Diseño en ingenierı́a: una posible visio ́n para la evaluaciónde ingeniería complementados con...

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Diseno en ingenierıa: una posible visionparalaevaluacion¿quéeseldiseñoeningenieríaycualessuimportancia?

Documentoparadiscusión

Elaboradopor: AmparoCamacho

AdolfoArenas

MauricioDuque

Juliode2012,versión12

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EquipoAsesorAmparoCamachoDíazAdolfoLeónArenasLandínezMauricioDuqueEscobar

CoordinaciónporACOFI

LuisAlbertoGonzálezAraujoSimónAndrésDeLeónNovoa

CoordinaciónporICFES YanethCastelblanco

Derechosreservadosdeautor,2012Bogotá,Colombia

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Tabladecontenido

TABLADECONTENIDO 3

LISTADETABLAS 4

ANTECEDENTES 5

INTRODUCCIÓN 6

ELDISEÑOENINGENIERÍA 8

IMPORTANCIADELDISEÑOENINGENIERÍA 11

MODELOSPARAELPROCESODEDISEÑOENINGENIERÍA 12

CARACTERIZACIÓNDELDISEÑOPARALAEVALUACIÓN 14

CARACTERIZACIÓNDELDISEÑOENLAPRUEBASABERPRO 16

CONSTRUCTOPARAELDISEÑOENINGENIERÍA 18

Evaluaciónporevidencias–marcogeneral 18

Componentes,afirmacionesyevidenciasparalaevaluacióndediseñoeningeniería 19

Tablasdecontextosdediseñoeningeniería 20

GLOSARIO 26

REFERENCIAS 28

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Listadetablas

Tabla1:CategoríasdelaactividaddediseñoenTIDEE......................................................14

Tabla2:CategoríasenlaactividaddediseñosegúnDym(2005)...................................15

Tabla3:Dimensióndiseñoeningeniería,componentediseño‐estructuración........19

Tabla4:Dimensióndiseño,componentediseño‐conceptual............................................19

Tabla5:Dimensióndiseño,componentediseño‐detalle.....................................................19

Tabla6:Contextodediseñoenobrasdeinfraestructura...................................................20

Tabla7:Contextodediseñoenprocesosindustriales.........................................................21

Tabla8:Contextodediseñoensistemasagrícolas................................................................21

Tabla9:Contextodediseñoensistemasdecontrol.............................................................22

Tabla10:Contextodediseñoensistemasdeprevenciónymanejoambiental........23

Tabla11:Contextodediseñoensistemas,procesosyproductosagroindustriales23

Tabla12:Contextodediseñoensistemasmecánicos..........................................................24

Tabla13:Contextodediseñoensistemasproductivosylogísticos...............................24

Tabla14:Contextodediseñodesoftware.................................................................................25

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Antecedentes

Para las pruebas SABER PRO de 2011 y 2012 un equipo conformado por profesores deingenieríadediferentesciudadeseinstitucionescoordinadosporACOFIpropusounprimermarcoparalanuevaprueba.Estemarcoincluyócomounodesuscomponenteseldiseñodeingenieríareconociendolaimportanciaqueeldiseñotieneenlalabordeuningeniero.Enlaprimera versión se propuso realizar una sola prueba genérica en diseño para todas lastitulaciones en ingeniería basadas en casos. Cada caso representó la descripción de uncontextoyuna situaciónproblemáticaque requería solución conunprocesodediseñoeningeniería.Cadacasoincluyólainformacióndelasituaciónproblemáticaydelcontexto.Entornoacadacasosedesarrollóunconjuntodepreguntasbasadasenlastareaspropuestasenelmarcodeunaevaluaciónporevidenciasqueseencuentran inicialmenteenelmarcogenéricoparadiseño.

Sinembargoeldesarrollode laspreguntasparaelexamen,así comosuaplicaciónmostróqueestaopciónnoeraadecuada,porloquesehizounaidentificacióndevarioscontextosdediseño que permitieran cubrir las diferentes especialidades de la ingeniería de una formamáspertinente.

Para lograr definir los contextos se realizó una encuesta nacional con directores deprogramasdeingeniería,entrelosmesesdeseptiembreanoviembrede2010,paraobtenerun inventario de problemas de diseño en ingeniería que son tratados en los diferentesprogramas.Comoresultadoseidentificaron258objetosdediseñoreferidosporcercade70programas de ingeniería. Esta encuesta fue precedida de un correo de ACOFI a todos losdecanosdeingenieríaconfechadel22deseptiembresolicitandolainformaciónrequerida.De este trabajo se desprendieron los nueve contextos de diseño que permiten cubrir lamayorpartedelosprogramas,manteniendounnúmerosuficientedeestudiantesaevaluar,de modo que los resultados de la prueba tengan sentido desde una perspectiva de lastécnicasparaestetipodeexámenes.Algunosdelosprogramasreportaronobjetosdediseñoque no parecen corresponder a lo que la comunidad académica entiende por diseño eningenieríao resultabanengruposmuypequeñosparaque fuera técnicamente interesanteconstruirunacategoríaadicional.

Los 9 grupos identificados trabajaron con el marco genérico desarrollado (afirmaciones,evidencias y tareas) para el diseño en ingeniería bajo la suposición de que este marcodebería servir para producir los casos y laspreguntas en cada caso, a partir de las tareasgenéricaspropuestasendichomarco.Estanuevaetapadetrabajomostróque,sibienexistencaracterísticas transversales en el diseño en ingeniería, en las diferentes especialidadesexistenparticularidades, incluidas lasde lenguaje,que llevarona reinterpretarestemarcopara cada contexto de diseño. Igualmente se encontró que la tarea de obtener casos quepermitierancubrirtodaslastareaspropuestasencadaproblema,limitaconsiderablementelasposibilidadesyhacemásdifícildesarrollarestoscasos.Adicionalmenteenlasdiscusiones,asícomoen laencuesta,seobservaronvariantes importantesen loquese interpretaenelpaíscomodiseñoeningeniería.

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Introducción

En elmarco de la prueba SABER PRO, una de las dimensiones centrales retenidas por lacomunidadacadémicanacionalfueladediseño.Comosemostraráenestedocumento,existeunconsensointernacionalsobrelaimportanciadeldiseñoenlalabordelingenieroysobrelanaturalezadeestaactividadenlaingeniería.Sibienelingenierorealizaotrasactividades,comodesarrollarestudios,planear,manejarproyectos,construiryoperar,lalabordediseñoestáenelcentrodelasactividadesquecaracterizanlaingeniería.

Sin embargo, si bien parece existir un consenso sobre la relevancia e importancia de estacategoría, al momento de instrumentarla para evaluar las competencias en diseño de losestudiantes de ingeniería cercanos a terminar su carrera, se presentan varias dificultadesquepuedenresumirseenlassiguientespreguntas:

¿Quéesdiseñoeningeniería?¿Cómosecaracteriza?¿Cuálessunaturaleza? ¿Esposibletenerunacaracterizacióndelaactividaddediseñosimilarparatodaslas

especialidadesdelaingeniería? ¿Todaslasespecialidadesdelaingenieríarealizandiseños?¿Quétipodediseños? Frente a la necesidad de definir un constructo para evaluar las competencias de

diseño, ¿cuáles son los aspectos que pueden y deben evaluarse de los cuales sepuedanrealizar inferenciassobre lacapacidadde losestudiantesparaparticiparenactividadesdediseñoeningeniería?

La experiencia en la construcción de las pruebas SABER PRO de 2011 y 2012 da algunaspistassobrerespuestasaalgunasdeestaspreguntasquepareceríanindicarlosiguiente:

No todas las especialidades de ingeniería en Colombia parecen tener un objeto dediseño de ingeniería claramente identificado. Esto se evidenció en la encuestanacionalrealizadaadirectoresdeprogramaenlaqueseindicaronactividadesquenoparecerían responder a lo que se interpreta como un diseño en ingeniería en uncontextointernacional.

Si bien, se trató de dar una caracterización genérica de lo que es el diseño eningeniería, su instrumentalización para evaluación resultó inviable cuando sepretendió trabajarconunapruebagenéricadediseñopara todas lasespecialidadesde ingeniería:o loscasosresultabantrivialesomuycomplejospara lamayoría,conclaro beneficio de la especialidad que maneja el contexto respectivo. Un diseñoimplica un problema concreto en un contexto concreto, lo cuál requiere deconocimiento declarativo (saber) y procedimental (saber hacer siguiendoprocedimientospredeterminados)específicosparaelcontexto).

Cadaunodelosgruposdeingenieríadefinidosapartirdeuncontextodeingeniería,encontraron que la caracterización genérica, si bien orientaba, no resultabanecesariamente funcional en el momento de producir preguntas en torno a tareasdefinidasdesdeelmarcogenérico.Dehechopartedelosgrupospropusieroncambios

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en la definición de las tareas para adaptar el constructo al contexto específico dediseño.

Parece existir una confusión entre actividades de diseño en ingeniería y otrasactividadesderesolucióndeproblemas,comoplanear,quesindudautilizanprocesossimilares. Por ejemplo las diferentes actividadesde resolucióndeproblemas en lasdiferentes disciplinas incluyen la estructuración del problema, el planteo dediferentessoluciones,laseleccióndeunasoluciónviableyeldesarrollocompletodelamisma.Sinembargo,lapresenciadeestoscomponentesnoconviertealaactividadenunaactividaddediseñoeningeniería.

Engeneralseasumequeelestudiantequesiguecursosdecienciasbásicasycienciasde ingeniería complementados con cursos profesionales, en los cuales se hacenpequeñosdiseñosenelmarcodeejerciciosacadémicos,frecuentementeconsoluciónúnica correcta, desarrollan las habilidades para diseñar. Sin embargo, el acentocreciente enelmarco internacionalparapromover explícitamente competenciasdediseñopareceindicarquelaestrategiaantesdescrita,esinsuficiente.

Loscursosprofesionalesengeneralaparecendespuésdel75%de lacarrera,por loqueademásnoresultanrelevantesparalapruebaSABERPROensuactualubicacióndefinidaporLey.

Este documento busca brindar algunas claridades sobre lo que significa el diseño eningeniería y sobre su importancia en la educación de los ingenieros. Igualmente buscacaracterizar,desdelaperspectivadeloquepuedeydebeserevaluado,quéeseldiseño,porsunaturaleza,unprocesocognitivocomplejo.

Sisequiereevaluarconcertezalacapacidaddeunindividuoparadiseñar,laúnicaformaesenfrentarloaunaactividadgenuinadediseño.Sinembargo,estonopareceposible,almenosactualmente, en el marco de grandes pruebas nacionales estandarizadas, por lo que esnecesario buscar alternativas viables que permitan, con un margen de error razonable,inferirestascapacidades.Porello,ladecisiónquetomóelequipoacadémicoquetrabajóenlos constructos fue la de trabajar el temapor casos, inspirándose en algunas experienciasinternacionales como la de CLA1. De esta forma se busca enfrentar al estudiante a unasituaciónunpocomáscomplejadelaquepermitenlaspreguntassueltaseindependientes.

Un caso implica un problema específico en un contexto de diseño que sin tener lacomplejidad de un problema de diseño que implica, entre otros, el trabajo en equipo dediferentes especialidades y disciplinas, permite una evaluación menos alejada de lascapacidadesdelestudiantequeseproponenenestedocumentomásadelante.La inclusióndecasosesunpasohaciaunaevaluacióndedesempeños,sibienseproponemantenerunaaproximación por preguntas de opción múltiple y eventualmente la inclusión de algunapreguntapararespuestaabiertapormediodeunospocospárrafosderedacción.

1CLA: Colegue Learning Assessment. Examen aplicado en EEUU al final de la formación profesional depregrado.Esteexamenesdecortegenérico,puesseaplicaatodoslosprogramasquevoluntariamentequieranutilizarlo.

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Eldiseñoeningeniería

Múltiples referencias proponen el diseño como la actividad central y distintiva de laingeniería.(ABET,2011;Dym,Agogino,Eris,&Leifer,2005).(Crawley,Malmqvist,Lucas,&Brouder,2011)

Sinembargolapalabradiseñopuedeevocarconceptosdiferentessegúnelcontextoenqueseutilice.UnexamenalDiccionariodelarealAcademiadelalenguapropone2:

1. m.Trazaodelineacióndeunedificioodeunafigura.2. m.Proyecto,plan.Diseñourbanístico3. m. Concepción original de un objeto u obra destinados a la producción en serie.

Diseñográfico,demodas,industrial4. m. Forma de cada uno de estos objetos. El diseño de esta silla es de inspiración

modernista5. m.Descripciónobosquejoverbaldealgo.6. m. Disposición de manchas, colores o dibujos que caracterizan exteriormente a

diversosanimalesyplantas.

InternationalCouncilofSocietiesofindustrialDesign(ICSID)3defineeldiseñodelasiguienteforma:

Elartedeimaginarycrearcosasútilescapacesdesatisfacernecesidades.

Elcarácterpolisémicodelapalabra“diseño”representaenconsecuenciaunadificultadquedebe ser resueltapormediodeuna clara caracterizaciónde su significadoenun contextodado,enestecaso,eningeniería.

EnABET(2011)seproponelasiguientedefinición:

Engineeringdesignistheprocessofdevisingasystem,component,orprocesstomeetdesired needs. It is a decision‐making process (often iterative), in which the basicsciences,mathematics,andtheengineeringsciencesareappliedtoconvertresourcesoptimallytomeetthesestatedneeds.

La misma referencia propone como criterio fundamental para la acreditación de unprogramadeingenieríaquelosestudiantesposean:

an ability to design a system, component, or process tomeet desired needswithinrealisticconstraintssuchaseconomic,environmental,social,political,ethical,healthandsafety,manufacturability,andsustainability

2http://www.rae.es/rae.html

3http://www.icsid.org/

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EnDymetal.(2005)seproponelasiguientedefinicióndediseñoeningeniería:

Engineering design is a systematic, intelligent process inwhich designers generate,evaluate, and specify concepts for devices, systems, or processes whose form andfunctionachieveclients’objectivesorusers’needswhilesatisfyingaspecifiedsetofconstraints.

Según el departamento de educación de Massachusetts4, El diseño en general se puededefinircomo:

An iterative decision‐making process that produces plans by which resources areconverted into products or systems that meet human needs and wants or solveproblems

Yelprocesodediseñocómo:

Asystematicproblemsolvingstrategy,withcriteriaandconstraints,usedtodevelopmanypossiblesolutionstosolveaproblemorsatisfyhumanneedsandwantsandtowinnow(narrow)downthepossiblesolutionstoonefinalchoice.

Cuandoserefierealdiseñoeningenieríaindica:

The systematic and creative applicationof scientific andmathematicalprinciples topractical ends such as the design, manufacture, and operation of efficient andeconomicalstructures,machines,processes,andsystems.

El diseño en ingeniería es un proceso sistemático, creativo y flexible que incluye lageneración,evaluaciónsistemáticaypuestaapruebadeespecificacionesparalacreacióndeartefactos,sistemas,procesose infraestructuracuya formay funciónpermitan lograrunosobjetivos establecidos y satisfacer una serie de restricciones especificadas a partir de unanecesidadosituaciónproblemática(Boccardo,2006;Dym&Little,2002).Surgeademáselreto de diseñar sistemas cada vezmás complejos en lugar de diseñar solo partes aisladas(EngineersAustralia,2006;EUR‐ACE,2008).

Este conjunto de definiciones parece mostrar lo que significa el diseño en un contextogeneral y lo que implica el diseño en el contexto específico de la ingeniería. Producir unanuevadefiniciónnopareceríanecesarioyademáspodríanosermásfuncionalquelasqueyase tienen. En su lugar, del conjunto de definiciones que se presentaron, surgen algunoselementos fundamentales que caracterizan el diseño en ingeniería y que debe permitiridentificarqueproblemasrespondenaunproblemadediseñoeningeniería:

1) El diseño es una estrategia para resolver cierto tipo de problemas desde laperspectivadelaconcepcióndeproductostecnológicos.

2) Esunprocesoiterativodetomadedecisiones.3) Unproblemadediseñoeningenieríaesunproblemaabierto,engeneraldébilmente

estructurado,conmúltiplessoluciones.

4http://www.doe.mass.edu/frameworks/scitech/2001/resources/glossary.html

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4) Paraelcasodeingenieríaelproductofinaldelaactividaddediseñoesunproductotecnológico,entendidoestecomounartefacto,unprocesoounsistemaquedebeseroperadoeconómicamenteyquecumpleconespecificacionesyrestricciones.

5) El término artefacto seutilizaparadesignaruna amplia gamadeproductos físicos,comounamáquina,undispositivo,unpuente,unautomóvil,unbiendeconsumoqueinvolucra tecnología en su desarrollo y puesta en el mercado para satisfacernecesidades. Implica la transformación de la materia para generar elementos confuncionalidadesycaracterísticasnuevasquebuscanresolvernecesidadesexistentesopotenciales.

6) Lautilizaciónintensivaexplícitaoimplícitadelconocimientomatemáticoycientíficoesunpilarcentraldetodoprocesodediseñoeningeniería.

7) Eldesarrollocognitivoqueserequiereparadiseñartieneuncomponentetransversalalasespecialidadesdeingeniería.

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Importanciadeldiseñoeningeniería

Ahorabien,porquéesimportanteeldiseñoeningenieríaenlasociedad.Unexamendelasnecesidadesdelasociedadpuedemostrarunarespuestaapropiada.Eléxitodeunpaísenelsiglo XXI tiene una fuerte relación con la capacidad de producir productos y servicios deforma competitiva en un mercado cada vez más globalizado. El país, en consecuencia,requiere de infraestructura para educar, alimentar, brindar productos y servicios básicos,prestarserviciosdesalud,deesparcimiento,culturales,entreotros.Igualmenterequieredeprocesos y sistemas que generen productos y servicios competitivos y de calidad que seavaloradoporelmercadonacionaleinternacional.Buenapartedetodoestoesingeniería,sonproductosdeldiseñodelaingenieríacapazdecrearunmundoartificialquerespondaalasnecesidades humanasmás diversas en unmarco de desarrollo sostenible. La solución deproblemascentralesdelasociedadestáenmanosdelaingeniería.

Enelmarcodeunasociedadcompetitivaigualmentelacapacidadparainnovarescentral.Lainnovaciónnopuedeser consideradacomounresponsabilidadexclusivadeunaprofesiónparticularcomo la ingeniería,dadoqueéstaseproduceensociedadesoptimizadaspara lainnovación(Councilofcompetitiveness,2004):

Dondeunavezoptimizábamoslasorganizacionesparalaeficienciaylacalidad,ahoradebemosoptimizarlasociedadenteraparalainnovación.

Innovar no implica simplemente hacer cosas nuevas o de forma novedosa. La innovaciónimplica lograralgoquesirveefectivamente,queesaceptadocomotalpor lasociedad(porejemplo, por el mercado). Sin esta aceptación, simplemente se trata de ideas novedosas(Portnoff,2004).

El rol de la ingeniería en el marco de una sociedad innovadora es central. Sin ciencia,tecnología e ingeniería enmarcadas en procesos de diseño, la capacidad de innovación sereduce.SegúnCommitteeonEngineeringDesignTheoryandMethodology(1991)almenosel70%delcostosdelciclodevidadeoperacióndeunproductotecnológicosedefineeneldiseño.Estotieneunimpactoprofundoenlaproductividad,lacompetitividaddelasindustriasyenlaconfiabilidaddelainfraestructuradesarrolladadesdeeldiseñoeningeniería.

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Modelosparaelprocesodediseñoeningeniería

Laactividaddediseñoen ingeniería, comosehamostrado, esunaactividadcomplejaqueenlaza diferentes habilidades individuales y sociales. Por ello, cualquier modelo que sepropongaesunasimplificaciónimportantedelaactividaddediseñoyenconsecuenciadebesertomadoconprecaución.

ElmodelorecogidocomoreferenciaenlapruebaSABERPROpara2010‐2011incluyecincomomentos,loscualessepresentanenlasiguientegráfica:

Figura1:Unaposibletrayectoriaeneldiseñoeningeniería.

Unarepresentaciónunpocomáscomplejadeunmodelodediseñoeningenieríasepresentaenlasiguientefigura:

Problema Estructuracióndelproblema

DiseñoConceptual

Diseñodedetalle

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Figura2:ModelodePahlyBeitz,Fuente:Cross(1999)(p.37)

Necesidad

Clarificar el problema y elaborar la

especificación

Especificaciones

Identificar problemas esencialesEstablecer estruturas funcionalesBuscar principios de soluciónCombinar y confirma en variantes de conceptosEvaluar por criterios técnicos y económicos

Concepto

Desarrollar arreglos preliminares y diseños de formaSeleccionarRefinar y evaluar por criterios técnicos y económicos

Arreglo preliminar

Optimizar y completar los diseñosVerificarPreparar lista de partes y documentos de producción

Arreglo definitivo

Finalizar detallesCompletar dibujos y documentos de producciónVerificar documentación

Documentación

Solución

Act

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Caracterizacióndeldiseñoparalaevaluación

EnCrain,Denny,Calkins,andGentili(1995)yDavis,Gentili,Trevisan,andCalkins(2002)enelmarcodelainiciativaTIDEE5sepresentansietecategoríasquecomponenlaactividaddediseño,lascualesseresumenenlasiguientetabla:

Categoría ElementoTeamwork Individualsunderstand their ownandothermembers' stylesof thinking and

howtheyaffectteamworkIndividualsunderstandthedifferentrolesincludedineffectiveteamworkandresponsibilitiesofeachroleIndividuals use effective group communication skills: listening, speaking,visualIndividualscooperatetosupporteffectiveteamwork

Informationgathering

Individualsuseimportantvisualandoraltechniques(questioning,observing)forinformationgatheringIndividualsuselibraryresourceseffectivelyinaccessingrelevantinformation.

Problemdefinition

Individualsunderstandtheopen‐endednatureofproblemsIndividualsdevelopspecificgoalstatementsaftergatheringinformationaboutaproblemIndividualsrecognizetheimportanceofproblemdefinitionfordevelopmentofanappropriatedesignIndividualsdevelopproblemdefinitionswithspecificcriteriaandconstraints

Ideageneration TeamsandindividualsidentifyandutilizeenvironmentsthatsupportideagenerationTeamsbrainstormeffectivelyIndividualsapplyeffectivetechniquesintheirownideagenerationTeamsusetechniquesthatsynthesizeideastoincreaseoverallideageneration

Evaluationanddecisionmaking

TeamsfollowaniterativeapproachthatemploysevaluationrepeatedlyinthedesignprocessTeamsandindividualsapplysimplematrixtechniquesforevaluatingproposedsolutions

Implementation TeamsmanagetimeandotherresourcesasrequiredtocompletetheirprojectTeammembersfollowinstructionsprovidedbyothersinimplementation

Communication IndividualspracticeeffectivelisteningskillsforreceivinginformationaccuratelyIndividualsexhibitappropriatenonverbalmannerisms(e.g.,eyecontact)ininterpersonalcommunicationIndividualsgiveandreceiveconstructivecriticismandsuggestionsIndividualsrecordgroupactivitiesandoutcomes,ideas,data,andotherinformationinpersonaldesignjournalsIndividualsproducetechnicalpapersandmemosinanacceptablestyleandformatTeamspresentdesigninformationingrouporalpresentationsIndividualscommunicategeometricrelationshipsusingdrawingsandsketches

Tabla1:CategoríasdelaactividaddediseñoenTIDEE

5TransferableIntegratedDesignEngineeringEducation,http://www.tidee.wsu.edu/

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EnDymetal.(2005)seincluyenlassiguientescategoríasenlaactividaddediseño:

Categoría DescripciónPensamientosobresistemasdinámicos

Quiendiseñadebeestarencapacidaddepredecirlasconsecuencias,aunlasnoesperadas,entrepartesdelsistema.Representaconocimientodetipoesquemáticosobreelsistemaendesarrollo.Setrataenefectodecapacidadesdifícilesdedesarrollarenesquemastradicionalesdeenseñanza.

Razonarbajoincertidumbre

Eldiseñoeningenieríatrabajaconmodelosimperfectos,informaciónincompletayamenudoambigua.Laprobabilidadylaestadísticaengeneralnohanrecibidotodalaimportanciaquerequiereenlaeducacióndelingenierolocualsereflejaenvariosestudiosrealizadosquemuestranlasdificultadesdelosestudiantesdeingenieríaenestecontexto.

Realizarestimaciones

Buenosdiseñadoreseningenieríatienenlacapacidaddeestimarordenesdemagnituddelasvariablesinvolucradas.Laeducaciónclásicaeningenieríapermitealosestudiantesobtenerresultadospormediodemétodossofisticados,peropocoaportaalaestimaciónrápidadevaloresparalasvariablesenjuego.

Conducirexperimentos

Eldiseñoraravezsellevaacaboenunprocedimientodirectoyexclusivodeaplicarprincipioscientíficosfundamentales.Enlamayoríadecasosserequiereinformaciónempíricayexperimentación.

Tomadedecisiones

Eldiseñoesunaactividadracionaldetomadedecisionesenrelaciónconvariasalternativas.Eldiseñoeningenieríaesunaactividadintensivaendecisiones.

Pensamientodediseñoenelmarcodeunequipo

Diseñoescadavezmásunaactividaddeequipodeformaquesepuedaninvolucrarlosdiferentesaspectosdeldiseñodeordensocial,ético,económico,ambiental,ergonómico,deseguridad,…

Lenguajedeldiseñoeningeniería

Múltiplessonloslenguajesutilizadoseneldiseñoquevandesdelosmodelosmatemáticos,hastalossímbolos,diagramas,bocetos.Seincluyenlenguajeverbal,gráfico,gramáticadeformas,Matemático,,números.Algoritmos,…

Tabla2:CategoríasenlaactividaddediseñosegúnDym(2005)

Lasdostablasanterioresrepresentandosformascomplementariasdecaracterizareldiseñoeningenieríaconelfindeevaluareldesempeñodelosestudiantesenelmarcodeuncurrículo.

Unaactividaddediseñopara losestudiantesdebecontemplardosconceptos: fidelidad(esuna actividad genuina de diseño en ingeniería) y complejidad (situación débilmenteestructurada, con información incompleta, incierta y/o contradictoria, con varias posiblessolucionesviables)(Shuman,Besterfield‐Scale,&McGouty,2005)

EnlasecciónsiguienteseresumeunaposiblecaracterizacióndeldiseñoparalapruebaSABERPRO.

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CaracterizacióndeldiseñoenlapruebaSABERPRO

Apartirdeloexpuestoenlasseccionesanteriores,acontinuaciónsepresentalapropuestadeevaluaciónendiseñodeingenieríaparalapruebaSABERPRO.

La evaluación de la capacidad para adelantar un diseño en ingeniería de un estudiante alniveldel75%desu carreraesun reto complejodeabordar.Unaaproximaciónbasadaenpreguntas de opciónmúltiple independientes no permite aproximarse al contexto de unaactividadgenuinadediseñoquetienecaracterísticasqueseresumenenestasección.

Elcontexto idealseríaunaevaluacióndedesempeño,en laqueelestudianteseenfrenteaunasituaciónsimilar(genuina)alaquetendríaensuvidaprofesional.

Sin embargo, por razones prácticas la prueba SABER PRO tiene limitaciones que llevan aproponerunaestrategia intermedia: lautilizacióndecasosen los cuales sepuedan incluirsituaciones con algún nivel de fidelidad y complejidad que se aproximen tanto como sepuedaaunasituacióndediseñoconvariaslimitacionesimportantes:

1) algunos componentes presentes en las actividades de diseño, como por ejemplo eltrabajo en equipo, resultan complejos para ser evaluados en una prueba con lascaracterísticasactualesdelaprueba,

2) elestudianteestáenel75%desucarrera,porloquesepodráutilizarconocimientosquepuedenabordarseenesteprimer segmentodelprograma, evitandocontenidosprofesionalesquesólopuedenabordarseenelúltimoaño,

3) se supone que al 75% de programa los estudiantes han abordado problemas dediseño con la complejidad suficiente para incluir los momentos de diseño eningenieríaqueseretienenenestemarcoparalaevaluación,

4) el formato de las preguntas es de opción múltiple, pudiendo contemplarse unapreguntaabiertaenunfuturo.

Loscasosqueseutilizarándebenincluir:

1) situacionesdondeexistanvariassolucionesposibles,unadeellasmásapropiadaenelcontextopresentado,

2) contextos con información incierta, ambigua, incompleta, no útil en algunos casos,dondeelestudiantedebaestimar,completar,decidir,

3) contextos en los que se incluyan aspectos económicos, de seguridad, sociales,económicos,ambientalesoéticos,entreotros.

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Diseñar en ingeniería implica forzosamente la existencia de los siguientes momentos, loscualesdebenestarpresentesenloscasos.

1) Estructuracióndelproblemadediseño:a. Identificación y análisis de información: Las situaciones de diseño se

enmarcan en información incompleta, contradictoria y con algún nivel deincertidumbreutilizandoestadísticabásicaensupresentación.

b. Definición del problema de diseño: Los problemas de diseño parten desituaciones débilmente estructuradas que requieren definición del problemade diseño y estructuración para producir especificaciones y restricciones decortetécnico.

2) Diseñoconceptual:a. Objeto del diseño en ingeniería: Se aborda el desarrollo de un artefacto,

procesoosistema.b. Posiblessoluciones:Lasituacióntienevariasposiblessolucionesviables.c. Tomadedecisiones:Latomadedecisionesenunmarcodeincertidumbrees

centralendiseño.3) Diseñoendetalle:

a. Seutilizaconocimientomatemático, científico, tecnológicoyde ingenieríadeformaexplícitay/oimplícita.

b. La noción de optimización frente a varios criterios y restricciones estápresenta explícita o implícitamente con el fin de decidir entre las posiblessoluciones.

Nonecesariamentecadacasodebeincluirlonecesarioparaevaluarlostresmomentos.Unaalternativaesutilizaruncasoparaevaluarcadaunodelosmomentos.

Los aspectos que se proponen evaluar son (afirmaciones en elmodelo de evaluación porevidencias):

1) elestudiantetienelacapacidad para estructurar un problema de diseño a partir deunadescripcióndeunasituaciónrealistaconinformaciónincompleta,contradictoria,sobranteoincierta.

2) el estudiante tiene la capacidad para tomar decisiones y seleccionar una soluciónentrevariaspotencialmenteapropiadasteniendoencuentacriteriosdetipotécnico,económico, financiero,social,ambienta,y/oéticos,apartirdeestimaryanticiparelimpactodelasdiferentesalternativasdesolución.

3) el estudiante tiene la capacidad para utilizar las matemáticas, las ciencias, latecnologíaylascienciasdelaingenieríaenlaespecificacióndetalladadeunartefacto,procesoosistema.

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Constructoparaeldiseñoeningeniería

La evaluación de la competencia para diseñar de los ingenieros se realizará en torno acontextos de diseño previamente definidos. En este documento se incluyen los siguientescontextosdediseño,loscualesdebenpermitirlaevaluacióndelacompetenciaparadiseñardelamayorpartedelasespecialidadesdeingenieríaexistentesenelpaís:

Obrasdeinfraestructura Sistemasproductivosylogísticos Procesosindustriales Sistemasagrícolas Sistemasdeprevenciónymanejodeimpactosambientales Sistemasoprocesosagroindustriales Sistemasdecontrol Sistemasdemanejodeinformación

Finalmente es importante resaltar que a partir de las evidencias, la información esconfidencial,razónporlacualnoaparecenenestedocumento

Evaluaciónporevidencias–marcogeneral

Lasiguienteestructurapresentaelconstructogeneralparatodaslastablasqueseutilizaráneningenieríaparaeldesarrollodelosexámenesenladimensióndediseño.

Figura3:componentesdeladimensióndediseñoeningeniería

Dimensióndiseñoeningeniería

Diseño‐estructuración

Evidencia1

Evidencia2

Evidencia3

Tarea1

Tarea2

...

Diseñoconceptual

Evidencia1

Evidencia2

Evidencia3

Diseño‐detalle

Evidencia1

Evidencoa2

Evidencia3

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Componentes, afirmaciones y evidencias para la evaluación de diseño eningeniería

Lassiguientestablaspresentaladefinicióndecomponentes,lasafirmacionesparalosdiferentescontextosdediseño.

Dimensión Diseño

Competenciageneral Planificayconcibeproductostecnológicoscomoartefactos,sistemasoprocesos,mediantelaintegracióndeconocimientosyprincipiosdelasmatemáticas,ciencias,tecnologíaycienciasdelaingeniería,conelfindesatisfacernecesidadesycumplirconrequerimientosyrestriccionestécnicas,financieras,demercado,ambientales,sociales,éticasyeconómicas

Componente Diseño‐estructuración:Formularelproblemadediseñoapartirdelaidentificaciónyanálisisdenecesidadesdelusuario,paratraducirlasencaracterísticastécnicas.

Afirmaciónocompetencia 4.1.1Identificayformulaunproblemadediseñoapartirdelanálisisdeunasituacióncontextualizada,basadoeninformaciónquepuedeserincompleta,sobranteoincierta.

Evidenciasodesempeñosasociados

4.1.1.1Comprendeeinterpretaenunmarcotécnicolainformaciónparaidentificarelproblemaqueserequiereresolverenuncontextoespecífico.4.1.1.2Diferenciayplantearestriccionesyrequerimientosdelproductotecnológicoadiseñar.4.1.1.3Formulalasespecificacionestécnicasparaeldiseñodelproductotecnológico

Tabla3:Dimensióndiseñoeningeniería,componentediseño‐estructuración

Dimensión Diseño

Competenciageneral Planifica y concibe productos tecnológicos como artefactos, sistemas o procesos,mediante la integración de conocimientos y principios de lasmatemáticas, ciencias,tecnologíaycienciasdelaingeniería,conelfindesatisfacernecesidadesycumplirconrequerimientos y restricciones técnicas, financieras, de mercado, ambientales,sociales,éticasyeconómicas

Componente Diseño‐conceptual: Proponer, analizar y evaluar alternativas de solución paraseleccionar la más conveniente tomando en cuenta requerimientos, restricciones ycaracterísticastécnicas

Afirmaciónocompetencia 4.2.1 Propone alternativas de solución, las evalúa y selecciona la más conveniente,teniendoencuentacriteriosdetipotécnico,económico,financiero,social,ambiental,yético.


4.2.1.1 Reconoce alternativas viables de solución para satisfacer requerimientos,restriccionesyespecificacionestécnicasdediseño.4.2.1.2Comparaalternativasdesolucióndeacuerdoconcriteriosdeterminados.4.2.1.3Seleccionalaalternativadesoluciónmásadecuada.

Tabla4:Dimensióndiseño,componentediseño‐conceptual

Dimensión Diseño

Competenciageneral Planificayconcibeproductostecnológicoscomoartefactos,sistemasoprocesos,mediantelaintegracióndeconocimientosyprincipiosdelasmatemáticas,ciencias,tecnologíaycienciasdelaingeniería,conelfindesatisfacernecesidadesycumplirconrequerimientosyrestriccionestécnicas,financieras,demercado,ambientales,sociales,éticasyeconómicas

Componente Diseño‐detalle:Especificarenformadetalladaelproductotecnológicoysuscomponentes.

Afirmaciónocompetencia 4.3.1Aplicalosconocimientosdelasmatemáticas,lasciencias,latecnologíaylascienciasdelaingenieríaparaespecificarenformadetalladaunproductotecnológico.


4.3.1.1Realizacálculosyprocedimientosnecesariosparadetallarelproductotecnológicoysuscomponentes.4.3.1.2Planteaespecificacionesparaelprocesodedesarrollodelproductotecnológico.4.3.1.3.Revisa,verificayvalidaqueunasolucióncumpleconlasespecificacionestécnicasdediseño.

Tabla5:Dimensióndiseño,componentediseño‐detalle

V.12‐b 20

Tablasdecontextosdediseñoeningeniería

Acontinuación sepresenta cadaunode los contextosdediseñocon susdefinicionesy lasespecialidadesasociadas.

Aspecto Detalle

Obrasdeinfraestructura Las obras necesarias para proveer a la población de servicios públicos esenciales sedenominanobrasdeinfraestructura.Así, lascarreteras,lospuertos,lospuentesylostúnelespermiten el transporte de bienes y pasajeros; los acueductos y los alcantarillados: elabastecimientodeaguapotableylaevacuacióndelasaguasservidas;losembalses,lostúnelesapresiónylasmáquinashidráulicas:lageneracióndeenergíahidroeléctrica;lossistemasdesostenimiento y las medidas de protección morfológica de los terrenos: la sostenibilidadambiental; las estructuras, los cimientos y las instalaciones: los edificios públicos comohospitales,escuelas,plantasyotrasobraspúblicas.

Definicióndediseñodeobrasdeinfraestructura

El diseño de obras de infraestructura es un proceso complejo de concepción, análisis,creatividadeingenio,cálculoydiscernimientoquesetraduceenunaubicaciónprecisa,unasmemorias de cálculo, unas especificaciones técnicas y unos planos detallados mediante loscuales se puedamaterializar una obra para cumplir con las necesidades de la comunidad ypara garantizar su estabilidad, durabilidad y funcionalidad, tanto en condiciones corrientescomoenpresenciadeeventualesamenazasnaturales

Programasalosqueaplicaestecontexto

IngenieríaCivil

Productostecnológicosobjetodeldiseño

Infraestructuradetransporte:Lascarreteras,puentes,túneles,canales,aeropuertos,víasférreasypuertos,lascualeshabilitaneltransportedebienesypasajeros.

Edificacionespúblicas:lasestructuras,loscimientosylafontaneríasonbásicosparalaconstruccióndeedificiospúblicosyprivados(comohospitales,escuelas,viviendas,entreotros).

Acueductosyalcantarillados:losacueductosyalcantarilladospermitenelabastecimientodeaguapotableyevacuacióndeaguasservidas.

Losembalses,presasylostúnelesapresiónsonutilizadosparalageneraciónhidroeléctrica.

Obrasdedefensaymitigaciónderiesgoshidráulicosygeotécnicos.Áreasconceptualesdereferencia

Lapruebaestádiseñadaparaevaluarlashabilidadesdelestudianteparaeldiseñodeobrasdeinfraestructura.Estábasadaenevidencias,coherentesconlaformacióndeestudiantesdeingeniería,conunniveldel75%delplandeestudiosdepregrado.Porello,lapruebaexigeunniveldeconocimientosydedesenvolvimientotécnicoeneláreaquesuperelosretosdelsentidocomún,delalógicaelementalydelacomprensióndelecturayquelleguehastalautilizaciónprovechosayprácticadeconocimientosrelacionadoscon: Fundamentosculturales,sociales,económicosygeográficosquepermitanjustificarla

necesidadylamagnituddelasobrasrequeridasdeinfraestructura Cienciasnaturalescomolafísicaclásica,lageologíaylahidrologíaparaingenieros Cienciasdelaingenieríacomolamecánicadesólidos,lamecánicadefluidos,lamecánica

desuelos,laresistenciadematerialesylosmaterialesdeconstrucción Cálculohastaelniveldelasecuacionesdiferencialeslinealesdesegundoorden Herramientasdeingenieríacomodibujo,topografíaycálculonuméricobásico IngenieríaEstructural,sinsobrepasarlosanálisisdelaelasticidadlinealydela

plasticidadaplicadosamiembrosestructuralesunidimensionalesyamarcosestructuralesenaceroyenconcretoreforzado

IngenieríaHidráulica,hastalosconceptosdeflujoirrotacionalysuaplicaciónalflujolibreyalforzadoenconductosyenestructurashidráulicas

IngenieríaGeotécnicahastalasaplicacionesdelflujopermanente,laconsolidaciónylaresistenciaalcorteentaludes,murosycimentaciones

IngenieríadeCarreteras,incluyendoaspectosbásicosdeltránsito,pavimentosrígidosyflexibles,diseñogeométricoyconcepcióndeobrasdearte

AcueductosyAlcantarilladoshastaelniveldelostratamientosbásicosrequeridosparaelaguadeconsumoyparalasaguasservidas,lasplantasdetratamientoylossistemasdeconducción

Construcción,incluyendolosaspectosrelacionadosconprogramacióndeobra,presupuestoymétodosconstructivosconvencionales

Tabla6:Contextodediseñoenobrasdeinfraestructura

V.12‐b 21

Aspecto Detalle

Definicióndediseñodeprocesosindustriales

El diseñodeprocesos industriales, se entiende comoun esfuerzo sistemáticoparadefinir ydeterminar las necesidades involucradas en la fabricación, manipulación y transporte demateriaprimayproductoterminado,asícomolosequiposinvolucradosensutransformaciónqueconcluyeneneldesarrollointegradodeprocesosyproductos.Abarcatodosloselementosdel ciclo de vida del producto, desde la definición de las especificaciones preliminares, eldiseñoconceptualqueincluyediagramasdeflujo,balancesdemasayenergía,fenómenosdetransporte y operaciones unitarias; hasta su disponibilidad, incluyendo calidad, costos ynecesidadesdelosusuarios.


IngenieríaQuímica IngenieríadeProcesos IngenieríadeProcesosindustriales


Procesosdetransformacióndemateriasprimas,demodoquesesatisfagancondicionestécnico‐económicas,deseguridadydesempeñoambiental;implementacióndemodificacionesencondicionesdeoperación.

Equiposcomoreactoresquímicos,equiposdeseparaciónomezclado,humidificadores,intercambiadoresdecantidaddemovimiento,energíaymasaparaelaborarproductosintermediosoterminados,incluyendosusdiagramasdeflujoendondeseestablezcanlascondicionesdeoperación.

Áreasconceptualesdereferencia

Sedebentenerbasesconceptualesendefinicióndediagramasdeflujodondeseespecifiquecorrientesysuspropiedades,balancesdemasayenergíaconysinreacciónquímica,fenómenosdetransporteyoperacionesunitarias,evaluaciónyanálisisdecondicionestécnico‐económicas,deseguridadydesempeñoambiental.

Tabla7:Contextodediseñoenprocesosindustriales

Aspecto Detalle

Definicióndediseñoensistemasagrícolas

Eldiseñodesistemasagrícolasseentiendecomounprocesosistémicocreativoyflexiblequeinvolucra conceptos, técnicas, principios científicos, análisis y tomadedecisionespara crearsistemas o procesos que permiten lograr el manejo y desarrollo de los recursos naturalesrenovables disponible en una unidad agrícola y/o forestal ambientalmente sostenible parasuplirdemandasynecesidadesdelasociedadenlaproducciónagrícola.


IngenieríaForestal IngenieríaAgronómica IngenieríaAgrícola IngenieríaAgroforestal IngenieríaAgroecológica IngenieríaAgropecuaria(seincluyeperoparaqueseaevaluadosoloenlaparteagrícola)


SistemadeMonitoreoAgrícolasy/oForestales SistemasdeRiegoyDrenajesAgrícola SistemadeManejodeSuelosparaProducciónAgrícola SistemasdeProducciónSostenibleAgrosilvícolasyAgrosilvopastoriles


LasáreasdelconocimientoenelcontextodediseñodesistemasagrícolassonSistemasdeInformaciónGeográfica,MaquinariaAgrícola,RiegosyDrenajes,Agroforestería,ConservaciónyManejodeSuelos.EstasáreasrequierendeconocimientosbásicosenMatemáticas,Física,Estadísticas,QuímicaOrgánicaeInorgánica,Agroecología,FísicayQuímicadeSuelos,Hidráulica,FisiologíayPropagaciónVegetal,TopografíayGeoreferenciación,CartografíaeInterpretacióndeImágenesyAgroforestería.

Tabla8:Contextodediseñoensistemasagrícolas

V.12‐b 22

Aspecto Detalle

Caracterización Sonsistemasdecontrolaquellossistemasautomáticosenloscualesexistelaausenciatotaloparcialdesereshumanosensuoperación,conungradodefuncionamientoautónomo,alcualse le incorporan elementos tecnológicos para medir, controlar y actuar sobre elcomportamiento dinámico del sistema. Vistas desde el controlador, las señales de controlpresentesenelsistemasondenaturalezaeléctrica.Laarquitecturadelsistemainvolucratantocomponenteshardwarecomosoftware.Por la naturaleza de los procesos y de las estrategias de control que se implementan, lossistemasdecontrolsepuedenclasificarcomo1.Sistemasdecontroldiscretos.(estrategiasbasadaseneventos)2.Sistemasdecontrolcontinuos.(estrategiasregulatorias)3.Sistemasdecontrolsecuenciales(estrategiastipo“batch”oportandas)

Definicióndediseñoensistemasdecontrol

El diseño de sistemas de control, parte de la identificación de los requerimientos yrestriccionesdelaplanta,procesooequipoacontrolar,paraladefinicióndeespecificacionestécnicas,condicionesdeusoylasleyesoesquemasdecontrolautomáticosaemplear,asícomosuconfiguración,instalaciónyevaluación.


Ingenieríadecontrol Ingenieríaencontrol Ingenieríaeléctrica Ingenieríaelectrónica Ingenieríaelectrónicaytelecomunicaciones Ingenieríanavalespecialidadelectrónica Ingenieríaautomáticaindustrial Ingenieríaenautomatización Ingenieríaeninstrumentaciónycontrol Ingenieríaenmecatrónica Ingenieríadeelectromecánica Ingenieríadedistribuciónyredeseléctricas Ingenieríaendistribuciónyredeseléctricas


Todoartefacto,sistemaoproceso,defuncionamientoAUTOMÁTICO,enloscualeseldiseñodelsistemadecontrolserigeporlosfundamentosteóricosyemplealastecnologíascorrespondientesacadaunodelostiposdeautomatismosarribadescritos.


ParaeldiseñodelSISTEMADECONTROLdecualquierproductotecnológico(artefacto,sistemaoproceso),denaturalezaAUTOMÁTICA,elestudianterequieremanejarlosconocimientosqueofrecenlasdisciplinasteóricasytecnológicasqueintervienenenlaconcepción,construcciónyempleodelosdiferentestiposdesistemasautomáticos.Lasdisciplinasteóricasofrecenelconjuntodelosmétodosmatemáticosdeanálisisysíntesisdelossistemasautomáticosydesuselementos.Lasdisciplinastecnológicastratanconlosproblemasprácticos,relacionadosconlateoríaylatecnologíadelossensores,actuadoresycontroladores.Enparticularsedebeconocerymanejar•Matemáticas(TransformadadeLaplaceytransformadaZ)•Dinámicadesistemas•Teoríadecontrol•Informática(algoritmosyprogramación)

Tabla9:Contextodediseñoensistemasdecontrol

V.12‐b 23

Aspecto Detalle

Definicióndediseñoensistemasdeprevenciónymanejodeimpactoambiental

Lossistemasparalaprevenciónyelmanejodeimpactosambientalesincluyenelconjuntodetécnicas orientadas a minimizar o compensar los efectos que producen una determinadaacción del hombre sobre el medio ambiente en sus distintos aspectos. En este contextotambiénestánincluidoslossistemasdesaneamientobásico.Estassolucionesestánorientadasalaaplicacióndedispositivosytecnologíasconvencionalesynoconvencionalesparaprevenir,mitigarycontrolarimpactosambientales.


Ingenieríasanitaria IngenieríaAmbiental


Plantasdetratamientodeaguasresiduales. Rellenossanitarios. Sistemasdecontroldecontaminacióndeaguaysuelo. Procesosdeaprovechamientoderesiduos.


Paraabordareldiseñodeestossistemaselestudiantedeberátenerconocimientosenrecursosnaturales,químicaambiental,saneamientoycalidaddeaguaydelsueloquelepermitaconocerlasprincipalescausasdelacontaminaciónydeestaformadesarrollarmedidasquelepermitaunadecuadomanejodelosrecursosnaturales.Enfrenándosedeestaformaalatomadedecisionesambientales.

Tabla10:Contextodediseñoensistemasdeprevenciónymanejoambiental

Aspecto Detalle

Definicióndediseñoensistemas,procesosyproductosagroindustriales

Eldiseñodesistemas,procesosyproductosagroindustriales,seentiendecomoeldesarrolloconceptual y metodológico que se realiza para resolver las necesidades tecnológicas delsubsectoreconómicoqueempleaytransformamateriasprimasdeorigenagrícola,pecuarioypesquero, en los diferentes contextos que se presentan desde el acopio de esas materiasprimashastalaentregadelosproductosterminadosalconsumidorfinal.


IngenieríaAgroindustrial IngenieríadeAlimentos IngenieríaPesquera IngenieríadeProducciónAgroindustrial


Sistemasdeacopioydealmacenamientotemporaldemateriasprimasvegetales,pecuariasypesqueras.

Sistemasdedistribucióndeproductosterminadosdeorigenbiológico. Procesosdeproduccióndealimentoslácteos,cárnicos,hortofrutícolas,pesquerosy

biotecnológicos. Procesosdeproduccióndeotrosproductosapartirdemateriasprimasdeorigen

biológico. Dispositivosdeenvasadoyembalaje.


EstecontextodediseñoestáfundamentadoenlasOperacionesyProcesosUnitariosquehacenpartedelosprocesosdeproduccióndelsubsectoragroindustrial.Además,incluyelaestructuradePlantasAgroindustrialesquecumplenLegislaciónyNormatividadagroalimentariaopertinentealprocesoagroindustrial.

Tabla11:Contextodediseñoensistemas,procesosyproductosagroindustriales

V.12‐b 24

Aspecto Detalle

Caracterización Lossistemasmecánicostienencomofunciónprimordiallatransformacióndelaenergíaparalageneracióndepotenciausandocomponentesydispositivosquesirvanalsectorproductivo,bienesyservicios.

Definicióndediseñoensistemasmecánicos

Eldiseñodesistemasmecánicosconcibelaformalizacióndelaidea,lamanufacturaypuestaen servicio de los componentes y dispositivos teniendo en cuenta el fin para lo cual fueconcebido y el sector donde se usará como el demantenimiento, producción,manufactura,transporte, construcción, agrícola y servicios. Todo lo anterior teniendo en cuentarestriccionestécnicas,financieras,sociales,ambientales,económicasyéticas.


IngenieríaMecánica IngenieríaElectromecánica IngenieríaMecatrónica IngenieríaNavalconespecialidadenMecánica


Sectorprimarioo Sistemasdeextraccióndemineralesymateriasprimaso Sistemasdetransportedemineralesymateriasprimaso Sistemadetransformacióndemineralesymateriasprimas

Sectorsecundarioo Sistemasdeabastecimientodeenergíamecánica,térmicayfluidaenlos

sistemasproductivoso Sistemasdetransformacióndemateriasprimasenproductossemiy

elaboradoso Sistemasdealmacenamientoydistribucióndeproductossemiyelaborados

Sectorterciarioo Gestiónyejecucióndemantenimientomecánicoenlossectoresprimario,

secundarioyterciarioo Sistemasdeabastecimientodeenergíamecánica,térmicayfluidaensectores

domésticos,educativos,ocio,hoteleroysalud.o Sistemasdetransformaciónydistribucióndeenergíamecánica,térmicay

fluidaensectoresdomésticos,educativos,ocio,hoteleroysalud.Áreasconceptualesdereferencia

Paradiseñarunsistemamecánicoserequieretenerconocimientossobrematerialesysuspropiedadesmecánicas;cálculosestructuralesdinámicosyestáticos;transportedeenergíayfluidos;procesosdetransformacióndematerialesconosinarranquedeviruta;análisisyadministracióndefactoresfinancierosyeconómicos,técnicosymedioambientales.

Tabla12:Contextodediseñoensistemasmecánicos

Aspecto Detalle

Definicióndediseñoensistemasproductivosylogísticos

Eldiseñodesistemasproductivosylogísticosabordalaestructuracióngeneraldecadenasdeabastecimiento de bienes y servicios, y la estructuración específica de cada una de susfunciones (aprovisionamiento, producción y distribución). Comprende la determinación eintegración de los flujos demateriales, personas e información, así como las actividades desoporte,conelfindegenerarsolucionesquecumplanconcriteriosdecalidad,costo,tiempoyflexibilidad.


Ingenieríaindustrial Ingenieríadeproducción Ingenieríaenproducciónindustrial


Cadenasdeabastecimiento Instalacionesindustriales(localización,capacidadydistribuciónenplanta) Sistemasdeaprovisionamientoderecursos Sistemasdeproduccióndebienesyservicios Sistemasdeinventariosyalmacenamiento Sistemasdedistribuciónfísicadebienesyaccesoaservicios


Sedebentenerbasesconceptualesenanálisisestadístico,modelaciónmatemáticaaplicadaalaoptimizacióndesistemasproductivos,estudioymedicióndeltrabajoysuutilizaciónenlagestióndeoperaciones,gestióndecadenasdeabastecimientoyladefinicióndelacapacidad,localizaciónydistribuciónenplantadeinstalacionesindustriales.

Tabla13:Contextodediseñoensistemasproductivosylogísticos

V.12‐b 25

Aspecto Detalle

Definicióndediseñodesoftware

Esunprocesosistémicoqueinvolucradeterminarunproblemaeidentificarsucausa,realizarel análisis de requerimientos, crear elmodelo de datos e interfaces, definir casos de uso yestablecerlaarquitecturadesoftware,quepermitiráobtenerunasoluciónaunproblemadeláreadesistemasdeinformaciónenmarcadoenuncontextoespecíficoconrestricciones,bienseaeconómicas,tecnológicas,detiempo,éticasoderecursoshumanos.


IngenieríadeSistemas IngenieríadeSoftware IngenieríadeSistemasyComputación IngenieríaInformática IngenieríadeSistemaseInformática IngenieríadeSistemasInformáticos


Especificacionesderequerimientos Modelodedatos Interfacesgráficas Gráficosdecasosdeuso Arquitecturadesoftware Pseudocódigosyalgoritmos Diagramasdeproceso Diagramasdesecuencia DiagramasUML Diseñodereportesysalidas


Parapodertrabajarenáreadediseñodesoftwareesnecesariosaberplantearproblemasdesdeelpuntodevistasistémico;conocer,entenderysaberaplicarlateoríageneraldesistemasencadaunadelasetapasdelciclodevidadeunsistemadeinformación;comprenderconceptosbásicosdeestructurasdedatosylasprimitivasdeprogramaciónexistentes,asícomolasbasesdeprogramaciónorientadaaobjetos,usodelenguajemodelado,diseñodeinterfacesgráficas,lateoríageneraldebasesdedatosyteoríageneraldesistemas,todoestoparalasolucióndeproblemasmediantealgoritmos.

Tabla14:Contextodediseñodesoftware

V.12‐b 26

Glosario

Afirmación:Enelmarcodelaevaluaciónporevidenciasunaafirmacióncorrespondeaunafrasequeindicaunacompetenciaometadeaprendizajequeelestudiantedebeconstruirenelprocesodeformaciónyqueserequiereverificarvíalarecoleccióndeevidencias.

Caso: representa la descripción, basada en diferentes fuentes de información, de unasituación problemática próxima a situaciones reales profesionales. Se busca que el casobrinde al estudiante la oportunidad de demostrar sus competencias en la solución de unproblemadeingeniería.

Contextodediseño:EnelmarcodelapruebaSABERPROdeingeniería,enladimensióndediseño en ingeniería, se han definido varios contextos de diseño. Un contexto de diseñocorresponde a un campo de actuación del profesional dentro del cual el estudiante debedemostrarsuscompetenciasparaadelantarundiseñoeningeniería.

Constructo:SegúnlaRealAcademiadelaLenguasedefinecomo“Construcciónteóricapararesolver un problema científico determinado.” En evaluación se utiliza para describir elobjeto de conocimiento a evaluar y sirve de referente para determinar la validez delinstrumentoutilizado.

Especificaciones de diseño: representan las características técnicas requeridas paraadelantarunprocesodediseño,comoparadefinireldesarrollodeunproductotecnológico.En elmarco de este documento se diferencian en consecuencia dosmomentos diferentesparalasespecificacionesenelprocesodediseñoeningeniería:

Especificacionesdeentradaoparaeldiseño: representa características técnicasquedebensertenidosencuentaenelprocesodediseñodelproductotecnológico

Especificaciones de salida o del producto tecnológico: representa lascaracterísticastécnicasenformadetalladarequeridasparaeldesarrollodelproductotecnológicodiseñado.

Evidencia:Enelmarcode laevaluaciónporevidenciasunaafirmaciónsedescomponeenevidencias que deben ser obtenidas para poder confirmar la afirmación. En general lasevidenciascorrespondenadesempeñosobservables.

Diseño: El diseño en general es una estrategia de solución de problemas, con criterios yrestricciones,queseusaparadesarrollarposiblessolucionesaproblemasoparasatisfacernecesidades,paradesembocarfinalmenteenunasoluciónpropuesta.

Diseño en ingeniería: Proceso para concebir un artefacto, proceso o sistema que debesatisfacer requerimientos. Es unprocesode tomadedecisiones, amanudo iterativo, en el

V.12‐b 27

cual las ciencias básicas, las matemáticas y las ciencias de la ingeniería se aplican paratransformardeformaóptimarecursosconelfindesatisfacerrequerimientosenelmarcodeunconjuntoderestricciones.

Requerimientos (requisitos): Conjunto de características que debe cumplir un productotecnológico a finde suplir necesidadeso solucionarproblemasdesde laperspectivade sufuncionalidad, seguridad, confiabilidad, “desarrollabilidad”, “mantenibilidad” y factibilidadeconómica.

Restricciones:Sonlimitacionesparaelprocesodedesarrollodelproductotecnológico.Lasrestricciones pueden ser: económicas, fuentes de suministro, recursos tecnológicos,estándaresycódigos,regulacionesgubernamentales.

Revisión: actividad emprendida para asegurar la conveniencia, adecuación y eficacia deltema objeto de la revisión, para alcanzar unos objetivos establecidos. La revisión puedeincluirtambiénladeterminacióndelaeficiencia.

Tarea:Enelmarcodelaevaluaciónporevidencias,estassonobtenidaspormediodetareaspropuestas al evaluado, las cuales permiten observar los desempeños que demuestran elniveladquiridoenlacompetencia.Lastareasguíanlaconstruccióndeloscasosypreguntasqueselesplantearánalosestudiantes.

Validación(ISO9000):Confirmaciónmediantelaaportacióndeevidenciaobjetivadequese han cumplido los requisitos para una utilización o aplicación específica prevista. Lascondicionesdeutilizaciónparalavalidaciónpuedenserrealesosimuladas.

Verificación(ISO9000):confirmaciónmediantelaaportacióndeevidenciaobjetivadequesehancumplidolosrequisitosespecificados.Laconfirmaciónpuedecomprenderaccionestalescomo:

laelaboracióndecálculosalternativos, acomparacióndeunaespecificacióndeundiseñonuevoconunaespecificaciónde

undiseñosimilarprobado, larealizacióndeensayos/pruebasydemostraciones.

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Referencias

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Diseño en ingenierı́a: una posible visio ́n para la evaluaciónde ingeniería complementados con...

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