFRs. En este nivel también deberán plantearse los Rangos de Diseño DRs de los Requerimientos Funcionales y no Funcionales que establecen unos límites permitidos de operación, y las Restricciones Cs, que deben ser de obligatorio cumplimiento aunque no sean requerimientos del producto. Los Requerimientos de primer nivel deben ser precisos en su definición y deben establecer claramente las funciones esenciales del producto. Las respuestas a estos Requerimientos, conocidas como Parámetros de Diseño DPs, deben estar dentro de los DRs planteados y cuidar que no violen ninguna de las Cs. Los Parámetros de Diseño surgen de la aplicación de los Principios TRIZ utilizando la técnica de la Matriz de Contradicciones. En la Figura 9 se observa además que el dominio Funcional y el Físico se repiten en los niveles superior e inferior. Esto responde a que entre estos dos dominios debe existir una relación de zigzagueo puesto que los requerimientos de bajo nivel surgen de los parámetros de diseño de los requerimientos anteriores. De esta forma, por cada DP planteado surgen nuevos FRs, de manera sucesiva, hasta llegar a los DPs de mayor detalle o niveles más inferiores, casi siempre de naturaleza técnica. Una vez se han planteado todos los DPs, se procede a determinar cuáles son las Variables de Proceso PVs, o formas de materializar dichos DPs, más apropiadas. Para el Proyecto Andar, el proceso realizado con el análisis de las nueve ventanas arrojó como resultado una cantidad considerable de Contradicciones que condujeron al planteamiento de trece Requerimientos Funcionales iniciales mostrados en la Tabla 2, que se asociaron a su vez con las cuatro partes de un Sistema

15 Técnico (motor, transmisión, control, herramienta) junto a un componente de interfaz (relación del usuario con el entorno) planteado como complemento por el equipo de diseño. TABLA 2 REQUERIMIENTOS FUNCIONALES INICIALES PARA EL PRIMER NIVEL DEL DISEÑO DE UN PRODUCTO DE APOYO A LA MOVILIDAD Parte del sistema técnico Requerimientos Funcionales (FR) Número Descripción Motor 1 Completar la potencia proporcionada por la persona Transmisión 2 Transmitir la energía de la persona para que el sistema técnico se desplace Control 3 Mantener el equilibrio dinámico del sistema técnico frente al entorno 4 Permitir que el usuario controle el desplazamiento (dirección) del dispositivo 5 Permitir que el usuario controle el frenado del dispositivo Interfaz 6 Permitir que el usuario acceda al mínimo espacio diseñado para el tránsito de caminantes (corredores) 7 Mantener al usuario en una temperatura corporal que no le genere malestar 8 Disminuir los puntos de presión que puedan generar escaras 9 Permitir que el usuario aborde y abandone el dispositivo Herramienta 10 Permitir que el usuario se desplace por diferentes superficies en sentido vertical (trepar: subir escaleras) 11 Permitir que el usuario se desplace por diferentes superficies en sentido horizontal (interacción dispositivo-terreno) 12 Permitir la adaptación del dispositivo según el nivel de lesión del usuario, manteniéndolo en equilibrio 13 Adoptar las posturas erguido, sedente y semisedente Adicionalmente, se plantearon las Restricciones de diseño Cs a partir del objetivo de diseño y se formularon en forma cualitativa: mantener al mínimo y mantener al máximo, por la dificultad de establecer un valor preciso en la primera visión del problema (Tabla 3). Algunas de ellas son consideradas por algunos autores como recomendaciones de diseño. TABLA 3 RESTRICCIONES DE DISEÑO Mantener al mínimo Pérdidas de energía Peso de componentes Tiempos para hacer actividades de movilidad Número de partes Área ocupada Vibraciones transmitidas al usuario Espacio por el que puede transitar fácilmente Contaminación al medio ambiente Mantener al máximo Seguridad entre subsistemas Similitud con el caminante Percepción de libertad Adaptabilidad a antropometría Versatilidad para ser portado y transportado Con estos planteamientos se pudo aplicar la Matriz de Contradicciones TRIZ, la cual arrojó Principios de Diseño que inspiraron al equipo a sugerir una gran variedad de Parámetros de Diseño DPs, y con la combinación de los mismos plantear nueve alternativas de solución. Antes de continuar con el proceso de diseño hacia los Requerimientos Funcionales de bajo nivel, era necesario escoger una de dichas alternativas. La selección se realizó mediante el proceso analítico jerárquico AHP con la participación de las disciplinas presentes en el proyecto y un usuario. Estas personas tendrían que analizar la capacidad planteada de cada propuesta para, subir escaleras, permitir la manipulación del

16 sistema o grado de usabilidad, permitir el traslado desde y hacia la silla y por último posibilidad de cambiar de postura. Para ponderar las alternativas de solución generadas por el equipo de diseño, se utilizó la herramienta Expert Choice, basada en el método AHP (Analytic Hierarchy Process) (Ho, 2008) que consiste en la comparación uno a uno entre cada una de las alternativas, de forma que se complete una matriz como la observada en la Figura 10. FIGURA 10. MATRIZ DE COMPARACIONES La ponderación final resultó como se muestra en la Figura 11, en donde se observa que lo más importante es que el sistema se pueda manipular y lo menos importante es que la silla pueda cambiar de posturas. La alternativa que más se acerca a cumplir a cabalidad dichos objetivos es la número 8, seguida de la 3 y la 9. La Figura 12 muestra el comportamiento general de todas las alternativas frente a cada uno de los objetivos, se observa que la alternativa 8 fue la mejor en todos los criterios excepto en el de cambio de posturas, donde la alternativa 4 la superó. La alternativa menos valorada fue la alternativa 1. La alternativa 8 se planteó gráficamente como se muestra en la Figura 13. FIGURA 11. COMBINACIÓN PONDERACIONES

17 FIGURA 12 RESULTADO COMBINADO DE AHP PARA A SELECCIÓN DE LA MEJOR ALTERNATIVA DE DISEÑO DEL CONJUNTO DE LAS NUEVE PLANTEADAS. FIGURA 13 REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA ALTERNATIVA 8 Esta parte del MADA, fue para el equipo de diseño, una de las más problemáticas y de mayor consumo de tiempo. Las razones para esto fueron: que tanto el Diseño Axiomático, como las técnicas de TRIZ, son procesos complejos en donde la velocidad en su aplicación aumenta con la práctica, por lo que fue necesario realizar varios ejercicios y experimentos antes de incurrir en el problema del producto de apoyo; a esto se sumaba la poca literatura existente sobre procesos de aplicación de los métodos en el diseño de producto, y que finalmente, después de un cuidadoso análisis de las características de la alternativa seleccionada y su respectiva matriz de diseño, se determinó que era necesario replantear la la Matriz de Diseño puesto que se

18 evidenciaron acoples en los Requerimientos y dificultades para plantear los Rangos de Diseño DR, dado que algunos FRs podrían contener a otros lo que era un indicativo de acoplamiento en la definición de los requerimientos. De esta forma fueron planteados nuevamente los requerimientos de primer nivel como se observa en la Figura 14. La nueva matriz solo tuvo cuatro requerimientos funcionales con el establecimiento de sus respectivos rangos de diseño. FIGURA 14 NIVEL SUPERIOR DE LA MATRIZ DE DISEÑO 2.3 TERCERA PARTE: FORMULACIÓN DE LOS NIVELES INFERIORES DEL ÁRBOL JERÁRQUICO Y EVALUACIÓN DE LOS AXIOMAS DEL DISEÑO AXIOMÁTICO FORMULACIÓN DE LOS NIVELES INFERIORES En la Figura 9, se observa que los niveles inferiores se reservan para los dominios Funcional, Físico y de Proceso. Una vez se ha determinado el primer nivel, los niveles inferiores surgen para satisfacer el superior del requerimiento, estos niveles deben llegar a lo más detallado de los subsistemas, describiendo la totalidad de las piezas que conformarán por ejemplo, el sistema de conducción (DP1) o los mecanismos de bipedestación (DP3). Una matriz mucho mayor hará visibles los posibles acoples entre Requerimientos. El análisis sistémico de los problemas con TRIZ reduce dicha posibilidad por lo que tiende a verse como se observa en la Figura 14. Finalmente, una vez se han determinado todos los DPs, se pasa a definir una Variable de Proceso PV, es decir, a determinar de qué manera se fabricará o generará dicho elemento.

19 2.3.2 EVALUACIÓN DE LOS AXIOMAS DE DISEÑO AXIOMÁTICO Como se ha dicho, para el axioma de independencia, una de las ventajas de haber propuesto las soluciones a partir de la matriz de contradicciones de TRIZ, es que la matriz de diseño resulta desacoplada, situación que no se puede garantizar cuando se plantea una solución global con requerimientos funcionales directos del usuario. El trabajo de seguimiento del proceso de diseño para la verificación del axioma de independencia funcional se hizo a través del software Acclaro TM. Para el cálculo del Contenido de Información, que es una medida indirecta de la complejidad de un diseño: conforme el contenido de información es mayor, mayor es la complejidad de un diseño; se usó también el programa de computación Acclaro TM La Tabla 2 muestra el contenido de información para cada requerimiento, usando una distribución de probabilidad uniforme. De acuerdo con estos cálculos se concluye que el Contenido de Información del sistema sería igual a: I sys = =1.958 Este nivel es un buen indicador de la calidad del diseño puesto que un diseño óptimo, ideal, debe tener un valor igual a cero que significa que los parámetros de diseño cumplen en su totalidad los rangos de diseño de toda la jerarquía del producto. El contenido de información no tiene límite superior y la valoración se hace entre varias alternativas. La comparación se hace en los niveles superiores de la jerarquía que contienen la información global del diseño. TABLA 4 CONTENIDO DE INFORMACIÓN DE REQUERIMIENTOS FUNCIONALES DE PRIMER NIVEL FR Rango Contenido de Información a Diseño Sistema Mínimo Máximo Mínimo Máximo 1 b 1,46 0,55 1,71 0,53 0,374 2 c d e ,584 Nota. Unidades: a bits, b m/s, c kg, d grados, e porcentaje de reducción de volumen 3 RESULTADO DEL PROCESO El resultado de la aplicación del Modelo Ampliado del Diseño Axiomático en el diseño conceptual de un producto de apoyo a la movilidad personal que favorezca la inclusión social se observa en la Figura 15. Se trata de una silla de tres ruedas, manual y bipedestadora, que se impulsa por medio de palancas. Toda la energía que requiere proviene del usuario, lo que la hace más liviana y versátil que una silla motorizada, pero gracias a los mecanismos de los que dispone el usuario puede sentir menos fatiga que con una silla de impulsión por aro, además de permitirle desplazarse por diferentes terrenos y con diferentes niveles de esfuerzo. Las ruedas son más pequeñas que las de las sillas de ruedas convencionales pues se hace innecesario el aro de empuje, esto permite que la silla sea más liviana y fácil de maniobrar. La tracción delantera sirve para que el usuario suba bordillos de una manera más fácil y rápida y la rueda trasera sirve para la estabilidad al maniobrar y especialmente durante la bipedestación.

20 Las palancas, además de aumentar la eficiencia en la trasmisión de la fuerza, evitan que el usuario sufra lesiones en las articulaciones de los miembros superiores por malas posturas al aplicar fuerza en el aro. Fomenta la actividad física del usuario por los movimientos alternados o de remo de los brazos, que a su vez se mueven en unos rangos ergonómicamente correctos. La bipedestación se controla desde las palancas y los reposabrazos, para bajar y subir, respectivamente. El primer proceso es hecho por fases al ritmo del usuario y el segundo es más rápido para que el usuario alcance la posición semi-sedente en corto tiempo. FIGURA 15 PRODUCTO DE APOYO A LA MOVILIDAD PERSONAL. RESULTADO DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN ANDAR 4 CONCLUSIONES

21 El Modelo Ampliado de Diseño Axiomático es una propuesta adecuada para el trabajo de diseño con equipos multidisciplinares porque permite tener un marco común de referencia para el proceso de diseño. Sin embargo, es necesario trabajar en la formación de grupos multidisciplinares para el diseño de productos con el fin de aumentar la efectividad del equipo. Conformar el equipo con herramientas psicológicas no es garante de eficiencia, la capacidad de trabajo en equipo debe desarrollarse a partir de estrategias que motiven el trabajo durante el proceso de diseño. Para ello es imperativo realizar una preparación previa al trabajo de diseño, probablemente bajo acompañamiento psicológico, y contemplar un tiempo para esta actividad dentro del plan del proyecto. La literatura presenta el trabajo entre disciplinas como una estrategia adecuada para obtener buenos resultados, sin embargo no existen experiencias empíricas suficientes que permitan dar fe de esta situación, lo que hace de este proyecto un precursor en su clase. Se concluye que este tipo de experiencias debe ser fomentado desde la academia para tener una visión amplia sobre el campo de diseño de producto. De esta forma se promueve la generación de espacios de encuentro entre disciplinas, con el fin de que el joven profesional reduzca la brecha en la comunicación, y no ocasione sesgos disciplinares ni auto-exclusión en los procesos de trabajo en equipo. La comunicación entre disciplinas debe encontrar un lenguaje común que evite el seccionamiento del trabajo en equipo, a pesar del tamaño que éste pueda tener. Por otro lado, si la toma de decisiones no es guiada efectivamente por criterios claros, una cantidad grande de participantes entorpecerá el proceso haciéndolo complejo y dispendioso. El proyecto fortalece las teorías del diseño centrado en el usuario, lo cual debe ser un proceso orientador en todos los procesos de diseño. El contacto directo con el usuario amplía la visión del problema, en especial de las disciplinas más ajenas a la necesidad social, y sensibiliza en torno a ella. Por lo tanto, es recomendable que todo el equipo participe en los procesos de recolección de datos, previo entrenamiento, con simulaciones como se hizo en este proyecto y evitar que el proceso de consulta sea realizado por personas ajenas al equipo de diseño. De igual forma, el usuario debe participar en etapas del proceso que requieran de toma de decisiones que tengan alta incidencia en el rumbo del proyecto. Se requiere mayor número de experiencias con este tipo de proyectos aplicando el MADA puesto que en este proyecto se encontró que después del estudio a fondo de la necesidad social, algunos Requerimientos que habían sido identificados como No Funcionales o subjetivos, podían ser traducidos a Requerimientos Funcionales. Así mismo, se evidenció que los deseos del usuario no representan en forma directa los requerimientos de primer nivel sino que muchos de ellos son derivados de otros. Esta característica se pudo verificar en la evaluación de la matriz de diseño, en donde el acople de los requerimientos funcionales era un indicativo de una consideración no adecuada de los requerimientos funcionales. Es necesario trabajar en la identificación de contradicciones y la traducción de necesidades del cliente en requerimientos funcionales y no funcionales, para proyectos de solución de necesidades sociales. La literatura actual abarca esencialmente problemas netamente técnicos en los que efectuar estos procesos resulta más evidente. Aunque en este proyecto no se analizó el porqué de las dificultades en estas actividades, sí se evidenció que son tareas críticas dentro del proceso. REFERENCIAS

22 Aguilar-Zambrano, J. (2009). Ampliación del Modelo de Diseño Axiomático para el Desarrollo de Productos con Equipos Multidisciplinares. Tesis de doctorado, Universidad politécnica de Valencia, Valencia, España Asociación Española de Normalización y certificación [AENOR] (2010a). Sillas de ruedas de propulsión manual. Requisitos y métodos de ensayo. (UNE 12183:2010). Madrid, España: Autor. AENOR (2010b). Sillas de ruedas con motor eléctrico, escúteres y sus cargadores. Requisitos y métodos de ensayo. (UNE 12184:2010). Madrid, España: Autor. AENOR (2007a). Productos de apoyo para personas en situación de discapacidad. Clasificación y terminología (ISO9999:2007). Madrid, España: Autor. AENOR (2007b). Accesibilidad universal. Parte 1: Criterios DALCO para facilitar la accesibilidad al entorno (UNE ). Madrid, España: Autor. AENOR (2004). Vehículos de carretera. Vehículos para el transporte de personas con movilidad reducida. Capacidad igual o menor a nueve plazas, incluido el conductor. (UNE 26494). Madrid, España: Autor. AENOR (2003a). Aplicaciones informáticas para personas con discapacidad. Requisitos de accesibilidad al ordenador. Hardware (UNE ). Madrid, España: Autor. AENOR (2003b). Aplicaciones informáticas para personas con discapacidad. Requisitos de accesibilidad al ordenador. Software (UNE ). Madrid, España: Autor. AENOR (2001a). Accesibilidad en la edificación y el urbanismo. Criterios generales de diseño. (UNE 41500). Madrid, España: Autor. AENOR (2001b).Accesibilidad en el urbanismo (UNE 41510). Madrid, España: Autor. AENOR (2001c). Accesibilidad en la edificación. Espacios higiénico-sanitarios (UNE 41523). Madrid, España: Autor. AENOR (2000). Ayudas técnicas para personas con discapacidad. Requisitos generales y métodos de ensayo para ayudas técnicas para personas con discapacidad (UNE 12182:2000). Madrid, España: Autor. AENOR (1995). Sillas de ruedas. Parte 11: maniquíes de ensayo (UNE :1995). Madrid, España: Autor. AENOR (1991a). Sillas de ruedas. Nomenclatura. Términos y definiciones (UNE :1991). Madrid, España: Autor. AENOR (1991b). Sillas de ruedas. Dimensiones totales máximas (UNE :1991). Madrid, España: Autor. CavalluccI, D. & Weill, R.D., Integrating Altshuller s development laws for technical systems into the design process. CIRP Annals. Manufacturing Technology, 50(1), pp Cross, N. (2008). Engineering Design Methods. United States: John Wiley & Sons.