DISEÑO DE PROTOTIPOS - CLASE 1

DISEÑO DE PROTOTIPOS Y MAQUINAS

Ing . Judas Toledo Cota

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1.1. Importancia de la Ingeniería concurrente, reingeniería, ingeniería inversa. 1.2.Tipos de prototipo 1.3.Fases de desarrollo del prototipo 1.3.1. Idea Conceptual 1.3.2. Idea de detalle 1.3.3. Idea analizada 1.3.4. Análisis técnico y funcional del prototipo 1.3.5. Construcción de prototipo 1.3.6. Evaluación de prototipo.

definición de prototipo

ingenieria concurrente

Consiste en una metodología dónde el diseño del producto está integrado en todos los procesos necesarios para fabricarlo. Para ello, se tienen en cuenta todas las fases del ciclo de vida del producto, desde su nacimiento como concepto hasta la entrega al cliente, por lo que el proyecto es desarrollado conjuntamente por el personal de diferentes departamentos de la empresa: diseño, fabricación, calidad, compras, seguridad…

REINGENIERÍA

Significa empezar de nuevo, arrancando de cero, es hacer lo que ya se está haciendo, pero mejor, con menor y más inteligentemente, con un pensamiento nuevo y rediseño imprescindible de la estructura organizacional y los procesos operativos.

INGENIERÍA INVERSA

La ingeniería inversa, también conocida como retroingeniería, es la práctica de examinar a fondo un objeto, herramienta, dispositivo o sistema para entender su funcionamiento interno y su lógica de diseño. Este proceso implica analizar su estructura, función y operación mediante el razonamiento abductivo, es decir, formulando hipótesis sobre cómo funciona y luego verificándolas. El objetivo final es crear un dispositivo que realice la misma tarea o una similar, sin copiar los detalles del original.

INGENIERIA INVERSA

Un prototipo se refiere a una representación temprana y funcional de un producto o sistema, diseñada para proporcionar una vista preliminar y tangible de cómo se verá y se comportará el producto final.

prototipos

TIPOS DE PROTOTIPOS

Modelo físico

Impresión 3D o modelo rápido

Esquemas y diagramas

Esquema de la página web

ETAPAS DEL PROTOTIPADO

4TO PASO

3ER PASO

2DO PASO

1ER PASO

6TO PASO

5TO PASO

Modelaje y desarrollo del código

Requisitos de desarrollo

Modificación

Pruebas

Evaluación

Documentación

fases de desarollo de prototipo

4TO PASO

3ER PASO

2DO PASO

1ER PASO

6TO PASO

5TO PASO

Idea de detalle

Idea conceptual

Analisis tecnico y funcional del prototipo

Evaluación de Prototipo

Idea analizada

Construcción de Prototipo

tendencias de prototipos

Drones

Autos Eléctricos

Play

Play

tendencias de prototipos

Pilas Eternas

Fibra Óptica

Play

Play

tendencias de prototipos

Sistemas Ciberfísicos

Play

fabrica inteligente

casa impresa 3d

TAREA

Piensa en 3 prototipos que podrías implementar en la vida real y coloca las ventajas y desventajas del prototipo. Busca en google scholar un articulo donde hablen de un prototipo similar a uno de los que pensaste y realiza un resumen. El documento debe llevar: - Portada - Indice - Introducción - Desarollo - Conclusión - Referencias bibliograficas

TAREA

Piensa en 3 prototipos que podrías implementar en la vida real y coloca las ventajas y desventajas del prototipo. Busca en google scholar un articulo donde hablen de un prototipo similar a uno de los que pensaste y realiza un resumen. El documento debe llevar: - Portada - Indice - Introducción - Desarollo - Conclusión - Referencias bibliograficas

Los sistemas ciberfísicos (CPS) integran componentes físicos y computacionales para crear sistemas altamente integrados y autónomos. Las tendencias en CPS incluyen la incorporación de inteligencia artificial y machine learning para mejorar la toma de decisiones y la autonomía del sistema. Estos sistemas se utilizan en diversas áreas, desde manufactura avanzada (Industria 4.0) hasta la salud digital y las ciudades inteligentes .

Evaluación

Una vez desarrollado el prototipo es necesario comprobar su funcionamiento, evaluando su funcionalidad y verificando que cumple realmente con los requisitos iniciales.

Los drones han evolucionado rápidamente y se han diversificado en múltiples aplicaciones, desde entregas de paquetes hasta monitoreo agrícola y rescate en desastres. Las tendencias actuales incluyen drones autónomos con capacidades avanzadas de inteligencia artificial (IA) para navegación y toma de decisiones, así como drones equipados con tecnología de comunicación 5G para mejorar la transmisión de datos en tiempo real .

Pruebas

Finalmente, el prototipo debe ser probado por los usuarios para poder recibir el feedback necesario y así evaluar su utilidad y rendimiento. Gracias a esta retroalimentación ofrecida por el prototipo se podrá desarrollar un software de mayor calidad que resuelva los problemas de los usuarios.

Requisitos del desarrollo

Se realiza un análisis para poder establecer cuáles son los requisitos del programa. Se trata de un diseño básico del prototipo donde se traza de forma inicial los requisitos necesarios para su desarrollo.

Construcción de Prototipo

En esta fase se procede a la construcción física o digital del prototipo. Se ensamblan los componentes y se integran las tecnologías según lo planificado en el análisis técnico y funcional. Esta etapa puede incluir varias iteraciones de prueba y ajuste para perfeccionar el prototipo.

Idea de Detalle

Se amplía la idea conceptual para incluir detalles más específicos. Esto implica describir las funcionalidades, características y posibles limitaciones del prototipo. Se comienzan a considerar aspectos como el diseño, los materiales y las tecnologías a utilizar.

Modelaje y desarrollo del código

En esta fase se construye el prototipo inicial según los requisitos establecidos. En esta fase de diseño y construcción se debe priorizar el tiempo de desarrollo y hacer un uso óptimo de los recursos para reducir su coste.

MODIFICACIÓN

Tras evaluar el prototipo se deben corregir los errores encontrados y aplicar las mejoras necesarias para que esté listo para ser probado por los usuarios.

Idea Conceptual

En esta fase inicial, se identifica y define la idea básica del producto o solución. Se conceptualiza el problema que se pretende resolver, se esbozan las características principales del prototipo y se establece el objetivo general del desarrollo.

Evaluación de Prototipo

Una vez construido, el prototipo se somete a una evaluación rigurosa para verificar su funcionamiento y cumplir con los requisitos establecidos. Se realizan pruebas de rendimiento, usabilidad y seguridad. También se recaba feedback de usuarios y se identifican áreas de mejora antes de proceder a la producción en masa o implementación final. Estas fases proporcionan un marco estructurado para el desarrollo de prototipos, asegurando que cada etapa se lleva a cabo de manera metódica y eficiente.

Documentación

Todo el diseño y desarrollo debe ser documentado para disponer de información precisa y clara del proceso. Es muy importante el registro de cada paso o acción del desarrollo del prototipo pues es una guía útil a la hora de afrontar el diseño del producto final.

Idea Analizada

En esta etapa, se lleva a cabo un análisis más profundo de la idea detallada. Se evalúa la viabilidad técnica y comercial, se identifican posibles riesgos y se exploran alternativas. También se pueden realizar estudios de mercado y consultas con expertos para asegurar que la idea es sólida y viable.

El desarrollo de baterías con una vida útil extremadamente larga, también conocidas como "pilas eternas", está en curso. Estas baterías utilizan tecnologías avanzadas como nanomateriales y nuevos compuestos químicos que prometen mayor durabilidad y capacidad de carga rápida. Un ejemplo es el uso de baterías de estado sólido, que son más seguras y tienen una densidad de energía superior a las baterías de iones de litio tradicionales .

La fibra óptica continúa siendo una tecnología clave para la transmisión de datos de alta velocidad. Las tendencias actuales incluyen el desarrollo de fibras ópticas más eficientes y de mayor capacidad, como las fibras multimodo y las tecnologías de multiplexación por división de longitud de onda (DWDM), que permiten transmitir más datos a través de una sola fibra. Además, se está trabajando en mejorar la resistencia y flexibilidad de las fibras para aplicaciones en entornos difíciles .

Análisis Técnico y Funcional del Prototipo

Se realiza un análisis exhaustivo de los aspectos técnicos y funcionales del prototipo. Esto incluye la evaluación de los componentes, sistemas y tecnologías necesarios para su construcción. Se detallan los requisitos técnicos y se elabora un plan de desarrollo que incluya especificaciones técnicas y funcionales.

La industria automotriz está experimentando una transformación significativa con el aumento de los autos eléctricos (EV). Las tendencias incluyen mejoras en la autonomía de las baterías, la reducción de los tiempos de carga y el desarrollo de infraestructuras de carga rápida. Además, la integración de tecnologías de conducción autónoma y conectividad IoT está haciendo que los EV sean más inteligentes y eficientes .