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    restricciones enlazadas a los requerimientos deberan ser definidas para reducir el conjunto posible de soluciones. Como tambin se concluye en [Chakrabarti et al., 2004], con objeto de quelos requerimientos se vean cumplidos por el diseo final, estos deben ser identificados,entendidos, recordados y usados a lo largo del proceso de diseo, lo que nos conducedirectamente a la necesidad de capturar, formalizar y representar requerimientos y la informacinrelacionada a lo largo del proceso de diseo, y pone de manifiesto su relevancia actual.Considerando, las denominaciones que se representan en la tabla 5.1, se observa que resultan bastante similares, fruto sin duda de que la procedencia de sus autores es Ingeniera de Diseo.Sin embargo cuando se considera la clasificacin de los requerimientos, las diferencias resultanms evidentes (ver tabla 5.2).

    Tabla 5.2 Clasificaciones de los requerimientos

    [Pahl et al.,1996] [Ullman, 1992] [Dieter, 2000]

    [Kontoya y

    Sommerville,1998]

    [Otto y Wood,2001]

    [Suh, 1990;Suh, 2001]

    Geometra Comportamientofuncional

    Cumplimientofuncional

    Funcional Funcional

    Cinemtica Factores huma-nos

    Requerimientosfsicos

    No funcional Restricciones

    Fuerzas Requerimientosfsicos

    Factores de am- biente

    -Proceso

    Energa Fiabilidad Aspectos delciclo de vida

    Entrega

    MaterialCiclo de vida Factores huma-

    nos Implementacin

    Seales Recursos Restricciones deempresa Estndares

    SeguridadRequerimientosfabricacin

    Requerimientossociales, legalesy polticos

    -Producto

    Ergonoma -UtilidadProduccin -FiabilidadControl decalidad

    -Seguridad

    Montaje -EficienciaTransporte -ComportamientoOperacin -CapacidadCoste -ExternosProduccin[schedule]

    -Restriccioneslegales-Restriccioneseconmicas-Interoperabilidad

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    En general, no se trata de evaluar cual de las clasificaciones puede ser mejor, pues el uso de cadauno de ellos depende en gran medida del tipo de producto, y a que tipo de propiedades se refieren, pero si es importante considerar que la utilizacin de una terminologa comn ayudara aldiseador en la tarea de definicin de requerimientos. En este sentido, destacar que una de lasaproximaciones ms importantes en la clasificacin de requerimientos es la definicin detaxonomas. Gershenson y Stauffer proponen una taxonoma de requerimientos con cuatro tipos bsicos: requerimientos de usuario final, requerimientos corporativos, requerimientos tcnicos yrequerimientos reguladores. Y en particular, se centran principalmente en requerimientos deusuario final [Hauge y Stauffer, 1993], y en requerimientos corporativos [Gershenson y Stauffer,1999]. Adicionalmente, al aspecto de clasificacin, la definicin de trminos, con objeto deentender un mismo significado, es el objetivo que se persigue en el desarrollo de una ontologa derequerimientos por parte del Laboratorio de Integracin de Empresa de la Universidad de Toronto[Lin, et al., 1996]. La definicin y clasificacin de trminos constituye un elemento fundamentalen cuanto que supone una referencia para el entendimiento y especificacin de requerimientos de

    producto [Rios, 2004].A pesar de que existen diferencias entre las diferentes clasificaciones de requerimientos, se pue-den establecer ciertas equivalencias. La clasificacin simplificada propuesta por [Otto y Wood,2001] provine de la evolucin de las metodologas prescriptivas de diseo o metodologas de fa-ses [Pugh, 1990; Ullman, 1992; Pahl et al., 1996]. [Otto y Wood, 2001] traducen directamente,las necesidades de los clientes en requerimientos funcionales y restricciones, sin considerar unaclasificacin tan completa de los requerimientos (figura 5.2). Esta traduccin consiste en analizar como se satisfacen las necesidades del cliente. Cuando una necesidad es satisfecha por medio delo que tiene que hacer el producto, es decir, mediante una funcin, se considera que es un reque-rimiento funcional, mientras que cuando es satisfecha por medio de cmo el producto tiene queser cuando tenga forma, es decir, mediante las propiedades del producto, se considera que es unarestriccin. De forma opcional, [Otto y Wood, 2001] proponen apoyarse en las categoras de bsqueda y descomposicin de especificaciones [Franke, 1975], similares a la clasificacin derequerimientos propuesta por [Pahl et al., 1996], para organizar inicialmente los requerimientos, y posteriormente, diferenciar entre los requerimientos funcionales y las restricciones. El proceso detraduccin de los requerimientos de cliente en requerimientos funcionales, en principio, podrafacilitarse mediante la aplicacin de la metodologa QFD [Akao, 1990 ].En cualquier caso, una correcta definicin de requerimientos es un punto clave para el xito en eldiseo de un producto. Los errores en su definicin implicaran no satisfacer las necesidades de-mandadas y con ello el fracaso del producto, adems de un incremento del coste en caso de tener que redefinirlos cuando el proyecto ya esta en desarrollo [Alexander, 2002].

    Como se ha comentado anteriormente, los requerimientos funcionales se definen como una decla-racin del comportamiento especfico de un diseo, es decir lo que el producto debe hacer.Mientras que las restricciones se definen como una limitacin, que en general afecta a algn tipode requerimiento, y que limita el rango de posibles soluciones que satisfacen los requerimientos.Las restricciones se pueden clasificar de tres formas en el entorno de diseo [Suh, 2001; Alexan-der, 2002]: restricciones de usuario o de entrada, restricciones del sistema y restricciones tcnicas.Las restricciones de usuario o de entrada son las restricciones que se definen en relacin con losrequerimientos de usuario, las restricciones del sistema son restricciones impuestas por el siste-ma en el cual las soluciones de diseo deben funcionar, y la restricciones tcnicas se refieren a posibles limitaciones en la solucin de diseo que aparecen conforme se avanza en su desarrollo.

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    Necesidades del cliente

    Requerimientos

    Funciones

    Ullman, 1992Pahl, 1996 Otto, 2001

    Funcionesgenerales

    Anlisisfuncional

    Anlisisfuncional

    Dominiodel cliente

    Atributos de cliente(ACs)

    Dominiofuncional

    Suh, 2001

    Requerimientos funcionales

    Restricciones

    Estructurafuncional

    Restricciones

    Estructurafuncional

    Restricciones

    Requerimientosfuncionales (RFs)Restricciones (Cs)

    DEFINICION FSICA DEL DISEODominio Fsico

    Propiedades de diseo(PDs)

    Figura 5.2 Flujo de Informacin en las fases inicialesdel diseo, ideacin y desarrollo conceptual.

    A lo largo de esta seccin se ha expuesto la informacin que hay que definir en las fases inicialesdel diseo, concretamente en la fase de ideacin y diseo conceptual. No obstante, tambin esinteresente representar la relacin que existe en la definicin de la informacin entre las metodo-logas prescriptivas, que dividen el proceso de diseo en un modelo de fases [Pugh, 1990; Ullman,

    1992; Pahl et al., 1996], y las metodologas de artefacto o evolutivas, que definen el proceso dediseo centrndose en la informacin que hay que definir y en la metodologa de evolucin deesta para obtener el producto final [Akao, 1990; Suh, 1990; Suh, 2001] (figura 5.2). Aunque sondos visiones diferentes de estructurar el diseo, la informacin que se precisa y se define es lamisma, y los mtodos propuestos resultan complementarios.

    5.3 Evolucin de la informacin en el proceso de diseoPara conseguir que el diseo evolucione desde que se detecta la necesidad hasta un diseo acaba-do y materializado, es necesario que la informacin relacionada con el mismo, evolucione desdeun estado conceptual hasta un nivel completamente detallado.En la literatura de diseo se observa dos sistemas para evolucionar la informacin de diseo: laevolucin de la informacin en las metodologas descriptivas o de fases [Pugh, 1990; Ullman,1992; Roozenburg, 1995; Pahl et al., 1996], y la evolucin de la informacin en las metodologasevolutivas, concretamente, la metodologa de Diseo Axiomtico [Suh, 1990; Suh, 2001]. Consi-derando que la informacin del proceso de diseo se puede englobar en los dominios propuestos por [Suh, 1990]: dominio de cliente, dominio funcional, dominio fsico y dominio del proceso; acontinuacin se describe el proceso de evolucin para cada metodologa.En las metodologas prescriptivas o de fases la informacin evoluciona de forma secuencial entrelos dominios, y se puede establecer una cierta relacin entre los dominios y las etapas de diseo(figura 5.3). Por ejemplo, en la etapa de diseo conceptual, el dominio funcional, compuesto por

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    PD

    PD 1 PD 2

    PD11 PD 12

    PD

    PD 1 PD 2

    PD11 PD 12

    RF

    RF 1 RF 2

    RF11 RF 12

    RF

    RF 1 RF 2

    RF11 RF 12

    VP

    VP 1 VP 2

    VP11 VP 12

    VP

    VP 1 VP 2

    VP11 VP 12

    Ideacin

    Diseoconceptual

    DiseoForma

    DiseoDetalle

    Necesidadescliente Dominio Funcional

    Dominio Fsico Dominio Proceso

    los requerimientos funcionales (RF) y las restricciones asociadas, est casi completamente defini-do; mientras que el dominio fsico, formado por los parmetros de diseo (PD), justo se empieza adefinir. Partiendo de las necesidades de los clientes, se realiza el anlisis funcional para obtener laestructura funcional del producto, compuesta de un conjunto de funciones generales y las subfun-ciones necesarias para satisfacer cada una de las funciones [Ullman, 1992; Pahl et al., 1996]. Pos-teriormente se definen los requerimientos funcionales y las restricciones. Cuando el dominio fun-cional ya est completamente definido, se inicia la definicin fsica de los componentes requeri-dos para satisfacer las funciones y subfunciones, dando lugar a la estructura de trabajo. La estruc-tura de trabajo se compone de la combinacin de principios de trabajo. Los principios de trabajose definen para cada subfuncin y reflejan el efecto fsico necesario para una funcin dada, ascomo caractersticas del material y la forma [Pahl et al., 1996]. En resumen, se definen los par-metros de diseo (DP), del dominio fsico. Durante la definicin fsica tambin se definen algunasfunciones auxiliares, aunque el desarrollo funcional ms importante ya se ha producido anterior-mente [Ullman, 1992; Pahl et al., 1996;]. La eleccin de ciertas soluciones de diseo estar limi-

    tada por las restricciones, ya sean restricciones de usuario o del sistema. No obstante, la determi-nacin de los parmetros fsicos o parmetros de diseo no slo depende de las funciones y lasrestricciones, sino que tambin depende del proceso de fabricacin. Las variables claves, caracte-rsticas del proceso, se definen como las variables del proceso (VPs), en el domino de los proce-sos. El dominio fsico limita el dominio del proceso [Lovatt, 1998; Shercliff y Lovatt, 2001], peroel dominio de proceso tambin limita el dominio fsico [Boothroyd, 1994].

    Figura 5.3 Evolucin de la informacin en los mtodos prescriptivos o de fases[Pugh, 1990; Ullman, 1992; Roozenburg, 1995; Pahl et al., 1996]

    En la metodologa de diseo axiomtico la evolucin de la informacin se produce de forma paralela para los tres dominios (figura 5.4). Partiendo de las necesidades del cliente se definen losrequerimientos funcionales que el producto tiene que satisfacer, para el primer nivel de la fase dediseo conceptual (figura 5.4). A continuacin, se identifican los parmetros de diseo parasatisfacer dichos requerimientos funcionales, y por ltimo, se determinan las variables de procesoque son necesarias para obtener los parmetros fsicos. Cuando el primer nivel ha sido completado

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    PD

    PD 1 PD 2

    PD11 PD 12

    PD

    PD 1 PD 2

    PD11 PD 12

    RF

    RF 1 RF 2

    RF11 RF 12

    RF

    RF 1 RF 2

    RF11 RF 12

    VP

    VP 1 VP 2

    VP11 VP 12

    VP

    VP 1 VP 2

    VP11 VP 12

    Dominio Funcional Dominio FsicoNecesidadescliente Dominio ProcesoIdeacin

    Diseoconceptual

    DiseoForma

    DiseoDetalle

    para los tres dominios, la informacin se descompone en un segundo nivel. La definicin de lainformacin en este segundo nivel depender de las decisiones que se han tomado en el nivelanterior. Por ejemplo, supongamos que se pretende disear un motor para satisfacer losrequerimientos funcionales (RF) de: ir hacia delante, atrs, parar y girar. Cuando este primer nivelde requerimientos ya ha sido definido, se deben conceptualizar los parmetros de diseo (PD) para este primer nivel [Suh, 2001]. Posteriormente, partiendo de las decisiones tomadas sobre los parmetros de diseo de este primer nivel, ya se pueden definir los requerimientos funcionales para un segundo nivel. Dicho de otro modo, los requerimientos funcionales sern diferentesdependiendo de los parmetros de diseo que se hayan elegido en el nivel anterior, es decir, losrequerimientos funcionales son diferentes cuando la solucin fsica elegida es un motor degasolina, o cuando es un motor elctrico. Este proceso de descomposicin se va repitiendo hastaque el diseo est completamente detallado, en la fase de diseo de detalle, para los tres dominios.El proceso de descomposicin genera una jerarqua de informacin en cada dominio.

    Figura 5.4 Evolucin de la informacin en la metodologade Diseo Axiomtico [Suh, 1990; Suh, 2001]

    Comparando las dos metodologas se observa, que en las metodologas prescriptivas el dominiofuncional es independiente de cualquier solucin fsica del diseo, ya que primero se realiza elanlisis funcional completo y posteriormente la definicin fsica del diseo. En la metodologa deDiseo Axiomtico [Suh, 1990; Suh, 2001] el dominio funcional es dependiente de la solucinfsica del diseo, debido a que los requerimientos funcionales se definen para la solucin fsica(PD) que se ha elegido en el dominio fsico del nivel anterior.La correspondencia de la informacin entre los dominios se trata en ms profundidad en la Teorade Diseo Axiomtico que en las metodologas prescriptivas. La Teora de Diseo Axiomticoestablece una base cientfica para disear, basada en el cumplimiento de axiomas para evolucionar la informacin y garantizar que las decisiones que se toman son acertadas. Dichos axiomas tienen por objetivo mantener la independencia funcional entre los requerimientos (axioma deindependencia) y minimizar la cantidad de informacin en el proceso de diseo (axioma deinformacin). Este sistema permite identificar para cada parmetro de diseo, el requerimiento

    funcional que est satisfaciendo. En este sentido, la trazabilidad de la informacin entre los

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    dominios es ms explicita y garantizar la satisfaccin de las necesidades del cliente al final deldiseo, tiene menos dependencia de la experiencia del diseador. No obstante, es un mtodo cuyaaplicacin no es fcil, y por el momento, la investigacin, est bsicamente centrada en eldominio funcional y en el dominio fsico. Los mtodos prescriptivos son mtodos empricos,interactivos e intuitivos que se centran ms en estructurar el diseo y en determinar lainformacin que se debe obtener, que en definir como esta debe evolucionar. Tal y como se citaen [Otto y Wood, 2001]: La transicin de necesidades de clientes a soluciones concretas es ms parecido a un arte que a una ciencia o mtodo [Dixon and Poli, 1995]. Por este motivo, latrazabilidad de la informacin entre los dominios es ms implcita y garantizar que lasnecesidades del cliente sean satisfechas al final del diseo, en general, tienen bastante relacin conla experiencia del diseador. Aunque actualmente, se detecta la tendencia de sistematizar deforma explcita la transicin de la informacin, entre los dominios del diseo, por parte de losmtodos prescriptivos [Otto y Wood, 2001].En ambas metodologas, el dominio de proceso tiene un efecto relevante sobre la definicin fsicadel producto. La metodologa de Diseo Axiomtico defiende que este efecto se deberaconsiderar desde el principio del desarrollo del diseo. Las variables del proceso (VPs), deldomino de los procesos, se definen como las variables claves, caractersticas del proceso, que pueden generar las propiedades de diseo especificadas. Sin embargo, hay que reconocer que[Suh, 1990; Suh, 2001] no trata este dominio en profundidad durante su investigacin. Losmtodos prescriptivos no especifican claramente cuando tiene que ser considerado el efecto del proceso, aunque lo sitan en un estado avanzado de la fase de diseo de materializacin [Ullman,1992; Pahl et al., 1996; Dieter, 2000]. Todos ellos exponen la importancia que este efecto tienesobre el diseo, sin embargo es [Ullman, 1992] quien pone ms en evidencia esta relacin:funcin, material, proceso, forma. La relacin entre el proceso de fabricacin y el diseo, se trataen ms profundidad en investigaciones relacionadas con la seleccin de procesos o el diseo parafabricar [Ishii et al., 1993; Boothroyd, 1994; Lovatt, 1998; Shercliff y Lovatt, 2001; Swift, 2003]Las dos metodologas expuestas a lo largo de esta seccin, permiten evolucionar la informacin para obtener el diseo final, aunque con principios diferentes. Sin embargo, ambas metodologasusan los mtodos y herramientas que se han ido definiendo para asistir en el proceso de diseo,como las matrices de Pugh, los diagramas de robustez, y los diagramas QFD.

    5.4 Formalizacin y estructuracin de la informacin de diseoEn la primera seccin de este captulo se ha expuesto la informacin que hay que determinar enlas fases iniciales del diseo, y para ello, las definiciones de ciertos trminos han sido requeridas.

    La definicin de la informacin del proceso de diseo, no slo es estudiada desde el punto de vistasemntico, sino que la estructura sintctica o la anatoma de la informacin tambin se consideraun punto clave para que el diseador pueda alcanzar la correcta definicin de la misma[Alexander, 2002].La investigacin de la definicin y formalizacin de la informacin tiene sus orgenes en el iniciode las investigaciones del proceso de diseo y en el objetivo de alcanzar su formalizacin. Por ejemplo [Pahl et al., 1996] define el concepto de funcin como: La funcin es la relacin entrelas entradas y salidas de un sistema cuyo objetivos es llevar a cabo una tarea. Las funcionesrepresentan que tiene que hacer el producto para satisfacer las necesidades del clienteindependiente que cualquier solucin fsica. Las funciones son normalmente definidas mediantedeclaraciones formadas por: verbo y nombre. Las funciones se derivan de conversiones de flujo:

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    material, energa y seales. En esta definicin se incluye tanto la definicin semntica como lasintctica, y permite al diseador definir de forma ms precisa las funciones del un producto. Lasdefiniciones en el mbito funcional han evolucionado notablemente, mediante taxonomasrelacionadas con los verbos y los flujos, que definen las funciones, y mediante estructurassintcticas ms detalladas [Otto y Wood, 2001]. Un ejemplo de ello es la definicin del flujo, elcual se define mediante el flujo bsico, una clase de flujo y un complemento (tabla 5.3).

    Tabla 5.3 Ejemplos de definiciones de funciones

    Verbo Flujo Bsico Clase de flujo ComplementoRecibir Energa humana de fuerza

    Transferir Energa humana de movimientoTransferir Energa mecnica rotacional

    Transportar Material slido

    Considerando el mbito de la Ingeniera de Requerimientos, tambin existe un amplio nmero detrabajos que tienen por objetivo alcanzar una formalizacin de estos. Por ejemplo, Alexander propone una estructura bsica para la definicin de requerimientos [Alexander, 2002], dondedefine que la anatoma de un buen requerimiento debe contener: el tipo de usuario (referido aquien se beneficia del requerimiento), el tipo de resultado (el verbo del requerimiento), y aquelloque el usuario quiere o desea alcanzar, formado por un objeto y un calificador (Tabla 5.4).

    Tabla 5.4 Ejemplo de la definicin de requerimientos

    Tipo de usuario El operario

    Tipo de resultado debe ser capaz de verObjeto la luz de la alarmaComplemento desde dos metros de distancia

    Siguiendo esta lnea de trabajo, en [Hunter et al, 2005] se propone la estructura de un requeri-miento funcional aplicado al diseo de utillajes. La estructura propuesta se basa en:

    Tabla 5.5 Ejemplo de la definicin de requerimientos funcionales [Hunter et al., 2005]

    Accin Verbo activo funcin del utillajeObjeto Nombre objeto que recibe la accinRecurso Nombre objeto donde se realiza la accinCalificadores Grupo adjetivado cuantitativo o grupo de nombres que

    permiten definir restricciones asociadas con la funcin

    La definicin, formalizacin y estructuracin de la informacin que hay que definir durante el proceso de diseo puede ayudar al diseador a definir que conoce al inicio de cada tarea y quedebe obtener al final de la misma, sirviendo como elemento de representacin explcita de lainformacin asociada con cada fase del diseo.

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    5.5 ConclusionesEl proceso de diseo es la primera fase del ciclo de vida del producto, motivo por el cual ha sidoobjetivo de investigaciones desde varias dcadas, y desde varias perspectivas; en el presente

    trabajo se han considerado dos aproximaciones: metodologas prescriptivas, y metodologasevolutivas. A lo largo de este captulo, se ha reflejado la evolucin de las investigacionesrelacionadas con la informacin que es necesaria y la que se define en el proceso de diseo, en particular requerimientos y funciones. A modo de resumen, se puede concluir que es necesario:

    1. Formalizar el proceso de diseo junto con la forma en que la informacin es expresada. Laformalizacin del proceso permite al diseador conocer como deber evolucionar lainformacin a lo largo de dicho proceso.

    2. Definir la informacin de forma explcita y estructurada, para asistir al diseador en ladefinicin de la misma. Estas definiciones le permiten avanzar en el proceso de diseo sinambigedades y teniendo claro el objetivo que hay que satisfacer en cada etapa. As como le pueden asistir a validar que el diseo final cumplir con todos los requerimientos iniciales del proyecto.

    3. Definir la informacin que desde etapas posteriores al diseo, como fabricacin, debe ser considerada en la fase de diseo y su relacin con los requerimientos y soluciones de diseoadoptadas.

    5.6 Referencias[Akao, 1990], Akao,Y., (1990), "Quality function deployment: integrating customer requirements

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