Virtual reality (VR) - 01

Virtual Reality 
Un campo que ha venido ganando terreno en el mundo moderno es la realidad virtual (VR por sus siglas en inglés), a partir de hoy daré inicio a una serie de contribuciones relacionadas con esta área. Inicialmente se presentarán fragmentos de documentos relacionados con el concepto de la realidad virtual, posteriormente se presentarán documentos en los cuales se visualiza el uso de la realidad virtual en el campo de la ingeniería y en éste, específicamente en el campo del diseño. Los textos y documentos son tomados de la literatura científica pública disponible actualmente.

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What is virtual reality?
"When we speak of “virtual reality” (VR) we refer to a computer simulation that creates an image of a world that appears to our senses in much the same way we perceive the real world, or “physical” reality. In order to convince the brain that the synthetic world is authentic, the computer simulation monitors the movements of the participant and adjusts the sensory display or displays in a manner that gives the feeling of being immersed or being present in the simulation. Concisely, virtual reality is a means of letting participants physically engage in some simulated environment that is distinct from their physical reality.

Virtual reality is a medium, a means by which humans can share ideas and experiences. We use the word experience to convey an entire virtual reality participation session. The part of the experience that is “the world” witnessed by the participant and with which they interact is referred to as the virtual world. However, the term “virtual world” does not only refer specifically to virtual reality worlds. It can also be used to refer to the content of other media, such as novels, movies, and other communication conventions.

Here is a more formal definition for virtual reality from Sherman and Craig:
A medium composed of interactive computer simulations that sense the participant’s position and actions, providing synthetic feedback to one or more senses, giving the feeling of being immersed or being present in the simulation.

Note that the definition states that a virtual reality experience provides synthetic stimuli to one or more of the user’s senses. A typical VR system will substitute at least the visual stimuli, with aural stimuli also frequently provided. A third, less common sense that is included is skin-sensation and force feedback, which is jointly referred to as the haptic (touch) sense. Less frequently used senses include vestibular (balance), olfaction (smell), and gustation (taste)."

From the book:
Developing Virtual Reality Applications
Foundations of Effective Design
By : Alan B. Craig; William R. Sherman; Jeffrey D. Will

EL PROCESO DE DISEÑO - Metodologías de diseño

1.1.                 Metodologías de diseño

Las metodologías de diseño tratan con los procedimientos concretos de diseño al nivel del proceso y de sus actividades [algunas veces llamada teoría prescriptiva (Finger 1989)], y no del diseño de una clase específica de artefactos (pe. Automóviles, aviones, máquinas herramientas) que deberían ser llamados métodos de diseño.

La metodología de diseño empieza con un modelo para el proceso de diseño que puede ser utilizado para desarrollar las especificaciones de un producto. En todos los casos es evidente que el proceso de desarrollo es generalmente contemplado como una secuencia lógica de fases dentro de las cuales son ejecutadas las tareas específicas. Aunque existen diferencias, como por ejemplo en el alcance de los modelos y el uso de las iteraciones, todos los modelos muestran una manera similar de describir el progreso a través de una secuencia de eventos.

Es interesante aquí precisar la diferencia entre los términos método, técnica, modelo y metodología, ya que ellos son utilizados de diferentes maneras en la literatura y puede prestarse a confusión.  Método hace referencia a la manera cómo una persona (un ingeniero de diseño, en este caso), realiza su tarea (diseñar); las técnicas son las herramientas que utiliza tal persona para aplicar su método; el modelo es la forma de representar el método, con el fin de estudiarlo y comprenderlo; la metodología es el estudio formal del método. De esta manera, mientras que las técnicas son herramientas para el método, el modelo lo es para la metodología.

1.2.                 Modelos de diseño

En general se entiende como modelo de diseño la forma de representación del proceso que desarrolla el diseñador en su labor. Los modelos y métodos de diseño se pueden enmarcar dentro del campo que los expertos califican como investigación en diseño, cuyo objetivo genérico es establecer nuevas formas o recomendaciones que potencien la eficiencia en el diseño.

En un panorama global, de acuerdo a las tendencias de investigación en ingeniería de diseño, los modelos de diseño se podrían clasificar en cuatro categorías: los modelos cognitivos, los modelos computacionales, los modelos descriptivos y los modelos prescriptivos.

Los modelos cognitivos abordan la importancia de la participación del individuo diseñador y los modelos computacionales, abren el espacio a la integración del ordenador como herramienta de asistencia en el proceso; los modelos descriptivos muestran la secuencia de actividades que ocurren en diseño mientras que los prescriptivos, como su nombre lo indica, señalan un patrón de actividades de diseño. Debido al enfoque de este libro los modelos cognitivos y computacionales no serán tratados en detalle y por el contrario su desarrollo se centrará en los modelos descriptivos y prescriptivos y las herramientas utilizadas en su aplicación.

1.2.1.                    Modelos descriptivos del diseño

El modelo lineal del proceso de diseño, aunque resulta muy básico, permite identificar las fases del diseño que son comúnmente aceptadas por la mayoría de investigadores.

Figura 1.  Modelo descriptivo lineal del diseño

En la Figura 1, se muestran las fases de diseño conceptual, preliminar y detallado correspondientes al modelo descriptivo lineal de diseño más básico que se puede tener; en la literatura se pueden encontrar modelos descriptivos lineales que involucran también, al inicio la fase de definición del problema y al final la fase de comunicación del diseño.

La fase de identificación de la necesidad, además de estar dedicada a establecer las necesidades de los clientes también debe servir para aclarar estas y para reunir la información necesaria que permita desarrollar un planteamiento de ingeniería de lo que el cliente desea. Involucra el establecimiento de las necesidades que requieren ser resueltas, identificar los objetivos que deben ser alcanzados por la solución e identificar quienes serán los beneficiarios de la solución.

A partir del planteamiento del cliente, el cual en muchas ocasiones se hace en sus propias palabras, se deben aclarar los objetivos del diseño, establecer los requerimientos del usuario, identificar restricciones y establecer funciones; el resultado será el planteamiento modificado del problema en el cual se incluyan los objetivos detallados (ponderados), las restricciones y limitaciones, los requerimientos del usuario, las funciones y las necesidades de recursos.

En la fase de diseño conceptual la meta es la generación de conceptos o esquemas de diseños alternativos; a partir del planteamiento modificado del problema se deben establecer las especificaciones del diseño y en función de estas generar alternativas de diseño, las cuales serán presentados mediante diseños o esquemas conceptuales junto a las especificaciones de diseño establecidas. Los conceptos son ideas de solución generalmente representadas mediante bosquejos acompañados de una descripción textual. Algunos la denominan fase de síntesis del diseño; en esta fase se generan principios de solución, pero no se obtienen estructuras de solución lo suficientemente válidas (o acabadas) como para materializar la respuesta al problema. Sin embargo, es la etapa que demanda del diseñador una alta dosis de abstracción y de creatividad; está caracterizada por la incertidumbre del éxito y por la dinámica de la evolución hacia estructuras válidas.

En la fase de diseño preliminar el objetivo es la identificación de los atributos principales de los conceptos o esquemas de diseño. Con los diseños o esquemas conceptuales y las especificaciones de diseño establecidas se busca modelar y analizar alternativas de diseño conceptual, luego estas alternativas se deben evaluar para seleccionar un concepto de diseño a desarrollar. En esta fase se avanza en la concretización de una solución al problema, determinando componentes e interacciones con el suficiente grado como para poderla evaluar objetivamente. Se obtienen formas específicas, materiales propuestos y planos de conjunto con dimensiones generales, que representan al producto como un conjunto organizado de piezas, componentes, enlaces y acoplamientos.

Habiendo ya seleccionado el concepto de diseño a desarrollar, el objetivo en la fase de diseño detallado es precisamente afinar y definir en forma detallada dicho diseño final. Este refinamiento y optimización debe conducir a establecer las especificaciones de fabricación. Esta fase corresponde a la generación de todas las especificaciones necesarias para la producción del producto, esto puede involucrar la elaboración de planos de detalle, la determinación de etapas de fabricación, la identificación de proveedores, etc.

1.2.2.                    Modelos prescriptivos del diseño

Como se mencionó, los modelos prescriptivos además de describir, dan pautas para desarrollar cada una de las fases y etapas del proceso de diseño. En esta categoría existen gran cantidad de propuestas, aquí se presentarán de manera general dos de los más importantes: el modelo de Dym y el modelo de Pahl y Beitz.

1.2.2.1.              Modelo prescriptivo de Dym

El modelo del proceso de diseño de Dym está configurado por cinco etapas; empiezan con el planteamiento por parte del cliente y termina cuando el diseño final se documenta al cliente. Cada una de las etapas involucra a su vez la realización de tareas específicas de diseño, como se muestra en la figura 2, a continuación  se describen brevemente cada una de las fases.

Figura 2. Modelo prescriptivo del diseño de Dym

La fase de definición del problema está dedicada a aclarar los objetivos establecidos por el cliente y a reunir la información necesaria para desarrollar un planteamiento de ingeniería de lo que el cliente desea. Involucra el establecimiento de las necesidades que necesitan ser resueltas, identificar los objetivos que deben ser alcanzados por la solución e identificar quienes serán los beneficiarios de la solución.

A partir del planteamiento del cliente, el cual en muchas ocasiones se hace en sus propias palabras, se deben aclarar los objetivos del diseño, establecer los requerimientos del usuario, identificar restricciones y establecer funciones; el resultado será el planteamiento modificado del problema en el cual se incluyan los objetivos detallados (ponderados), las restricciones y limitaciones, los requerimientos del usuario, las funciones y las necesidades de recursos. El planteamiento modificado del cliente será el problema “real” que deberá ser resuelto y se define en la forma de objetivos de diseño que deberán ser alcanzadas.

En la fase de diseño conceptual la meta es la generación de conceptos o esquemas de diseños alternativos. A partir del planteamiento modificado del cliente se establecen las especificaciones del diseño y en función de estas se generan alternativas de diseño, las cuales serán presentadas mediante diseños o esquemas conceptuales junto a las especificaciones de diseño establecidas. Los conceptos son ideas de solución generalmente representadas mediante bosquejos acompañados de una descripción textual.

El objetivo en la fase del diseño preliminar es la identificación de los atributos principales de los conceptos o esquemas de diseño. Con los diseños o esquemas conceptuales y las especificaciones de diseño ya establecidas se busca modelar y analizar alternativas de diseño conceptual, en seguida estas alternativas son evaluadas para seleccionar un concepto de diseño a desarrollar.

Habiendo ya seleccionado el concepto de diseño a desarrollar, el objetivo en la fase de diseño detallado es precisamente afinar y definir en forma detallada dicho diseño final. Este refinamiento y optimización debe conducir a establecer las especificaciones de fabricación.

La fase de comunicación del diseño está dedicada a documentar las especificaciones de fabricación y su justificación, esto se puede lograr mediante un informe final al cliente que entre otras cosas debería contener las especificaciones de fabricación y la justificación de las especificaciones de fabricación.

Además de ampliar el modelo de diseño descriptivo, Dym en su modelo involucra componentes de retroalimentación. En la figura 2 se puede ver que la retroalimentación en el proceso ocurre en dos formas principalmente, la primera es un ciclo interno de retroalimentación en donde los resultados de la tareas de las fases de diseño conceptual y diseño preliminar son retroalimentadas a la etapas previas para verificar que el diseño funciona como se esperaba, el segundo ciclo de retroalimentación es externo y ocurre después de que el producto que resulta del diseño ha sido utilizado bajo las condiciones de operación y en el mercado para el cual fue pensado.

1.2.2.2.              Modelo prescriptivo de Pahl y Beitz

Es tal vez el modelo más conocido y utilizado tanto en la industria como en la educación. El método de Pahl y Beitz utiliza la teoría de sistemas para sustentar la propuesta de trabajo a través de funciones y subfunciones, que combinan los efectos físicos con las características geométricas y los materiales, para que surja el principio de solución.

El método centra su atención en el denominado «embodiement design» (diseño para dar forma), pero para ello, propone un desarrollo de proyecto por módulos funcionales separados, lo cual tiene como ventaja la simplificación del análisis, pero la desventaja de que puede llegarse a una propuesta de conjunto muy compleja. En este modelo el proceso de diseño (o desarrollo de productos) es descompuesto en cuatro fases principales (fig. 3).

Figura 3. Modelo prescriptivo del diseño de Pahl y Beitz

En la fase de planeación y clarificación de la tarea se especifica la información que es requerida. La fase de planeación se refiere a la planeación del producto; en la clarificación de la tarea se recaba información acerca de los requerimientos que deben ser cumplidos, sobre las restricciones que los acompañan y su importancia.

La meta en la fase conceptual es determinar el principio de solución, alcanzado este abstrayendo los problemas esenciales, estableciendo estructuras funcionales, buscando principios de trabajo apropiados y entonces combinando estos principios en una estructura que funcione adecuadamente. A menudo en este punto se requiere una representación más concreta para la evaluación de la estructura.

El diseño para dar forma empieza con el concepto y a partir de esta construye la estructura (bosquejo global). Frecuentemente son desarrollados algunos bosquejos preliminares para realizar comparación de alternativas; el bosquejo definitivo provee verificación de la función, resistencia, compatibilidad espacial y viabilidad económica.

En el diseño de detalle son delineadas la disposición, formas, dimensiones y propiedades de las superficies de todos los elementos; son especificados los materiales, son calculadas las posibilidades de producción y estimados los costos, y son elaborados todos los documentos y planos para producción. El resultado de la fase de diseño de detalle es la especificación para producción.

Pahl y Beitz recomiendan utilizar herramientas que ayuden a visualizar efectos físicos que permitan encontrar elementos funcionales que desempeñen subfunciones que pueden ser combinadas sistemáticamente utilizando la llamada tabla morfológica y generar un gran número de alternativas de solución.

Al analizar los dos métodos de diseño aquí expuestos se puede concluir que a pesar de las diferencias que pueden existir entre ellos, muestran algunas coincidencias que llevan a afirmar el reconocimiento de etapas comunes. Hay que, sin embargo, tener claridad en que el modelo no es otra cosa que una herramienta que puede orientar un proceso, pero que no lo debe limitar ni subyugar. El método que se utilice estará sometido al proceso y no al contrario, por otro lado el solo modelo no es suficiente para garantizar un correcto diseño, principalmente debido a la incapacidad de representar el contexto del proyecto como un sistema y un sistema con interacciones complejas.

Tan importante como el modelo, debo mencionar que debe existir un compromiso, casi una filosofía en el método utilizado para el desarrollo de un proyecto de diseño, de crear un canal de información eficiente entre los clientes tanto externos como internos y quienes llevan a cabo el desarrollo del proyecto, el equipo de diseño. En función de esto deben establecerse herramientas y métodos para conocer las mencionadas necesidades y conceptos  de los clientes antes, durante y después del desarrollo del proyecto.

Tomado del libro: “Establecimiento y aseguramiento del proceso de diseño y desarrollo en empresas metalmecánicas” del ingeniero Giovanni Torres

The Long Nose of Innovation

The Long Nose of Innovation

“Bill Buxton has been talking over the past few years about something he calls the Long Nose of Innovation. A play on Chris Anderson’s notion of the Long Tail, the Long Nose describes the decades of incubation time required to produce a “revolutionary” new technology apparently out of nowhere.

 The classic example is the invention and refinement of a device central to the GUI revolution: the mouse. The first mouse prototype was built by Douglas Engelbart and Bill English, then at the Stanford Research Institute, in 1963. They even gave the device its murine name. Bill English developed the concept further when he took it to Xerox PARC in 1973. With Jack Hawley, he added the famous mouse ball to the design of the mouse. During this same time period, Telefunken in Germany was independently developing its own rollerball mouse device called the Telefunken Rollkugel. By 1982, the first commercial mouse began to find its way to the market. Logitech began selling one for $299. It was somewhere in this period that Steve Jobs visited Xerox PARC and saw the mouse working with a WIMP interface (windows, icons, menus, pointers).

Some time after that, Jobs invited Bill Gates to see the mouse-based GUI interface he was working on. Apple released the Lisa in 1983 with a mouse, and then equipped the Macintosh with the mouse in 1984. Microsoft announced its Windows OS shortly after the release of the Lisa and began selling Windows 1.0 in 1985. It was not until 1995, with the release of Microsoft’s Windows 95 operating system, that the mouse became ubiquitous. The Long Nose describes the 30-year span required for devices like the mouse to go from invention to ubiquity.”

From the Webb and Ashley book: "Beginning kinect programming with the microsoft kinect sdk"

ESTABLECIMIENTO Y ASEGURAMIENTO DEL PROCESO DE DISEÑO Y DESARROLLO EN EMPRESAS METALMECÁNICAS (I)

1.             EL PROCESO DE DISEÑO

En concordancia con la terminología utilizada en la diferente documentación de la norma ISO 9000, en la que las unidades funcionales o departamentos en las empresas son llamados y tratados como procesos, de aquí en adelante cuando se hable de proceso se entenderá como aquella unidad funcional dentro de la compañía, tradicionalmente llamada departamento. En caso de encontrarse estas dos palabras, se entiende que hacen referencia a la misma unidad funcional dentro de una compañía o empresa.

Para poder instaurar un proceso de diseño y desarrollo en una compañía, y además establecer su documentación para asegurarlo bajo los lineamientos de la norma ISO 9000, es necesario hacer precisiones acerca de lo que abarca e involucra el diseño y el desarrollo de productos; existen muchas descripciones del proceso de diseño, del mismo modo que hay muchas definiciones de diseño. En la literatura desarrollada en los últimos años se pueden encontrar diferentes definiciones de diseño, algunos de estas son:

1.      Pugh (1990) lo define bajo el término “diseño total” como la actividad sistemática desarrollada para satisfacer una necesidad y que cubre todas las etapas desde la identificación de la necesidad hasta la venta del producto.

2.      Pahl y Beitz (1995) lo definen como una actividad que afecta a casi todas las áreas de la vida humana, utiliza leyes de la ciencia, se basa en una experiencia especial y define los requisitos para la realización física de la solución.

3.      Hubka y Eder, define la actividad de diseñar como la reflexión y descripción de una estructura que potencialmente incorpora unas características deseadas.

4.      Dym (2002), propone la siguiente: “es la generación y evaluación sistemática e inteligente de especificaciones para artefactos cuya forma y función alcanzan los objetivos establecidos y satisfacen las restricciones especificadas”.

5.      El ICSID (The International Council of Societies of Industrial Design) define el diseño como “una actividad creativa cuyo propósito es establecer las cualidades multifacéticas de objetos, procesos, servicios y sus sistemas, en todo su ciclo de vida. Por lo tanto, es el factor principal de la humanización innovadora de las tecnologías, y el factor crítico del intercambio cultural y económico”

Aunque se podrían seguir mencionando muchas otras definiciones de diseño, las aquí expuestas formulan el significado moderno del término y recoge los principales elementos inherentes a él que son:

1.      El diseño busca la satisfacción de una necesidad o necesidades, es decir, aborda la solución a una situación problemática identificada o en ocasiones creada.

2.      Para lograr obtener una solución se debe tener en cuenta el entorno en el que se aplicará y las interrelaciones entre sus componentes, es decir, tener un enfoque sistémico, lo cual implica una actuación multidisciplinaria y la consideración de todo el ciclo de vida del producto

3.      Considera las limitaciones impuestas por factores externos de orden físico, económico, social y funcional, a lo que comúnmente se le denomina restricciones.

4.      Es en su esencia una actividad creativa por excelencia, en la que se tiene la posibilidad de desplegar en toda su magnitud esta característica inherente del ser humano.

En resumen, el diseño se entiende como el desarrollo de un artefacto o un sistema que sea portador de características deseadas (particularmente, funciones) y que se logra básicamente por la trasformación de información sobre condiciones, necesidades, demandas, requisitos y exigencias, en la descripción de un artefacto capaz de satisfacer esas demandas, que pueden incluir no solo los deseos del cliente, sino también requisitos de todo el ciclo de vida, esto es, de todos los estados intermedios por los que pasa el producto.

Ing. Giovanni Torres Charry (c) 2013

Iniciativa: Enseñan a fabricar molinos elóicos en zonas sin energía

500rpm Enseña a fabricar molinos eólicos en zonas sin energía

En Argentina aún dos millones de personas y mil escuelas rurales no tienen luz eléctrica (posiblemente esta sea una situación similar en Colombia). 
Paradójicamente, dadas las condiciones climáticas y geográficas, Argentina podría ser una potencia mundial en la producción de energía eólica. Teniendo en cuenta esta capacidad, la organización 500rpm -en alusión a las revoluciones por minuto de un aerogenerador- surgió con el objetivo de hacer llegar molinos de viento a zonas donde aún no tienen acceso a la electricidad. Lo interesante de este proyecto es que ellos mismos construyen los aerogeneradores en el lugar, trabajando en conjunto con la comunidad beneficiaria.

En 2011, familias que antes se abastecían con un generador diesel, luego de la instalación comenzaron a contar con una fuente de energía mucho más limpia y eficiente.
©500rpm/Difusión

Además de trabajar en viviendas particulares, 500rpm contacta a escuelas rurales que no tienen energía para abastecerlos con molinos de viento.

El molino eólico propuesto por 500rpm puede construirse manualmente y a partir de materiales locales. El aerogenerador resultante es una estructura de tres aspas y 700 vatios (W) de potencia, que se construye básicamente con discos de acero y bloques de madera. Puede abastecer con energía a una vivienda pequeña, una escuela rural o un centro de salud, entre otros espacios.  Por otro lado, la construcción junto a la comunidad pretende hacer que el proyecto sea aún más sustentable, dado que sus propios habitantes podrán repararlo y mantenerlo una vez que 500rpm ya no esté en el lugar. 

Lea el artículo completo en:  http://ayuda.tudiscovery.com