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La democratización del proceso de diseño

Martin Keenan, Director de Estrategias de Aplicaciones en RS Components, analiza un nuevo punto de vista alternativo y flexible para el diseño de electrónica. Un cambio en el método del diseño supone reunir muchos de los desafíos a los que se enfrentan los ingenieros hoy en día, permitiendo una mayor colaboración y acelerando de manera significativa el proceso de prototipado y el desarrollo de nuevos conceptos de producto.

Desafíos de ingeniería

Los ingenieros quieren innovar y desarrollar nuevas maneras de hacer las cosas, pero mucho más a menudo de lo que se puede pensar se encuentran con barreras formidables. Los desafíos en el mundo de la ingeniería son múltiples y crecientes en el medio de desarrollo de producto de hoy en día. Uno de los principales problemas es mantenerse totalmente actualizado con los últimos desarrollos tecnológicos. Este caso es especialmente representativo en los ingenieros, de quienes se espera un amplio campo de conocimientos debido a la búsqueda de la industria de equipos de diseño reducidos con un número cada vez menor de especialistas en ingeniería con experiencia en energía o diseño analógico, por ejemplo.

Otro escollo es el volumen creciente de proyectos de los que se hacen cargo los equipos de diseño. Aun siendo discutible, si algo presiona el diseño hoy en día es la alta competitividad, el time-to-market, o dicho de otra manera, la velocidad a la que el producto diseñado está en el mercado. Los equipos de diseño se enfrentan a una presión creciente para llevar al mercado productos que ofrezcan un mejor rendimiento con funcionalidad aún mayor, así como diferenciación (lo que a menudo implica mayor complejidad) y en periodos de tiempo cada vez menores. También hay que tener en cuenta el coste del proyecto. Mientras que los costes de los materiales siempre son importantes, el componente BOM (lista de materiales) pierde importancia en comparación con el coste general que implica el desarrollo de hardware y software sobre el ciclo de diseño.

Sin embargo, para cumplir esos objetivos, se aprecia un cambio en la estrategia de diseño tradicional de muchas de las compañías actuales. Este cambio consiste en un movimiento hacia los recursos abiertos, nuevas herramientas de diseño y recursos y un prototipado rápido del hardware.

Flujo de diseño tradicional

En el flujo de diseño tradicional, antes de que el trabajo de diseño pueda comenzar, es necesario recopilar las especificaciones de producto de múltiples fuentes, incluyendo departamentos internos como ventas o marketing, así como clientes clave. Además de la investigación de las tecnologías necesarias para cumplir las especificaciones, es necesario realizar un estudio para comprobar la viabilidad de un producto de cara a las demandas del mercado, y además, para saber qué se necesitará para asegurar el éxito en un mercado altamente competitivo. La documentación es un elemento clave: la funcionalidad del producto debe estar detallada junto con especificaciones de aceptación mínimas, además de reunir datos sobre el potencial de mercado, clientes de destino e inversión de retorno esperada. Una vez el trabajo de diseño empieza de verdad, la documentación es clave para asegurar que el proceso de diseño sigue su curso hacia un punto final muy concreto.

Pero hay muchos obstáculos en esta estrategia: la recopilación de requisitos puede ser un proceso muy largo y las oportunidades de los ingenieros para innovar fuera de ellos pueden verse muy limitadas. Además, normalmente solo hay un subgrupo del equipo de ingeniería implicado en el proceso de recolección de requisitos, lo que significa un infraempleo de la experiencia colectiva del equipo. La limitación de tiempo en el ciclo de desarrollo suele llevar a una fuerte dependencia de los diseños de producto anteriores, ya que la necesidad del mercado puede haber variado o haber sido satisfecha por la competencia hasta el momento en que el producto está disponible.

Flexibilización de la estrategia

Progresivamente, la industria está viviendo una transformación en su manera de enfocar el diseño de producto. El enfoque de “concepto rápido y prototipado” permite de manera significativa requisitos de primera línea: el objetivo final es mucho más relajado con la funcionalidad del “must-have” identificada a un nivel superior, permitiendo la implicación de departamentos enteros de ingeniería en la tormenta de ideas. Los conceptos múltiples se pueden recrear digitalmente y desarrollar en paralelo, manteniendo los puntos fuertes y descartando rápidamente los que no lo son, convirtiendo el proceso en algo evolucionario e iterativo. La producción de prototipos físicos es posible, seguido por un inmediato testeo del cliente y el mercado, seleccionando un pequeño número de prototipos para el proceso de diseño completo. Algunas de las ventajas que incluye este enfoque son: la capacidad de reaccionar con celeridad a las demandas del mercado; el estímulo de la innovación, inherente al proceso; reducción del time-to-market; la capacitación de los ingenieros en todos los departamentos del proceso y la construcción de una base experiencial, tanto si se lleva a cabo un concepto como si no.

Tecnologías para el avance

Sin embargo, este nuevo enfoque hacia el desarrollo del producto solo es beneficioso si anima a que los ingenieros sean parte del proceso de concepto, algo difícil de implementar en el pasado. Sin embargo, hay tres estrategias clave para que este enfoque deje de ser una posibilidad y se convierta en una alternativa real.

El primer elemento es el material de código abierto. La creciente disponibilidad de hardware y software de código abierto, incluyendo diseños de referencia de hardware probado y montones de protocolos de software de vendedores de semiconductores y otros fabricantes, les da a los ingenieros un valioso comienzo, permitiéndoles probar conceptos con rapidez sin la necesidad de empezar de cero. Además, plataformas como Arduino y Raspberry Pi también permiten a las compañías más pequeñas crear productos y sistemas basados en estos bloques de construcción modular.

El segundo elemento es la creciente disponibilidad de software de diseño libre, encabezado con el lanzamiento de DesignSpark PCB: potente, fácil de usar, sin restricciones y sin tarifa de licencia anual. Esta herramienta ha eliminado la necesidad de tener que recurrir a ingenieros especialistas en PCB (normalmente usando software PCB Premium como OrCAD, PADs o Altium). La disponibilidad de un software de diseño PCB libre permite a los ingenieros diseñar rápidamente nuevos conceptos. De hecho, muchos fabricantes deciden utilizar DesignSpark PCB como software para promover sus diseños de referencia al público mayoritario.

Un componente adicional es la creación de diseños y conceptos mecánicos. La creación rápida de conceptos mecánicos siempre ha sido un obstáculo para el diseño flexible, ya que las herramientas CAD 3D siempre han sido del dominio de especialistas formados en CAD y costaban muchos miles de dólares/ euros con subscripciones anuales. Por lo tanto, la comunidad general de ingenieros no podía establecer relaciones con el diseño 3D. Sin embargo, en septiembre de 2013, se lanzó DesignSpark Mechanical. Libre y basado en las técnicas de modelado directas que permiten a los no especialistas en CAD conceptualizar productos en 3D. Ahora, más de 100.000 ingenieros en todo el mundo ya han incluido DesignSpark Mechanical en sus procesos de diseño.

El elemento final es un prototipado mucho más rápido. Un valioso recurso es la disponibilidad de fabricantes de circuitos impresos, que pueden enviar placas prototipo en tan solo unos días a un coste relativamente bajo. Otro recurso es el creciente acceso a impresoras 3D, que están ganando terreno de manera significativa, además de un impacto tremendo en la capacidad de producir prototipos con rapidez y llevar a cabo conceptos de diseño mecánico.

Democratizar el concepto a la creación

En resumen, un aumento en los recursos de diseño por parte de los proveedores, plataformas de recurso abierto y materiales, la disponibilidad de diseño-PCB y herramientas de diseño 3D libres, y las capacidades del prototipado rápido como el uso de las impresoras 3D, se han combinado para permitir un enfoque ágil que democratiza el proceso de diseño, abre una oportunidad significativa para una mayor innovación, y permite a los ingenieros conseguir el concepto diseñado en un periodo de tiempo substancialmente menor. 

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