La ingeniería concurrente ( CE ) o diseño y fabricación concurrentes es una metodología de trabajo que enfatiza la paralelización de tareas (es decir, realizar tareas simultáneamente), lo que a veces se denomina ingeniería simultánea o desarrollo integrado de productos ( IPD ) utilizando un enfoque de equipo de producto integrado . Se refiere a un enfoque utilizado en el desarrollo de productos en el que se integran funciones de ingeniería de diseño, ingeniería de fabricación y otras funciones para reducir el tiempo necesario para llevar un nuevo producto al mercado. [1]
Al completar las etapas de diseño y fabricación al mismo tiempo, los productos se producen en menos tiempo y se reducen los costos. Aunque el diseño y la fabricación simultáneos requieren una amplia comunicación y coordinación entre disciplinas, los beneficios pueden aumentar las ganancias de una empresa y conducir a un entorno sostenible para el desarrollo de productos. El diseño y la fabricación simultáneos pueden generar una ventaja competitiva sobre otras empresas, ya que el producto puede producirse y comercializarse en menos tiempo. [2] Sin embargo, una ingeniería concurrente mal implementada puede generar problemas. [3] [4]
El éxito detrás del diseño y la fabricación simultáneos radica en completar procesos al mismo tiempo involucrando a todas las disciplinas. A medida que el desarrollo de productos se ha vuelto más eficiente en términos de costos y tiempo a lo largo de los años, elementos de ingeniería concurrente han estado presentes en los enfoques de desarrollo de productos. Los elementos de ingeniería concurrente que se utilizaron fueron equipos multifuncionales, así como un tiempo de comercialización rápido y la consideración de los procesos de fabricación al diseñar. [5] Al involucrar múltiples disciplinas en la toma de decisiones y la planificación, la ingeniería concurrente ha hecho que el desarrollo de productos sea más eficiente en términos de costos y tiempo. El hecho de que la ingeniería simultánea pueda dar como resultado un tiempo de comercialización más rápido ya es una ventaja importante en términos de ventaja competitiva sobre otros productores. La ingeniería concurrente ha proporcionado una estructura y un concepto para el desarrollo de productos que pueden implementarse para lograr el éxito futuro.
Una publicación de 2008 describió la ingeniería concurrente como un nuevo sistema de gestión de diseño que ha madurado en los últimos años hasta convertirse en un enfoque de sistemas bien definido para optimizar los ciclos de diseño e ingeniería. [6] La ingeniería concurrente se ha implementado en varias empresas, organizaciones y universidades, sobre todo en la industria aeroespacial. A principios de la década de 1990, CE también se adaptó para su uso en el campo de la automatización de contenidos e información, proporcionando una base para la organización y gestión de proyectos fuera del sector de desarrollo de productos físicos para el que fue diseñado originalmente. Organizaciones como el Centro de Diseño Concurrente de la Agencia Espacial Europea utilizan el diseño concurrente para realizar estudios de viabilidad para futuras misiones.
La premisa básica de la ingeniería concurrente gira en torno a dos conceptos. La primera es la idea de que todos los elementos del ciclo de vida de un producto (desde la funcionalidad, la producción, el ensamblaje, las pruebas, el mantenimiento, el impacto ambiental y, finalmente, la eliminación y el reciclaje) deben tomarse cuidadosamente en consideración en las primeras fases de diseño. [7]
El segundo concepto es que todas las actividades de diseño deberían ocurrir al mismo tiempo, es decir, simultáneamente. La idea es que la naturaleza concurrente de estas actividades aumente significativamente la productividad y la calidad del producto. [8] De esta manera, los errores y rediseños se pueden descubrir temprano en el proceso de diseño, cuando el proyecto aún es flexible. Al localizar y solucionar estos problemas tempranamente, el equipo de diseño puede evitar lo que a menudo se convierten en errores costosos a medida que el proyecto avanza hacia modelos computacionales más complicados y, finalmente, hacia la fabricación real de hardware. [9]
Como se mencionó anteriormente, parte del proceso de diseño es garantizar que se tenga en cuenta todo el ciclo de vida del producto. Esto incluye establecer los requisitos del usuario, propagar los primeros diseños conceptuales, ejecutar modelos computacionales, crear prototipos físicos y, finalmente, fabricar el producto. En este proceso se incluye tener en cuenta la financiación, la capacidad de la fuerza laboral y los requisitos de tiempo. Un estudio de 2006 afirmó que una implementación correcta del proceso de diseño concurrente puede ahorrar una cantidad significativa de dinero y que las organizaciones han estado adoptando el diseño concurrente por este motivo. [8] También es altamente compatible con el pensamiento sistémico y la ingeniería verde .
La ingeniería concurrente reemplaza el flujo de diseño secuencial más tradicional, o "modelo en cascada". [10] [11] En Ingeniería Concurrente se utiliza en su lugar un método de desarrollo iterativo o integrado. [12] El método Cascada avanza de forma lineal, comenzando con los requisitos del usuario y avanzando secuencialmente hacia el diseño y la implementación, hasta tener un producto terminado. En este sistema de diseño, un equipo de diseño no miraría rápidamente hacia atrás o hacia adelante desde el paso en el que se encuentra para solucionar o anticipar problemas. En el caso de que algo salga mal, el diseño normalmente debe ser desechado o alterado en gran medida. El proceso de diseño concurrente o iterativo fomenta cambios rápidos de rumbo, de modo que se tengan en cuenta todos los aspectos del ciclo de vida del producto, lo que permite un enfoque más evolutivo del diseño. [13] La diferencia entre los dos procesos de diseño se puede ver gráficamente en la Figura 1.
Una parte importante del método de diseño concurrente es que el ingeniero individual tiene mucho más poder de decisión en el proceso de diseño general debido a la naturaleza colaborativa de la ingeniería concurrente. Se afirma que otorgar propiedad al diseñador mejora la productividad del empleado y la calidad del producto, basándose en el supuesto de que las personas a las que se les da un sentido de gratificación y propiedad sobre su trabajo tienden a trabajar más duro y diseñar un producto más robusto, en contraposición a un empleado al que se le asigna una tarea con poca participación en el proceso general. [9]
El diseño concurrente conlleva una serie de desafíos, como la implementación de revisiones tempranas del diseño, la dependencia de una comunicación eficiente entre ingenieros y equipos, la compatibilidad del software y la apertura del proceso de diseño. [14] Este proceso de diseño generalmente requiere que los modelos informáticos ( diseño asistido por computadora , análisis de elementos finitos ) se intercambien de manera eficiente, algo que puede resultar difícil en la práctica. Si estas cuestiones no se abordan adecuadamente, es posible que el diseño concurrente no funcione de forma eficaz. [15] Es importante señalar que aunque la naturaleza de algunas actividades del proyecto impone un grado de linealidad (finalización del código de software, desarrollo de prototipos y pruebas, por ejemplo), organizar y gestionar equipos de proyecto para facilitar el diseño simultáneo aún puede generar beneficios significativos que provienen de un mejor intercambio de información.
Existen proveedores de servicios que se especializan en este campo, y no solo capacitan a las personas sobre cómo realizar diseños concurrentes de manera efectiva, sino que también brindan las herramientas para mejorar la comunicación entre los miembros del equipo.
Los equipos multifuncionales incluyen personas de diferentes áreas del lugar de trabajo que participan en un proceso particular, incluida la fabricación, el diseño de hardware y software, el marketing, etc.
Hacer varias cosas a la vez, como diseñar varios subsistemas simultáneamente, es fundamental para reducir el tiempo de diseño y es el núcleo de la ingeniería concurrente.
El intercambio incremental de información ayuda a minimizar la posibilidad de que la realización simultánea de productos genere sorpresas. "Incremental" significa que tan pronto como haya nueva información disponible, se comparte e integra en el diseño. Los equipos multifuncionales son importantes para el intercambio eficaz de información de manera oportuna.
La gestión integrada de proyectos garantiza que alguien sea responsable de todo el proyecto y que la responsabilidad no se transfiera una vez que se haya realizado un aspecto del trabajo.
Se utilizan varias definiciones de ingeniería concurrente.
El primero es utilizado por Concurrent Design Facility ( ESA ):
La Ingeniería Concurrente (CE) es un enfoque sistemático para el desarrollo integrado de productos que enfatiza la respuesta a las expectativas del cliente. Encarna los valores del equipo de cooperación, confianza y compartir de tal manera que la toma de decisiones se realiza por consenso, involucrando todas las perspectivas en paralelo, desde el comienzo del ciclo de vida del producto .
El segundo es de Winner, et al., 1988:
La ingeniería concurrente es un enfoque sistemático para el diseño integrado y concurrente de productos y sus procesos relacionados, incluida la fabricación y el soporte. Este enfoque pretende hacer que los desarrolladores consideren desde el principio todos los elementos del ciclo de vida del producto, desde la concepción hasta la eliminación, incluida la calidad, el costo, el cronograma y los requisitos del usuario. [dieciséis]
La ingeniería concurrente y secuencial cubren las mismas etapas de diseño y fabricación; sin embargo, los dos enfoques varían ampliamente en términos de productividad, costo, desarrollo y eficiencia. La figura 'Ingeniería secuencial versus diseño y fabricación concurrentes' muestra la ingeniería secuencial a la izquierda y el diseño y fabricación concurrentes a la derecha. Como se ve en la figura, la ingeniería secuencial comienza con los requisitos del cliente y luego avanza hacia el diseño, implementación, verificación y mantenimiento. El enfoque de ingeniería secuencial da como resultado una gran cantidad de tiempo dedicado al desarrollo de productos. Debido a la gran cantidad de tiempo asignado a todas las etapas del desarrollo del producto, la ingeniería secuencial se asocia con un alto costo y es menos eficiente ya que los productos no se pueden fabricar rápidamente. La ingeniería concurrente, por otro lado, permite que todas las etapas del desarrollo del producto ocurran esencialmente al mismo tiempo. Como se ve en la figura 'Ingeniería secuencial versus diseño y fabricación concurrentes', la planificación inicial es el único requisito antes de que pueda ocurrir el proceso, incluida la planificación, el diseño, la implementación, las pruebas y la evaluación. El enfoque simultáneo de diseño y fabricación permite acortar el tiempo de desarrollo del producto, una mayor eficiencia en el desarrollo y producción de piezas antes y menores costos de producción.
La ingeniería concurrente y secuencial también se puede comparar utilizando una analogía de la carrera de relevos. [17] La ingeniería secuencial se compara con el enfoque estándar de correr una carrera de relevos, donde cada corredor debe correr una distancia determinada y luego pasar el testigo al siguiente corredor y así sucesivamente hasta completar la carrera. La ingeniería concurrente se compara con correr una carrera de relevos donde dos corredores correrán al mismo tiempo durante ciertos puntos de la carrera. En la analogía, cada corredor cubrirá la misma distancia establecida que con el enfoque secuencial, pero el tiempo para completar la carrera usando el enfoque concurrente es significativamente menor. Cuando se piensa en los distintos corredores de la carrera de relevos como etapas del desarrollo de un producto, la correlación entre los dos enfoques en la carrera de relevos y los mismos enfoques en ingeniería es muy similar. Aunque existen procesos más complejos y numerosos involucrados en el desarrollo de productos, el concepto que proporciona la analogía es suficiente para comprender los beneficios que conlleva el diseño y la fabricación simultáneos.
Al utilizar la ingeniería concurrente, las empresas pueden reducir el tiempo que lleva pasar de la idea al producto. El ahorro de tiempo se obtiene al diseñar teniendo en cuenta todos los pasos del proceso, eliminando cualquier posible cambio que deba realizarse en un diseño después de que una pieza haya llegado a producción antes de darse cuenta de que es difícil o imposible de mecanizar. Reducir o eliminar estos pasos adicionales significa que el producto se completará antes y con menos material desperdiciado en el proceso. Durante el proceso de diseño y creación de prototipos, los posibles problemas en el diseño se pueden corregir en una fase más temprana de las etapas de desarrollo del producto para reducir aún más el plazo de producción.
Los beneficios del diseño y la fabricación simultáneos se pueden clasificar en corto y largo plazo.
Actualmente, varias empresas, agencias y universidades utilizan CE. Entre ellos se pueden mencionar: