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Fase 3: Diseño de la Solución en el Proceso Tecnológico

Antonio Jesús Romero Vallecillos

Profesor de Tecnología e Ingeniería en Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato

La clave para el éxito de un proyecto está en encontrar la solución perfecta. En este artículo, desglosamos la fase de diseño de soluciones en el proceso tecnológico, donde las ideas se convierten en realidades. Aprende a generar soluciones creativas, seleccionar la mejor opción y transmitir tus ideas con claridad. ¡No dejes que tus ideas se queden en el papel, aprende a transformarlas en productos únicos!

La fase de Diseño de Soluciones dentro del proceso tecnológico desempeña un papel fundamental en la resolución eficaz de problemas y en la creación de productos o sistemas que cubran nuestras necesidades. Esta etapa, que sigue a la definición del problema y a la investigación y búsqueda de información, representa el punto de partida para transformar las ideas y conceptos abstractos en soluciones prácticas y funcionales.

Para diseñar la mejor solución posible seguiremos los siguientes pasos:

A. Generar  Soluciones: aplicamos técnicas de ideación como Brainstorming, Mapa Mental, Analogías, Pensamiento Inverso, Storyboard o Juego de Roles.

B. Seleccionar la Mejor Solución: valorar cada una de las soluciones teniendo en cuenta las especificaciones  que hicimos del producto y elegir la más adecuada.

C. Transmisión de Ideas: una vez seleccionada la idea elaboramos un anteproyecto con croquis, planos, esquemas eléctricos , mecanismos, etc.

¿Por qué es importante la fase de Diseño?

Cuando trabajamos el diseño de una solución buscamos que nuestro proyecto destaque en los siguientes aspectos:

  • Creatividad: el diseño de soluciones permite explorar una variedad de enfoques y estrategias para abordar el problema identificado. Al emplear técnicas de ideación y creatividad, se pueden generar múltiples alternativas de soluciones que abarquen diferentes enfoques y perspectivas.
  • Efectividad y Eficiencia: el diseño de soluciones permite identificar y desarrollar la opción más adecuada y eficiente para resolver el problema en cuestión. Al seleccionar la solución más óptima, se garantiza la efectividad en la resolución del problema y se maximiza el rendimiento del producto o sistema resultante.
  • Reducir el riesgo de fallos: al evaluar cuidadosamente las diferentes soluciones propuestas y anticipar posibles problemas o limitaciones, se reducen los riesgos de fallos y errores en etapas posteriores del proceso. Esto contribuye a minimizar los costos asociados con la corrección de errores y retrabajo.
  • Innovación y Competitividad: el diseño de soluciones fomenta la innovación al impulsar la búsqueda de nuevas ideas y enfoques para resolver problemas. Las soluciones diseñadas de manera creativa y efectiva pueden conferir una ventaja competitiva en el mercado al ofrecer productos o sistemas únicos y diferenciados.

A. ¿Cómo podemos Generar Soluciones? Técnicas de Ideación

Para generar soluciones aplicaremos técnicas de ideación para llegar a ideas creativas y explorar diferentes enfoques para resolver el problema identificado. Usaremos los bocetos de las soluciones propuestas para visualizar y comunicar de manera efectiva las ideas generadas, facilitando así el proceso de diseño. 

Técnicas de Ideación

Estas técnicas fomentan la generación de ideas innovadoras y la exploración de diferentes enfoques, permitiendo así ampliar el horizonte de posibilidades y encontrar soluciones viables y efectivas. A continuación, se describen algunas de las técnicas de ideación más comúnmente utilizadas:

  • Lluvia de Ideas (Brainstorming): es una técnica ampliamente utilizada en la generación de ideas. Consiste en reunir a un grupo de personas con diferentes antecedentes y experiencias para discutir y generar ideas de forma libre y sin críticas. Durante una sesión de brainstorming, los participantes comparten sus pensamientos, sugerencias y soluciones potenciales relacionadas con el problema en cuestión. Esta técnica fomenta la creatividad y la colaboración, permitiendo que surjan ideas innovadoras que pueden no haber sido consideradas de manera individual.  Ejemplo: imagina que estás tratando de idear nuevas formas de mejorar el proceso de estudio. En una sesión de brainstorming, podrías sugerir ideas como crear una aplicación móvil para organizar apuntes, establecer grupos de estudio en línea o implementar técnicas de gamificación para hacer el estudio más divertido.
  • Mapas Mentales: son una técnica visual que ayuda a organizar y estructurar ideas de manera gráfica. Se inicia con una idea central y se ramifica en diferentes subtemas o conceptos relacionados. Los mapas mentales permiten explorar múltiples conexiones y asociaciones entre ideas, lo que facilita la generación de soluciones desde diversas perspectivas. Esta técnica es especialmente útil para estimular la creatividad y la asociación libre de ideas.- Ejemplo: para mejorar la eficiencia en la cocina, podrías crear un mapa mental que comience con el objetivo principal, como «Preparar una comida saludable», y luego ramificar en subtemas como «Recetas rápidas», «Ingredientes frescos», «Utensilios de cocina necesarios», etc.
  • Analogías: la aplicación de analogías consiste en encontrar similitudes entre el problema a resolver y situaciones, objetos o conceptos completamente diferentes. Al establecer comparaciones inusuales, se pueden generar nuevas perspectivas y soluciones innovadoras. Esta técnica fomenta la creatividad al desafiar las suposiciones convencionales y abrir nuevas posibilidades de abordar el problema. Ejemplo: para mejorar la eficiencia energética en un edificio podemos observar cómo funcionan los nidos de termitas para regular la temperatura de manera eficiente y así diseñar un sistema de ventilación inspirado en los nidos de termitas que optimice el flujo de aire y la temperatura dentro del edificio.
  • Design Thinking: es un enfoque centrado en el usuario y que busca comprender las necesidades y deseos del usuario final para generar soluciones que realmente satisfagan sus requerimientos. Este enfoque se basa en un proceso iterativo que incluye la observación empática, la definición del problema, la generación de ideas, la prototipación y la prueba iterativa de soluciones. El Design Thinking fomenta la empatía y la colaboración, y promueve la generación de soluciones creativas y centradas en el usuario. – Ejemplo: supongamos que quieres diseñar un producto para mejorar la experiencia de los usuarios al hacer ejercicio en casa. Utilizando el enfoque del Design Thinking, podrías comenzar observando las necesidades y deseos de los usuarios, idear soluciones creativas como equipos de ejercicio compactos y multifuncionales, prototipar diferentes diseños y probarlos con usuarios reales para obtener retroalimentación.
  • Pensamiento Inverso: esta técnica consiste en abordar el problema desde una perspectiva opuesta o inversa. En lugar de buscar soluciones directas, se exploran las formas en que se podría causar o amplificar el problema. Esto puede llevar a ideas y soluciones creativas al desafiar las suposiciones preestablecidas y fomentar el pensamiento lateral. Utilizando la técnica de pensamiento inverso para abordar la mejora del tráfico en una ciudad, podríamos considerar cómo empeorar deliberadamente la congestión vial. En lugar de buscar soluciones para aliviar el tráfico, podríamos identificar acciones que podrían agravar el problema, como cerrar carreteras principales, eliminar semáforos o reducir el acceso al transporte público. Al examinar las posibles medidas que podrían causar un aumento en la congestión del tráfico, podríamos identificar áreas de vulnerabilidad en la infraestructura existente y desarrollar estrategias para abordarlas de manera proactiva, como mejorar la coordinación del transporte público, optimizar los sistemas de semáforos o implementar políticas de gestión de tráfico más efectivas.
  • Storyboard: El storyboard es una técnica que se utiliza comúnmente en la industria del cine y la animación para visualizar la secuencia de eventos de una historia. En el contexto de la ideación, se emplea para representar visualmente la secuencia de acciones o eventos que podrían ocurrir en el desarrollo de una solución. Esto ayuda a comprender cómo se llevaría a cabo la solución en la práctica y a identificar posibles puntos de mejora. – Ejemplo: si estás diseñando una aplicación móvil para realizar compras en línea, podrías crear un storyboard que muestre la secuencia de eventos desde que un usuario abre la aplicación hasta que realiza una compra exitosa. Esto te ayudaría a visualizar y planificar la experiencia del usuario en cada paso del proceso.
  • Juego de Roles: esta técnica implica asignar roles ficticios a los participantes, quienes asumen diferentes perspectivas y puntos de vista relacionados con el problema en cuestión. Al adoptar roles específicos, los participantes pueden explorar el problema desde diferentes ángulos y generar ideas basadas en experiencias y conocimientos ficticios.- Ejemplo: para mejorar la interacción entre el personal de atención al cliente y los clientes, podrías organizar un juego de roles donde algunos participantes asumen el papel de clientes insatisfechos y otros asumen el papel de empleados de servicio al cliente. Esto ayudaría a identificar áreas de mejora en la comunicación y el servicio al cliente.
  • SCAMPER: es un acrónimo que representa ocho técnicas diferentes para estimular la creatividad y generar ideas innovadoras: Sustituir, Combinar, Adaptar, Modificar, Poner en otro contexto, Eliminar y Reorganizar. Cada letra de SCAMPER representa una técnica específica que se utiliza para cuestionar y transformar los elementos existentes del problema en nuevas ideas y soluciones.  – Ejemplo: Si estás buscando formas de mejorar una linterna, podrías aplicar las técnicas de SCAMPER de la siguiente manera:
    • Sustituir: ¿Se podrían utilizar materiales más ligeros para hacerla más portátil?
    • Combinar: ¿Se podría combinar con un cargador solar para hacerla más sostenible?
    • Adaptar: ¿Se podría adaptar para incluir una función de señalización de emergencia?
    • Modificar: ¿Se podría modificar el diseño para que sea resistente al agua?
    • Poner en otro contexto: ¿Se podría utilizar en actividades al aire libre como senderismo o camping?
    • Eliminar: ¿Se podrían eliminar partes innecesarias para hacerla más ligera?
    • Reorganizar: ¿Se podrían reorganizar los controles para hacerla más intuitiva de usar?

Crear Bocetos de las Soluciones Propuestas

Una vez que se han generado diversas ideas utilizando las técnicas de ideación, es importante plasmarlas en bocetos que permitan visualizar y comunicar de manera clara y concreta cada una de las soluciones propuestas. Los bocetos son representaciones visuales preliminares que pueden variar en complejidad, desde simples dibujos a mano alzada hasta representaciones más detalladas y elaboradas.

Los bocetos de soluciones propuestas tienen varios propósitos:

  • Visualización de Ideas: permiten visualizar cómo se materializan las ideas generadas durante la fase de ideación, ayudando a comprender mejor cómo funciona cada solución en la práctica.
  • Comunicación Eficiente: facilitan la comunicación entre los miembros del equipo de diseño y otros interesados, al proporcionar una representación visual clara y concisa de las soluciones propuestas.
  • Iteración y Mejora: los bocetos sirven como punto de partida para el refinamiento y la mejora continua de las soluciones, permitiendo realizar ajustes y modificaciones antes de avanzar a etapas más avanzadas del proceso de diseño.

B. Selección de la Mejor Solución

Elaboración de la Hoja de Valoración de las Soluciones

La elaboración de una Hoja de Valoración es un paso crucial en el proceso de selección de la mejor solución. Esta herramienta proporciona un marco estructurado para evaluar y comparar las diferentes alternativas de soluciones propuestas en función de criterios específicos y predefinidos. La hoja de valoración generalmente incluye una lista de criterios relevantes que concretamos en la fase 1 mediante el Documento de Especificaciones, junto con una escala de evaluación que permite asignar puntos a cada solución en función de su cumplimiento de esos criterios. Al completar la hoja de valoración, se obtiene una visión clara y objetiva de las fortalezas y debilidades de cada solución, lo que facilita la toma de decisiones informadas y la selección de la opción más adecuada para abordar el problema en cuestión.

Evaluación de las Soluciones Propuestas

Una vez elaborada la Hoja de Valoración, se procede a la evaluación de las soluciones propuestas en función de los criterios establecidos. Este proceso implica analizar cada alternativa de manera detallada y objetiva. La evaluación de las soluciones propuestas proporciona una base sólida para identificar la opción más prometedora y tomar decisiones fundamentadas sobre cuál será la mejor solución para resolver el problema. También permite identificar en qué aspectos destaca cada solución, pudiendo mejorar la solución final con las características de otras soluciones.

Correlación con el Documento de Especificaciones

Es fundamental asegurar que la solución seleccionada esté alineada con los requisitos y especificaciones definidos en el Documento de Especificaciones de la Fase de Identificación del Problema o Necesidad. Esto implica revisar detalladamente los criterios y objetivos establecidos en el documento inicial y verificar que la solución elegida cumpla con todos los requisitos especificados. Además, es importante considerar cualquier nueva información o cambios en el contexto del proyecto que puedan haber surgido durante el proceso de diseño. La correlación con el Documento de Especificaciones garantiza que la solución seleccionada sea coherente con los objetivos y expectativas del cliente o usuario final, y que satisfaga adecuadamente las necesidades identificadas durante la fase inicial del proceso tecnológico.

Ejemplo de Hoja de Valoración para elegir la mejor solución

Hemos detectado una necesidad que puede solucionarse con la creación de un sistema de purificación de agua portátil como un dispositivo compacto y fácil de transportar que permita al usuario purificar agua en situaciones de emergencia o durante actividades al aire libre, utilizando tecnologías como la filtración por membrana o la desinfección UV. 

En la descripción del problema hemos establecido que la solución óptima deberá cumplir con las siguientes especificaciones:

  • Portabilidad: el dispositivo debe ser compacto y ligero para facilitar su transporte y manejo por parte de los estudiantes durante actividades al aire libre o situaciones de emergencia.
  • Eficiencia de purificación: debe ser capaz de purificar el agua de forma efectiva y rápida, eliminando contaminantes y microorganismos patógenos para garantizar la seguridad del agua potable.
  • Tecnología de purificación: se requiere una tecnología de purificación confiable y eficiente, como la filtración por membrana o la desinfección UV, que garantice la eliminación de bacterias, virus, protozoos y otros contaminantes presentes en el agua.
  • Capacidad de tratamiento: el dispositivo debe tener una capacidad adecuada de tratamiento de agua para satisfacer las necesidades de un usuario individual o de un grupo pequeño de personas durante un período de tiempo determinado.
  • Facilidad de uso: debe ser fácil de operar y no requerir habilidades técnicas especiales para su uso, con un diseño intuitivo y funciones simples de activación y apagado.
  • Durabilidad: el dispositivo debe ser resistente y duradero, capaz de soportar condiciones adversas como golpes, vibraciones y cambios de temperatura durante su uso en entornos al aire libre.
  • Autonomía energética: se prefiere que el dispositivo funcione con una fuente de energía autónoma, como baterías recargables o energía solar, para garantizar su operación continua sin depender de fuentes de energía externas.
  • Costo asequible: debe ser asequible para los estudiantes, con un costo de adquisición y mantenimiento razonable que permita su acceso a un amplio rango de usuarios.
  • Seguridad: el dispositivo debe cumplir con estándares de seguridad y calidad para garantizar la protección de los usuarios y la efectividad de la purificación del agua sin generar riesgos adicionales para la salud.
  • Compatibilidad con estándares: debe cumplir con las normativas y estándares de calidad y seguridad establecidos por las autoridades reguladoras pertinentes para garantizar su adecuación y legalidad para su uso en situaciones de emergencia y actividades al aire libre.

Una vez realizada la fase de investigación hemos comenzado a aportar ideas y se han diseñado cuatro propuestas diferentes (Solución A,B,C y D) que vamos a valorar mediante la siguiente tabla:

Según la tabla la Solución A es la mejor a nivel global. Pero nosotros podemos mejorarla aún más observando los criterios que obtienen peor puntuación en esta solución (capacidad de tratamiento, autonomía energética y costo) y estudiaremos si es posible modificarlos con las soluciones que han obtenido mejor resultado en esos criterios. De esta forma la Hoja de Valoración se convierte en una herramienta de gran utilidad para llegar a la mejor solución posible.

C. Transmisión de Ideas. El Anteproyecto

La transmisión de ideas es una parte fundamental en el proceso tecnológico. Este proceso involucra la comunicación efectiva de ideas mediante diversos medios gráficos y escritos, que permiten a los diseñadores y técnicos compartir, evaluar y perfeccionar propuestas. Así, se facilita la colaboración y se asegura que todos los miembros del equipo y cualquier otra persona implicada comprendan claramente los detalles de la solución que hemos diseñado para nuestro problema o necesidad. 

¿Qué es el Anteproyecto?

Un anteproyecto es el documento que recopila todas las ideas, conceptos y estudios realizados durante el proceso de diseño. Su propósito principal es transmitir las ideas que hemos trabajado de forma precisa y clara, permitiendo a todos los involucrados entender y evaluar esas ideas antes de proceder a su implementación detallada. Este documento es crucial, pues actúa como un puente entre la conceptualización inicial y la ejecución práctica, asegurando que las soluciones sean factibles y coherentes con las especificaciones que planteamos al definir el problema.

Gracias al anteproyecto conseguimos:

  • Facilitar la comunicación, ya que ayuda a todos los miembros del equipo a visualizar y entender cómo es la solución que hemos diseñado. 
  • Hacer ajustes a la solución elegida, proporcionando una oportunidad para hacer ajustes antes de que el diseño se finalice completamente, lo cual puede ahorrar tiempo y recursos.

Documentación Gráfica Básica

La documentación gráfica es la base para la transmisión de ideas técnicas y conceptuales en un anteproyecto. Si en las primeras fases del diseño usamos los bocetos como un primer acercamiento a nuestra solución ideal, ahora concretamos la descripción de nuestro producto mediante los siguientes documentos gráficos fundamentales: croquis, planos y esquemas, cada uno con su propósito y nivel de detalle específico.

Croquis
El croquis es el segundo nivel de concreción en el diseño. Es un dibujo técnico realizado a mano alzada, caracterizado por su rapidez y la ausencia de instrumentos de medición precisos. Es ideal para capturar y comunicar ideas preliminares de manera eficiente y visual. Aunque los detalles son aproximados, es esencial mantener la claridad y la proporcionalidad para facilitar su interpretación.

  • Prioriza la claridad y la proporción, incluso sin el uso de herramientas de precisión.
  • Utiliza cotas para clarificar dimensiones importantes.

Planos
Los planos son representaciones muy detalladas y a escala, incluyendo las dimensiones mediante la acotación. Representan el mayor nivel de concreción en la transmisión de ideas. Los planos están normalizados, es decir, sujetos a unas normas en su representación. Así nos aseguramos de que cualquier persona pueda interpretarlos correctamente. Es vital saber leer e interpretar planos técnicos, pues son guías exactas para la ejecución de proyectos.

Esquemas Técnicos

Los esquemas son representaciones simplificadas que muestran la disposición de los componentes dentro de diversas instalaciones. La precisión y claridad son cruciales para prevenir errores en la instalación o mantenimiento. Por este motivo el nivel de detalle debe ser máximo y seguir las normas de representación en los esquemas. Al igual que los planos, los esquemas están normalizados.

En un proyecto, podemos encontrar diversos tipos de esquemas, cada uno adecuado para representar diferentes aspectos técnicos:

  • Esquemas eléctricos: Muestran la configuración y conexión de los componentes eléctricos dentro de un sistema.
  • Esquemas electrónicos: Detallan los componentes y las conexiones en circuitos electrónicos, facilitando su análisis y construcción.
  • Esquemas mecánicos: Representan la disposición y relación entre las diversas partes mecánicas de una máquina o estructura.
  • Esquemas hidráulicos: Ilustran el flujo y control de líquidos en sistemas como tuberías y válvulas.
  • Esquemas neumáticos: Describen sistemas que utilizan aire comprimido para operar diversos mecanismos.
  • Esquemas de flujo de procesos: Visualizan los pasos y operaciones en procesos industriales, mostrando cómo se transforman las materias primas en productos finales.

Errores Comunes con la Documentación Gráfica y Cómo Evitarlos

En la elaboración de documentación gráfica para un anteproyecto, es fundamental minimizar los errores para asegurar la precisión y efectividad del diseño. A continuación, se destacan algunos errores frecuentes y cómo prevenirlos:

Errores de Escala y Dimensionamiento

Un error común es no respetar la escala o dimensionar incorrectamente los elementos en los planos y esquemas. Consejos Útiles:

  • Utiliza siempre herramientas de software que permitan verificar las escalas automáticamente.
  • Revisa dos veces las medidas y proporciones antes de finalizar los documentos.

Falta de Claridad en la Simbología

La inconsistencia o la incorrecta aplicación de símbolos puede llevar a confusiones en la interpretación de los documentos. Consejos útiles:

  • Sigue la normativa en la simbología desde el inicio del proyecto.
  • Incluye una leyenda o un índice de símbolos en todos los documentos técnicos.

Errores en la Acotación

Las cotas incorrectas o mal colocadas pueden provocar errores graves en la fabricación o construcción. Consejos Útiles:

  • Verifica que todas las dimensiones estén correctamente posicionadas y sean fáciles de leer.
  • Utiliza cotas normalizadas, es decir, que cumplan con las reglas para la acotación en el dibujo técnico.

Documentación Desorganizada

Una presentación desorganizada puede dificultar la comprensión y el seguimiento del proyecto. Consejos Útiles:

  • Organiza los documentos siguiendo un orden lógico y cronológico.
  • Utiliza índices y tablas de contenido para facilitar la navegación por el documento.

A modo de resumen, la tercera fase en el proceso tecnológico es el Diseño de la Solución. En esta etapa generamos soluciones mediante diversas técnicas de ideación. Estas soluciones las plasmamos en bocetos que nos sirven para elegir la solución más adecuada a nuestro problema o necesidad. Usaremos una Hoja de Valoración para seleccionar la solución óptima al problema mediante una tabla según las especificaciones del producto que hicimos en la primera fase del proceso tecnológico (Descripción del Problema o Necesidad). Una vez que hemos concretado la solución la describimos gráficamente de forma detallada y toda esta documentación la incluimos en el Anteproyecto que es nuestra herramienta fundamental en la transmisión de ideas.

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