30, May, 2024

Productos proyectos y pedagogía – QArm como caso de estudio

Diversas etapas de desarrollo y producción del QArm

Traducción del Blog de Quanser

Autor Peter Martin

Director of R&D | Quanser Inc.

En las últimas semanas, mi equipo y yo hemos hablado mucho de la diferencia entre el diseño de un producto como prototipo o prueba de concepto, como se haría para un proyecto final o un lanzamiento en Kickstarter, y el diseño para la fabricación. Hemos decidido llamar a este concepto la diferencia entre un proyecto y un producto. Como educadores de ingeniería, especialmente en los espacios de diseño y mecatrónica, generalmente nos centramos en el proceso de diseño de un sistema que tiene un objetivo particular en mente. Ese objetivo suele ser, en el peor de los casos, la funcionalidad, y en el mejor, un conjunto de criterios de rendimiento y diseño que el sistema debe mostrar para ser considerado exitoso. Pero, ¿entonces qué? En raras ocasiones, un proyecto puede derivar en una puesta en marcha, pero en general, la formación en diseño termina precisamente en eso: en el diseño.

Lo que nos lleva a preguntarnos cuál es el proceso que sigue una empresa de mecatrónica como Quanser a la hora de diseñar y desarrollar un producto. Esa fue la pregunta que mis colegas Simon Whitmell, Filip Vranes y yo discutimos recientemente como parte de un desglose de diseño para una clase de estudiantes de posgrado de mecatrónica en la Universidad de Kingston. Para responder a esa pregunta, nos fijamos en el reciente desarrollo del QArm como caso de estudio de cómo se unen nuestros productos. En este blog me centraré en el caso general y en las diferencias fundamentales entre un prototipo y el diseño para la fabricación.

En términos generales, podemos dividir el diseño de un producto en tres etapas:

  1. Diseño y creación de un prototipo del sistema mecatrónico.
  2. Diseño y desarrollo de la capa de aplicación
  3. Preparación del diseño final para la fabricación

A partir de esta simple generalización de lo que es un proceso más complejo e implicado, ya se puede ver cómo casi 2/3, si no más, de nuestro proceso viene después de que nuestro sistema prototipo inicial esté construido y probado. Esa diferencia de enfoque e inversión, que hacemos al desarrollar un producto en lugar de trabajar en un proyecto, se reduce a la diferencia entre hacer algo una vez y hacerlo 1000 veces. Pero va incluso más allá. Veamos con más detalle esas tres etapas.

Los proyectos de productos siguen una serie detallada de etapas de desarrollo. Imagen propiedad de Quanser.

Nuestro ciclo de vida de desarrollo de productos se divide en seis etapas y suele durar unos 18 meses. Empezamos por definir los objetivos del producto. Nos reunimos con los clientes y las partes interesadas, creamos un análisis de la competencia, definimos una filosofía académica que detalla los resultados deseados por los estudiantes y, en general, presentamos el esfuerzo de desarrollo propuesto a la dirección de la empresa. A partir de ahí, realizamos una serie de ciclos rápidos de desarrollo de pruebas de concepto, pero lo más importante es que definimos el documento verde/amarillo/rojo (GYR) para el producto. Ese documento establece esencialmente el contrato entre el equipo de desarrollo y nuestras partes interesadas, detallando lo que hará el producto final, lo que puede hacer dependiendo de si el equipo puede superar posibles obstáculos técnicos o de costes, y lo que no hará.

A continuación, el equipo puede embarcarse en la primera etapa significativa de desarrollo para crear un prototipo inicial que satisfaga los elementos verdes del diseño. A partir de ahí, probamos nuestras unidades «alfa», iteramos sobre el diseño y confirmamos que nuestros objetivos se han cumplido. También realizamos nuestra primera revisión de la producción para evaluar la posibilidad de fabricar el producto. A partir de ahí, creamos unidades «beta» como paso final antes de enviar el primer lote de productos a los clientes. La última etapa es la transición completa del desarrollo del producto de nuestro equipo de I+D a nuestro equipo de producción.

Algunos de los primeros conceptos e inspiración que utilizamos para el QArm

Sin embargo, una vez más, ese proceso sólo cubre una fracción del verdadero desarrollo de un producto. Como empresa, no importa lo bueno que sea un producto si no podemos comercializarlo y venderlo con eficacia. Una gran parte de nuestro esfuerzo de desarrollo incluye también el trabajo con nuestro equipo de ventas y marketing para posicionar, formar y entregar el producto.

Pero la cosa no acaba ahí. Creamos productos para nuestros clientes que son plataformas académicas de uso general para la enseñanza y la investigación. Para ello, desarrollamos un extenso plan de estudios, ejemplos a nivel de investigación y documentación para que puedan ser adoptados de manera eficiente y eficaz en una amplia variedad de laboratorios a través de una multitud de aplicaciones de enseñanza e investigación. Este esfuerzo suele extenderse mucho más allá de la finalización del desarrollo del propio sistema.

Incluso el término «completo» es un término erróneo en este caso. Hacemos todo lo posible por diseñar nuestros productos para que se puedan fabricar a largo plazo y se distribuyan en todo el mundo, prestando atención a los proveedores de piezas, los requisitos normativos y de certificación, y los componentes modulares. Sin embargo, como sabemos muy bien en la industria manufacturera, las piezas se quedan obsoletas y puede haber escasez. Tener en cuenta estas consideraciones en las primeras fases del proceso de diseño puede reportar dividendos más adelante, cuando nuestros productos deban ensamblarse y salir a la calle a tiempo.

En este sentido, debería intentar completar este post. Hay una madriguera de detalles y consideraciones cuando se diseña un sistema mecatrónico para la fabricación, pero esa es la cuestión. Los proyectos de diseño ofrecen experiencias esenciales a los estudiantes e incluso a nuestros ingenieros para crear prototipos de sistemas, aprender nuevas habilidades, crear plataformas únicas para oportunidades personalizadas o incluso como divertidas actividades de creación de equipos. Aun así, hay una diferencia considerable entre diseñar un sistema que hay que construir una vez y otro que hay que construir cientos de veces durante años. En el pasado, hemos introducido conceptos relacionados con la fabricación en el plan de estudios de diseño para presentar a los estudiantes las consideraciones que entran en juego cuando los proyectos se convierten en productos. Creo que incluso una serie de escenarios de «qué pasaría si» introducidos en los cursos de diseño y de culminación que animen a los estudiantes a pensar de forma crítica sobre el presupuesto, la fabricación, el abastecimiento, la seguridad, etc., daría sus frutos cuando finalmente comiencen sus carreras, especialmente como empresarios.

Todas las imágenes son propiedad de Quanser.
https://www.quanser.com/blog/products-projects-and-pedagogy/

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