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Design Science
Research
INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA BASADA EN EL DISEÑO
Ing. Karla Reyes Burgos 1
“Los objetos artificiales o sintéticos son el objetivo central de la actividad y habilidad de la Ingeniería. El ingeniero, y más
generalmente el diseñador, se ocupa de cómo deben ser las cosas: cómo deben ser cara a conseguir metas y funcionalidad.
The Sciences of the Artificial. H. Simon
2
[1]
3
Los sistemas de información
SI
PARADIGMAS
PositivistasInterpretativosSociocríticos
HOY
no son suficientes para abordar
artefactos de conocimiento
LOS PARADIGMAS
que han sustentado el desarrollo de los SI
en diferentes núcleos de interés
SIN EMBARGO
SE HAN BASADO
que capturan y representan el
conocimiento sobre ciertos dominios.
son esencialmente
los fenómenos
y las situaciones problemáticas que surgen frente a los
avances de las tecnologías de la información y la comunicación
EjemplosEl diseño es la principal distinción entre profesiones y ciencias. Las escuelas de ingeniería, negocios,
educación y medicina están centralmente preocupadas
por el proceso de diseño. [1]
4
El diseño es un proceso y un producto
“Secuencia de actividades que produce un producto innovador”Dos tipos de procesos: Construir y Evaluar
Proceso“ Artefacto creado para solucionar problemas no resueltos”
Producto
5Verbo
Sujeto
[2]
El principio fundamental de DSR es que el conocimiento, comprensión de un problema y su solución, se adquieren en la aplicación y construcción de un artefacto [2].
6
Contribución al conocimiento de DSR
Dos dimensiones:
● Madurez del dominio de aplicación (Oportunidades / Problemas)
● Madurez de las soluciones (artefactos existentes)
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Madurez del dominio de aplicación
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Alto Bajo
Mejora: Desarrollar nuevas soluciones para problemas conocidos. Oportunidad de
Investigación
Invención: Inventar nuevas soluciones para nuevos
problemas. Oportunidad de Investigación
Diseño de rutina: Aplicar soluciones conocidas a problemas conocidos
Exaptación: Extender soluciones conocidas a nuevos problemas (por
ejemplo, adoptar soluciones de otros campos).
Oportunidad de Investigación
[3]
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Madurez del dominio de aplicación
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Alto Bajo
Mejora: Desarrollar nuevas soluciones para problemas conocidos. Oportunidad de
Investigación
Una mejora es un mejor artefacto de solución en forma de productos, procesos, servicios, tecnologías o ideas más eficientes y eficaces.Las mejoras deben hacer una evaluación convincente y proporcionar evidencia de mejoras respecto a las soluciones actuales.Ejemplos:
● Mejores algoritmos de minería de datos para el descubrimiento de conocimiento;
● La mejora de los sistemas de recomendación para el uso en el comercio electrónico;
● Mejor uso de tecnologías y estrategias para el ahorro de energía en las aplicaciones informáticas;
● Mejoras en los algoritmos de enrutamiento para la cadena de suministros.
[3]
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Madurez del dominio de aplicación
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Alto Bajo
Invención: Inventar nuevas soluciones para nuevos
problemas. Oportunidad de Investigación
Una invención es un avance radical; una salida de formas aceptadas de pensar y hacer. Se acepta como invención en las situaciones en las que existe poca comprensión del contexto del problema y no hay artefactos eficaces disponibles como solucionesEjemplo:Producir un algoritmo que genere todas las reglas de asociación significativa entre los elementos de una base de datos. ¿Esto para qué serviría? Permitiría a las organizaciones encontrar relaciones interesantes (por ejemplo, los patrones de compra). ¿Cuál es la novedad?, Ningún otro trabajo ha hecho lo mismo
[3]
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Madurez del dominio de aplicación
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Alto Bajo
Exaptación: Extender soluciones conocidas a nuevos problemas (por
ejemplo, adoptar soluciones de otros campos).
Oportunidad de Investigación
Un exaptación es la expropiación de un artefacto en un campo para resolver problemas en otro campo,Es aplicable a proyectos en los que el contexto problema no se comprende bien, pero existen artefactos maduros en otros campos que pueden ser aceptados como soluciones eficaces.Ejemplo:Exaptación de Codd de las matemáticas relacionales conduce a conceptos de bases de datos relacionales, en cuanto a modelos, métodos y ejemplificaciones.El concepto original de Berners-Lee de la World Wide Web fue el que uno simplemente pudiese compartir documentos de investigación en forma de hipertexto entre varios ordenadores. En poco tiempo, sin embargo, muchas personas vieron el potencial de este entorno en rápida expansión de interconexión para exaptar aplicaciones de plataformas antiguas hacia las plataformas de WWW.
[3]
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Madurez del dominio de aplicación
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Alto Bajo
Diseño de rutina: Aplicar soluciones conocidas a problemas conocidos
[3]
La evolución de las mejores prácticas pueden ser observadas y documentadas lo cual puede llevar al diseño de una generalización
Es posiblemente el cuadrante en el que se aprovechan al máximo los efectos de una innovación
Aquí no hay oportunidad de investigación
Ejemplos de DSRMuchos artefactos han sido diseñados y desarrollados en investigaciones que no son sistemas basados en ordenador, así tenemos a los métodos, técnicas, notaciones y herramientas para el desarrollo, planificación y gestión de SI/ TI.
13
Por ejemplo: Procedimientos para la normalización de bases de datos (Codd, 1970)
Por ejemplo:El lenguaje de modelado unificado (UML) (Rumbaugh et al, 1998)
Por ejemplo:El instrumento SERVQUAL (Pitt et al, 1995)
http://www.irma-international.org/viewtitle/32739/
[3]
Ejemplos en otros campos del conocimientoSe pueden encontrar aplicaciones en Farmacología, Economía, Documentación, etc., también en aquellas en la que desarrolló expresamente, como Computer Science, Informática, Escuelas de Arquitectura y de Ingeniería en general.
Es un campo temático para la Investigación Operativa (Operations Research) en las Facultades de Empresariales y en las Escuelas de Negocios (Master of Business Administration)
14
Origen
la ingeniería se ocupa de transformarlo. Mientras que las ciencias naturales
se ocupan de entender el mundo tal
cual es, de saber cómo son las cosas
15
16
Ciencias de la naturaleza
Son las que buscan determinar cómo son las cosas y las causas de los fenómenos que se encuentran en la naturaleza
Son las que busca determinar cómo deben ser las cosas, qué propósitos se buscarán y cómo se alcanzarán
Ciencia del diseño o Ciencias de lo artificial
Teorizan y Justifican Construyen y Evalúan
Las Ciencias Tradicionales tienen como objetivo fundamental explorar, describir,
explicar y, cuando sea posible, predecir acerca de los fenómenos naturales y sociales.
Mientras que las Ciencias del Diseño están orientadas a la resolución de problemas.
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Característica Investigación orientada a la descripción
Investigación orientada a la prescripción
Paradigma dominante Ciencia de tradicional (natural o social)
Ciencia del diseño
Foco, atención En el problema En la solución
Característica regunta de investigación
Explicaciones Soluciones alternativas para determinados tipos de problemas
Característico producto de investigación
Modelo causal; enfoque cuantitativo
Principio tecnológico probado y fundamentado
[12]
Ciencias de la naturaleza vs. Ciencias de lo artificial
Ciencias de la naturaleza
● Trata de comprender la realidad● Producir conocimiento teórico
general● Deriva de la naturaleza● Objetivo: Teorizar y Justificar
Ciencia del diseño o Ciencias de lo artificial
● Resolver problemas● Producir y aplicar el
conocimiento para crear artefactos eficaces
● Deriva de la ingeniería● Objetivo: Construir y Evaluar
Física, Biología, Química, etc.Computación, Arquitectura, Ingenierías en
general, Medicina 18
La forma de entender el objeto de investigación (la ontología) y la manera en que se construye el conocimiento (epistemología) en las ciencias naturales o del comportamiento se orienta a generalizar leyes para describir, explicar o predecir fenómenos existentes en la naturaleza.
19
20
Perspectiva de investigación
Dimensión Positivista Interpretativo Diseño
Ontología(entendimiento del objeto de investigación)
Una sola realidad.Conocida, probabilística, tangible.
Múltiples realidades, basadas en una construcción social.
Múltiple, contextualmente situada en estados o mundo alternativos.Socio-tecnológicamente habilitado
Epistemología(Construcción del conocimiento)
Objetiva; desapasionada, observador imparcial de la verdad.
Subjetivas, es decir, los valores y el conocimiento emergen de la interacción investigador-participante
Conocimiento a través del hacer: objetivamente limitado construcción dentro de un contexto. Significado revelado a partir de una iteración circunscrita.
Metodología Observación; cuantitativa, estadística
Participación; cualitativa. Hermenéutica y dialéctica.
Desarrollo. Medir el impacto de los artefactos en la composición del sistema.
Axiología(rol de los valores)
Una verdad universal; predicción
Comprensión: situada y descrita
Control; la creación; evolución (es decir mejoras); comprensión
Design Science Research in Information Systems. Vijay Vaishnavi y Bill Kuechler[4]
Modelo del proceso de la investigación científica basada en el diseño
21[4]
¿Qué puede motivar una investigación DSR?
22[5]
Los proyectos que parten del ciclo de Relevancia, nacen de una necesidad expresada o identificada en colaboración con una organización real
23[5]
Aquellas investigaciones que inician desde el diseño,son típicamente proyectos enmarcados dentro de un proyecto marco o que dan continuidad a un proyecto anterior.
24[5]
Finalmente aquellos que inician desde el ciclo de Rigor, surgen de la identificación de vacíos en una disciplina
25[5]
Directrices para guiar una investigación DSR
26[1]
Constructo
Modelo
Instanciaciones
Métodos
Mejores teorías
Guía 1: Las ciencias del diseño tienen como objeto de estudio un artefacto*
La investigación científica basada
en el diseño debe producir un
artefacto viable en la forma de un
constructo, un modelo, un método
o una instanciación.
* Artefacto, según Simon (1969) es todo lo que no es natural, es algo construido por el hombre 27[1]
Las Salidas de la Investigación del Diseño (Artefacto)
28[4]
29
[6]
Guía 2: Relevancia del Problema
La solución debe resolver
un problema importante
para la comunidad
30[1]
31
● Estado actual○ Analizan diversos Modelos de Flexibilidad de Infraestructura de TI
(ITIF) identificando principalmente el de Byrd & Turner el cual consta
de 8 dimensiones agrupadas en tres factores principales: Integración,
modularidad y flexibilidad del personal de TI. Añadiendo a dos
modelos más de ITIF, los cuales agregan dos dimensiones más: la
Innovación y la Flexibilidad de los Sistemas de Información ambos
aplicados a determinados sectores de la industria de Perú y Malasia
respectivamente.
● ConclusiónEsta revisión de la literatura permitió mostrar la relevancia del tema
para la investigación en TI.[6]
Guía 3: Evaluación del Diseño
La utilidad, calidad y eficacia de
un artefacto de diseño debe ser
rigurosamente demostrado a
través de métodos de evaluación
bien ejecutados
32[1]
Métodos de Evaluación del Diseño
33
Observacional Estudio de caso: Estudio en profundidad del artefacto en el entorno de la empresaEstudio de campo: Supervisar el uso del dispositivo en múltiples proyectos
Analítica Análisis estático: examen de la estructura de artefactos en referencia a las cualidadesestática (por ejemplo, complejidades)Análisis de arquitectura: Estudio de ajuste del artefacto a la arquitectura del Sistema de Información.Optimización: Demostración de la optimización de las propiedades de un artefactoAnálisis dinámico: Estudio de la calidad dinámica de un dispositivo en uso (Ejemplo: Rendimiento)
Experimental Experimento controlado: Estudio del artefacto en un ambiente controlado para el análisis de sus propiedades, por ejemplo la usabilidadSimulación: Análisis de un artefacto con datos artificiales.
Testeo Testeo funcional(Black Box):Ejecución del artefacto para descubrir fallos e identificar los defectos por medio de dispositivos específicos.Testeo estructural (White Box): Prueba del rendimiento con respecto a métricas en la implementación de un artefacto (por ejemplo, prueba de enrutamiento de IPs)
Argumentación Argumentación: uso de la información basada en la ciencia para construir un argumento convincente sobre la utilidad del artefactoEscenarios: construcción de escenarios detallada alrededor del artefacto para demostrar su utilidad (por ejemplo: prospectiva)
[11]
[7]
¿Qué se debe evaluar?● ¿Qué tan bien funciona?● Se requieren métricas y mediciones, por ejemplo: funcionalidad, integridad,
rendimiento, facilidad de uso, estética, fiabilidad, etc.● Hipótesis sobre el comportamiento de los dispositivos o soluciones● Si el análisis confirma o contradice una hipótesis● Conduce hacia una nueva percepción o conclusión● Salidas de la evaluación --> A través de los parámetros de desempeño
34
Parámetros de desempeño del Diseño
ComportamientoActitud, Adopción, etc.
Interfase Hombre-ArtefactoUsabilidad, ergonomía, etc
Aspectos técnicos del artefactoEficacia, tiempo de respuesta, adaptabilidad, escalabilidad, capacidad, confiabilidad, seguridad, mantenibilidad, portabilidad, compatibilidad, etc.
EconómicosCosto, beneficios, riesgo, etc.
Organizacionales-EstratégicosVentaja competitiva, flexibilidad estratégica, clima organizacional, etc.
Sociales�Impacto, aceptación, opinión, etc
35
36
● Analítica○ Análisis estadístico del resultado de la aplicación del
instrumento a 150 CIOs○ Diez especialistas en TI analizaron y validaron los
factores de cada dimensión del instrumento propuesto, mediante la aplicación de la Tabla de Evaluación de factores
● Observacional○ Identificar las dimensiones que tienen mayor
incidencia en las instituciones para lograr un posterior nivel de ITIF. [6]
Guía 4: Contribuciones a la InvestigaciónLa efectiva investigación
científica basada en el diseño
debe proporcionar aportes claros
y verificables en cualquiera de
éstas tres áreas: el diseño del
artefacto, el conocimiento para su
construcción (base teórica del
diseño) y/o el conocimiento para
su evaluación (metodología del
diseño).
37[1]
38
○ El estudio brinda un aporte académico y organizacional, porque proporciona un modelo de medición que ayudará a las instituciones a identificar su nivel de flexibilidad actual y aplicar las medidas correctivas necesarias
○ Identifica a las dimensiones de mayor incidencia para lograr un alto nivel de ITIF:
✓ Integración✓ Modularidad✓ Modelo del negocio✓ Seguridad de TI✓ Flexibilidad de SI✓ Flexibilidad del personal de TI
○ Aplica un instrumento validado a los Jefes de Sistemas de un grupo de instituciones públicas (150), obteniendo un indicador de flexibilidad Básica.
[6]
Guía 5: Rigurosidad en la Investigación
Métodos rigurosos para la
construcción y evaluación del
artefacto
39[1]
40
○ Validación del modelo propuesto de ITIF mediante juicio de expertos
○ Determinar el modelo de madurez de ITIF mediante herramientas validadas
Uso de herramientas validadas
[6]
Guía 6: El diseño como un proceso de investigación.
El diseño es esencialmente un
proceso de búsqueda para
descubrir una solución efectiva a
un problema.
41[1]
42
○ El instrumento estudió a nueve modelos de ITIF, tomando
aportes significativos de tres de ellos
○ El instrumento tomó aportes importantes de modelos de
madurez internacionalmente establecidos como CMMI,
CobIT e ITIL
○ El instrumento fue aplicado a 25 Jefes de Sistemas de las
Instituciones Públicas del Perú[6]
Guía 7: Comunicación de la Investigación
El resultado de una investigación
basada en DSR debe ser
presentado de manera efectiva
tanto para audiencias orientadas
a la tecnología, así como a las que
están orientadas a la gestión.
43[1]
44
45
Audiencia tecnológica● Conceptos de Flexibilidad de Infraestructura de TI● Mostrar los modelos más relevantes de Flexibilidad de
Infraestructura de TI
Audiencia gerencial● Conocimiento sobre el nivel de ITIF que poseen las instituciones
públicas del Perú, es Básica debido a la baja flexibilidad de los Sistemas de Información y el bajo conocimiento del modelo de negocio.
● Las dimensiones que tienen mayor incidencia en las instituciones para lograr un posterior nivel de ITIF son: Flexibilidad de Personal de TI e Integración.
[6]
Propuesta de estructura de Informe de Investigación del Diseño
Introducción● Definición del Problema● Justificación (contribución del estudio)● Objetivos del estudio de investigación● Objetivos del diseño (artefacto)● Metodología● Estructura de la investigación (descripción de capítulos)
Marco Teórico (conceptos relevantes al dominio del problema)Estado del Arte (historia del artefacto estudiado)Diseño Propuesto (propuesta teórica, arquitectura e implementación)Prototipo (descripción y demostración)EvaluaciónInvestigación futuraConclusiones
46[9]
Ejemplo 1 Enterprise Architecture and ITIL
47[10]
Ejemplo 2 Modelo para medir la flexibilidad de infraestructura de tecnología de información
48[6]
49[6]
50
Design Science Research
Centros / Labs
51
52
53
54
BibliotecaUSAT
Bibliografía[1] H. Simon. The sciences of the artificial. Cambridge: MIT press, 1996.
[2] A. Hevner y S. Chatterjee. Design research in information systems: theory and practice. Vol. 22. Londres: Springer Science & Business Media, 2010.
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[4] V. Vaishnavi y W. Kuechler. Design science research methods and patterns: innovating information and communication technology. Florida: Auerbach, 2007.
[5] R. González y A. Pomares "LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA BASADA EN EL DISEÑO COMO EJE DE PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN EN INGENIERÍA." Pontificia Universidad Javeriana-Bogotá, Colombia. 2012.
[6] E. Sabana. "Modelo para medir la flexibilidad de infraestructura de tecnología de información" . M. Ing. de Sistemas, UNMSM, Lima, Perú, 2013.
[7] A. Hevner, S.March, J.Park y S. Ram "Design science in information systems research." MIS quarterly 28.1 (2004): 75-105.
[8]A. Cataldo. Design science research, una breve introducción. Alejandro Cataldo. Presentación. Disponible en ResearchGate.com
[9] J. Velarde. La Investigación del Diseño en Gestión de Sistemas de Información. UNMSM. 2007
[10] M. Vicente. “Enterprise Architecture and ITIL” Master Thesis, Instituto Superior Técnico, Lisboa, Portugal 2013
[11] J.De Sordi, M.l Meireles, C. Sanches Design Science: Uma Abordagem Inexplorada por Pesquisadores Brasileiros em Gestãode Sistemas de Informação http://www.anpad.org.br/admin/pdf/adi2038.pdf , 2010
[12] A. Dresch. Design Science e Design Science Research como Artefatos Metodológicos para Engenharia de Produção. http://www.repositorio.jesuita.org.br/bitstream/handle/UNISINOS/4075/51.pdf?sequence=1&isAllowed=y , 2013 55
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Fotografías e imágenes usadas
15 a) http://comps.canstockphoto.es/can-stock-photo_csp22932732.jpgb) http://thumbs.dreamstime.com/z/usos-m%C3%B3viles-software-empresarial-y-concepto-social-del-servicio-del-establecimiento-de-una-red-de-los-medios-smartphone-30388975.jpg
19 http://m1.paperblog.com/i/326/3262433/como-funciona-el-metodo-cientifico-L-7Qt2NU.jpeg
27 http://demo.complete-oscommerce.com/212217/images/laptop-8.jpg
30 http://www.onlinevalles.com/wp-content/uploads/2015/06/shutterstock_126278537-680x453-2.jpg
32 http://2.bp.blogspot.com/-NUCNAV3pCWY/VIdKMoMDY3I/AAAAAAAAAS4/kkoLk5psDiQ/s1600/gauge-512.png
37 http://image.shutterstock.com/z/stock-vector-human-head-and-icons-of-science-the-concept-of-scientific-discoveries-the-idea-of-learning-128976941.jpg
39 http://freetoviewjournals.pls.org.uk/images/belly.jpg
41 http://www.centreaplicat.com/fotos/nouarti.png
43 http://4vector.com/i/free-vector-business-people-vector_128696_business-people-vector/shutterstock_17016193.jpg
51,52 y 53 Capturas de pantallas de las paginas web de los centros de investigación en referencia54 Carátulas escaneadas de los libros en referencia
Diap. URL
Gracias
57
Ing. Karla Reyes [email protected]
http://kreyesburgos.blogspot.com@KReyesB
Marzo de 2016
