Modelado de la incertidumbre en los procesos de diseño

Abstract

Los procesos de diseño en la ingeniería involucran un conjunto de actividades de cierta complejidad que a su vez abarcan múltiples disciplinas. El diseñador o el equipo de diseño que desarrolla un proyecto, debe conjugar aspectos funcionales y formales en un entorno cambiante, abordando problemas complejos y aportando soluciones creativas que satisfagan varios requerimientos diferentes a la vez. La propia naturaleza del proceso de diseño, donde se debe seleccionar una alternativa entre las distintas propuestas, conduce a una situación de incertidumbre por el desconocimiento del resultado que producirá la decisión tomada. Así pues, un aspecto característico de los procesos de diseño es la toma de decisiones en escenarios sujetos a incertidumbre, en los cuales no se tiene el control sobre las variables que afectan a la decisión final. Por tanto, se asume que en cualquier proyecto de diseño, más tarde o más temprano, se lleva a cabo un proceso de valoración de modelos o alternativas propuestos para dar respuesta a las demandas planteadas en el proyecto. De las alternativas valoradas se seleccionará una que pasará a formar parte de la solución adoptada, en torno a la cual girará y se desarrollará el proyecto. Esta selección es un hito determinante en el resultado final y se desencadena mediante un proceso de toma de decisiones. Uno de los objetivos de esta tesis, es estudiar y exponer los recursos con los que se cuenta en la actualidad para sistematizar y optimizar la tarea de la toma de decisiones en los procesos de diseño, proporcionando un estado del arte de las metodologías existentes, las cuales sirven de apoyo a dicha tarea. Por otro lado, la característica más común de las diferentes técnicas, estrategias y métodos utilizados para apoyar la toma de decisiones en los procesos de diseño, es que se basan en la consideración de procesos deterministas, donde se supone que los datos se conocen con certeza. Por ello, la mayoría de las técnicas utilizadas no consideran la incertidumbre, a pesar de que en las decisiones de diseño predominan las incertidumbres, principalmente por falta de información, puesto que el proceso de diseño puede ser claramente indeterminista o estocástico. Además, los escasos métodos que modelan la incertidumbre implican conocimientos matemáticos que muchos diseñadores no poseen. Consecuentemente, sería útil disponer de un enfoque que modelara la incertidumbre y fuera fácil de utilizar pues es muy posible que la dificultad de un método disuada de su utilización. En este sentido, la integración de la incertidumbre en los procesos de diseño es una tarea que no se encuentra completamente resuelta y es el objetivo principal de esta investigación.

Os procesos de deseño na enxeñaría involucran un conxunto de actividades de certa complexidade que á súa vez abarcan múltiples disciplinas. O deseñador ou o equipo de deseño que desenvolve un proxecto, debe conxugar aspectos funcionais e formais nunha contorna cambiante, abordando problemas complexos e achegando solucións creativas que satisfagan varios requirimentos diferentes á vez. A propia natureza do proceso de deseño, onde se debe seleccionar unha alternativa entre as distintas propostas, conduce a unha situación de incerteza polo descoñecemento do resultado que producirá a decisión tomada. Así pois, un aspecto característico dos procesos de deseño é a toma de decisións en escenarios suxeitos a incerteza, nos cales non se ten o control sobre as variables que afectan á decisión final. Por tanto, asúmese que en calquera proxecto de deseño, máis tarde ou máis cedo, levarase a cabo un proceso de valoración de modelos ou alternativas propostos para dar resposta ás demandas expostas no proxecto. Das alternativas valoradas seleccionarase unha que pasará a formar parte da solución adoptada, ao redor da cal virará e desenvolverase o proxecto. Esta selección é un fito determinante no resultado final e desencadéase mediante un proceso de toma de decisións. Un dos obxectivos desta tese, é estudar e expoñer os recursos cos que se conta na actualidade para sistematizar e optimizar a tarefa da toma de decisións nos procesos de deseño, proporcionando unha estado da arte das metodoloxías existentes, as cales serven de apoio á devandita tarefa. Doutra banda, a característica máis común das diferentes técnicas, estratexias e métodos utilizados para apoiar a toma de decisións nos procesos de deseño, é que se basean na consideración de procesos deterministas, onde se supón que os datos se coñecen con certeza. Por iso, a maioría das técnicas utilizadas non consideran a incerteza, a pesar de que nas decisións de deseño predominan as incertezas, principalmente por falta de información, posto que o proceso de deseño pode ser claramente indeterminista ou estocástico. Ademais, os escasos métodos que modelan a incerteza implican coñecementos matemáticos que moitos deseñadores non posúen. Consecuentemente, sería útil dispoñer dun enfoque que modelara a incerteza e fóra fácil de utilizar pois é moi posible que a dificultade dun método disuada da súa utilización. Neste sentido, a integración da incerteza nos procesos de deseño é unha tarefa que non se atopa completamente resolta e é o obxectivo principal desta investigación.

Engineering design processes involve a set of activities of some complexity which in turn involve many disciplines. The designer or design team developing a project must bring together aspects of function and form in a changing environment, tackling complex problems and providing creative solutions that satisfy different requirements. It thus seems clear that the very nature of the design process, in which one solution from a set of distinct proposals must be chosen, leads to a situation where there is a lack of uncertainty because there is no knowledge of what would be the result of choosing one solution or another. One characteristic feature of design processes is that decisions are made in scenarios that are subject to a risk of uncertainty, where there is no control over the variables affecting the final decision. It can therefore be assumed that there is a decision stage in any design process, during which the proposed concepts or alternatives are assessed in order to respond to the problems or needs stemming from the project. In short, any design process can be seen as a problem of making a decision to choose from among a number of available solutions. One aim of this thesis is to study and expose current resources to systematize and optimize the task of making decisions in the design process. In this way a state of the art of existing methodologies to support the task, will be provided. The most common feature of the various techniques and methods used for design decision-making process is that they are based on the consideration of deterministic models. However, the design process is not a deterministic process. Furthermore, there are a few methods that model the uncertainty, but they involve a knowledge of mathematics that many designers do not possess. As a consequence, it would be helpful to have an approach available that modelled uncertainty and that was easy to use, given that any difficulties could dissuade designers from using it. In this sense, the integration of uncertainty in the design process is a task that is not fully resolved and is the main objective of this research.