Ingeniería concurrente

La ingeniería concurrente ( EC ) o diseño y fabricación concurrentes es una metodología de trabajo que enfatiza la paralelización de tareas (es decir, la realización de tareas simultáneamente), que a veces se denomina ingeniería simultánea o desarrollo integrado de productos ( DIP ) mediante 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 lanzar un nuevo producto al mercado. ^{[ 1 ]}

Al completar las etapas de diseño y fabricación simultáneamente, los productos se producen en menos tiempo y a menor costo. Si bien el diseño y la fabricación concurrentes requieren una amplia comunicación y coordinación entre disciplinas, sus beneficios pueden aumentar la rentabilidad de una empresa y generar un entorno sostenible para el desarrollo de productos. El diseño y la fabricación concurrentes pueden brindar una ventaja competitiva sobre otras empresas, ya que el producto puede producirse y comercializarse en menos tiempo. ^{[ 2 ]} Sin embargo, una implementación deficiente de la ingeniería concurrente puede generar problemas. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

El éxito del diseño y la fabricación concurrentes radica en completar los procesos simultáneamente, 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, los elementos de la ingeniería concurrente se han incorporado a los enfoques de desarrollo de productos. Los elementos de la ingeniería concurrente utilizados fueron los equipos multifuncionales, así como la rápida comercialización y la consideración de los procesos de fabricación durante el diseño. ^{[ 5 ]} Al involucrar a 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 concurrente pueda resultar en una comercialización más rápida ya es una ventaja importante en términos de competitividad sobre otros productores. La ingeniería concurrente ha proporcionado una estructura y un concepto para el desarrollo de productos que se pueden implementar para 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 partir de principios de la década de 1990, la ingeniería concurrente también se adaptó para su uso en el campo de la automatización de la información y el contenido, proporcionando una base para la organización y gestión de proyectos fuera del sector de desarrollo de productos físicos para el que fue diseñada 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. El primero 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 tenerse en cuenta cuidadosamente en las primeras fases del diseño. ^{[ 7 ]}

El segundo concepto es que todas las actividades de diseño deben realizarse al mismo tiempo, es decir, simultáneamente. La idea es que la simultaneidad de estas actividades aumenta significativamente la productividad y la calidad del producto. ^{[ 8 ]} De esta manera, se pueden detectar errores y rediseños en las primeras etapas del proceso de diseño, cuando el proyecto aún es flexible. Al localizar y corregir estos problemas a tiempo, el equipo de diseño puede evitar errores que suelen resultar costosos a medida que el proyecto avanza hacia modelos computacionales más complejos y, finalmente, hacia la fabricación del hardware. ^{[ 9 ]}

Como se mencionó anteriormente, parte del proceso de diseño consiste en asegurar que se considere todo el ciclo de vida del producto. Esto incluye establecer los requisitos del usuario, difundir los diseños conceptuales iniciales, 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 mano de obra y los requisitos de tiempo. Un estudio de 2006 afirmó que una correcta implementación del proceso de diseño concurrente puede ahorrar una cantidad significativa de dinero, y que las organizaciones han estado adoptando el diseño concurrente por esta razón. ^{[ 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 de cascada ". ^{[ 10 ] [ 11 ]} En la ingeniería concurrente se utiliza un método de desarrollo iterativo o integrado. ^{[ 12 ]} El método de cascada avanza de forma lineal, comenzando con los requisitos del usuario y avanzando secuencialmente hacia el diseño y la implementación, hasta obtener un producto terminado. En este sistema de diseño, un equipo de diseño no revisaría rápidamente el paso en el que se encuentra para corregir o anticipar problemas. En caso de que algo salga mal, el diseño generalmente debe desecharse o modificarse sustancialmente. El proceso de diseño concurrente o iterativo fomenta cambios de rumbo rápidos, de modo que se tengan en cuenta todos los aspectos del ciclo de vida del producto, lo que permite un enfoque de diseño más evolutivo. ^{[ 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 mucha más influencia en el proceso de diseño general debido a la naturaleza colaborativa de la ingeniería concurrente. Se afirma que otorgar al diseñador la responsabilidad mejora la productividad del empleado y la calidad del producto, basándose en la premisa de que las personas que experimentan satisfacción y responsabilidad sobre su trabajo tienden a trabajar más y diseñar un producto más robusto, en comparación con un empleado al que se le asigna una tarea con poca influencia en el proceso general. ^{[ 9 ]}

Existen varias definiciones de ingeniería concurrente.

La primera es utilizada por la Instalación de Diseño Concurrente ( ESA ):

La ingeniería concurrente (EC) es un enfoque sistemático para el desarrollo integrado de productos que enfatiza la respuesta a las expectativas del cliente. Incorpora valores de equipo como la cooperación, la confianza y el intercambio, de manera que la toma de decisiones se realiza por consenso, involucrando todas las perspectivas en paralelo, desde el inicio 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, incluyendo la fabricación y el soporte. Este enfoque busca que los desarrolladores consideren desde el principio todos los elementos del ciclo de vida del producto, desde su concepción hasta su desecho, incluyendo la calidad, el costo, el cronograma y los requisitos del usuario. ^{[ 16 ]}

La ingeniería concurrente y la secuencial abarcan las mismas etapas de diseño y fabricación; sin embargo, ambos enfoques difieren ampliamente en términos de productividad, costo, desarrollo y eficiencia. La figura "Ingeniería secuencial frente a diseño y fabricación concurrentes" muestra la ingeniería secuencial a la izquierda y el diseño y fabricación concurrentes a la derecha. Como se observa en la figura, la ingeniería secuencial comienza con los requisitos del cliente y luego avanza hacia el diseño, la implementación, la verificación y el mantenimiento. Este enfoque implica dedicar una gran cantidad de tiempo al desarrollo del producto. Debido a la gran cantidad de tiempo asignado a todas las etapas del desarrollo, la ingeniería secuencial se asocia con altos costos 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 se realicen prácticamente al mismo tiempo. Como se observa en la figura "Ingeniería secuencial frente a diseño y fabricación concurrentes", la planificación inicial es el único requisito previo al proceso, incluyendo el diseño, la implementación, las pruebas y la evaluación. El enfoque de diseño y fabricación concurrentes permite acortar el tiempo de desarrollo del producto, lograr una mayor eficiencia en el desarrollo y la producción temprana de piezas y reducir los costos de producción.

La ingeniería concurrente y la secuencial también pueden compararse mediante la analogía de una carrera de relevos. ^{[ 17 ]} La ingeniería secuencial se compara con el enfoque estándar de una carrera de relevos, donde cada corredor debe recorrer una distancia determinada y luego pasar el testigo al siguiente, y así sucesivamente hasta completar la carrera. La ingeniería concurrente se compara con una carrera de relevos donde dos corredores corren simultáneamente en ciertos puntos de la carrera. En la analogía, cada corredor cubrirá la misma distancia que en el enfoque secuencial, pero el tiempo para completar la carrera con el enfoque concurrente es significativamente menor. Al considerar a los distintos corredores de la carrera de relevos como etapas en el desarrollo de un producto, la correlación entre ambos enfoques en la carrera de relevos y los mismos enfoques en ingeniería es muy similar. Si bien 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 concurrentes.

Mediante la ingeniería concurrente, las empresas pueden reducir el tiempo necesario para pasar de la idea al producto. El ahorro de tiempo se logra diseñando teniendo en cuenta todas las etapas del proceso, eliminando cualquier posible modificación que deba realizarse una vez que la pieza haya llegado a producción, antes de darse cuenta de que su mecanizado es difícil o imposible. Reducir o eliminar estos pasos adicionales significa que el producto se completará antes y con menos desperdicio de material. Durante el proceso de diseño y creación de prototipos, los posibles problemas de diseño pueden corregirse en etapas tempranas del desarrollo del producto para reducir aún más el tiempo de producción.

Los beneficios del diseño y la fabricación simultáneos se pueden clasificar en beneficios a corto y largo plazo.

Actualmente, varias empresas, agencias y universidades utilizan la CE. Entre ellas se pueden mencionar:

• Instalación de Diseño Concurrente ^{[ 18 ]} - Agencia Espacial Europea
• Equipo X de la NASA - Laboratorio de Propulsión a Chorro
• Centro de Diseño Integrado (IDC) de la NASA , Laboratorio de Diseño de Misiones (MDL) y Laboratorio de Diseño de Instrumentos (IDL) - Centro de Vuelo Espacial Goddard
• Equipo Compass de la NASA ^{[ 19 ]} - Centro de Investigación Glenn
• CNES ^{[ 20 ]} – Agencia Espacial Francesa
• ASI – Agencia Espacial Italiana
• Boeing
• EADS Astrium – Oficina de Diseño de Satélites
• Espacio Thales Alenia
• Centro de Diseño Conceptual de la Corporación Aeroespacial
• STV Incorporated
• Instalación de ingeniería concurrente del Centro Aeroespacial Alemán
• Centro Espacial EPFL
• Schlumberger
• Harley Davidson
• ASML
• Fibra tres
• Toyota

• Instalación de diseño concurrente de la ESA
• Diseño iterativo
• Desarrollo de nuevos productos
• Servidor de diseño concurrente abierto
• Ciclo de vida del producto
• Gestión del ciclo de vida del producto
• Ingeniería tradicional