Son especialmente los proyectos de equipos o sistemas tecnológicos complejos: lanzaderas, satélites, aeronaves, ferroviarios (como el Hyperloop), reactores, etc., que siempre suponen situaciones nuevas a las que enfrentarse.
El “esto es nuevo” no es nada nuevo. Como es muy lógico, en todos ellos, por su naturaleza, el diseño conceptual tiende a ser ambicioso, lo que por si mismo implica un riesgo difícil de acotar en las sucesivas fases de diseño. Pero es que, además, induce una necesidad implícita y un reto deseado en los ingenieros de añadir valor aportando su “grano de arena” en algo que sea original para una nueva situación.
Por otra parte, los plazos cada vez aprietan más. Parece que la ingenuidad piensa que el 4.0 permite ser mucho más rápidos, y en realidad no se sabe bien qué agilidad aporta. Como si fuera una carrera de vallas en la que la mitad se han quitado y al resto se les ha reducido la altura.
Pero es al contrario. La disposición de materiales y tecnologías nuevas es desbordante (pensemos solo, por ejemplo, en la contribución de nanomateriales compuestos, y su posibilidad de impresión en 3D, con las lagunas de fiabilidad que los acompañarán aún durante un tiempo), y con ella también la ilusión de aplicaciones más avanzadas: Cazas de superioridad aérea, satélites ultra compactos multi-uso y ultraligeros con lanzamientos múltiples, cohetes de fases recuperables de gran relación lift/weight, o un sistema como el Hyperloop con una dinámica interactiva entre mecánica, fluidos y electromagnetismo. Y la utilización de parte de sus conceptos para los trenes de alta velocidad, o una central nuclear de fisión de nueva generación y su futuro con los reactores de fusión.
En todos ellos concurren los mismos elementos:
- Novedades y situaciones límite,
- Posibilidades casi infinitas,
- Equilibrios dinámicos complejos entre mecánica de sólidos, líquidos y gases.
En consecuencia, hay tareas clave que no pueden hacerse en paralelo, que deben secuenciarse, y que deben tomarse su tiempo. Nada de “paralelismos” y concurrencias entre ellas porque son críticas en fiabilidad. No “pulls” desde los plazos, sino “push” desde ellas.
Pueden optimizarse, eso si, pero con todas las restricciones y precauciones que garanticen una fiabilidad mínima de 6-7 Sigmas en el conjunto del proyecto (lo que implica 7-8 en cada una).
Así pues, la prioridad es mantener un FLUJO del PROYECTO que asegure el 6-7 sigma final, y la agilidad tan asociada a la modalidad de trabajo del “pull” es algo que sólo puede quedar para tareas auxiliares sin riesgo de deterioro de los sigmas.
En definitiva, se trata de evitar varias vulnerabilidades:
- La conceptual,
- La de detalles de diseño,
- La de modelos de test,
- La de capacidades (CpKs) de fabricación.
Ésta última debe hacerse con un mantenimiento proactivo de medios que requiere una fusión con las ingenierías clásicas de producción y calidad, además de medios tecnológicos avanzados por el análisis de vibraciones por medios inteligentes (como Promind).
He adelantado algo de los modelos de Test. Hoy en día, simulaciones en realidad virtual combinadas con elementos finitos, permiten analizar justamente esos sistemas dinámicos mixtos. Si eso lo añadimos a 3D printing, parece que podemos llegar a evaluar prototipos físicos con bastante seguridad.
Pero, sin embargo, eso no es del todo cierto. Es preciso partir de un modelo previo de integración de test que nos sirva de “puntos de control claros de una fiabilidad integrada” del sistema. Aunque debe tenerse en cuenta que este modelo de tests nunca debe pretender definir el “qué haremos” en caso de que las cosas vayan saliendo bien, porque eso, dado el universo de posibilidades, es ingenuo. Lo lógico, es definirlo cuando “efectivamente salga bien”. Es más bien un “modelo de integración de Tests de MÍNIMOS” que lo que haga sea DEFINIR las condiciones que determinen avances PROHIBIDOS.
¿Por qué es peligroso lo contrario? Porque crea expectativas que tienden a intentar justificarse, y lo que avanza es confusión.
Así pues, en todo el proceso de diseño, son puntos especialmente críticos que proteger los siguientes:
- Precisión en detección y tolerancias a fatigas,
- Efectos dinámicos y resonancias entre partes “semi-independientes”,
- Inercias de segundo orden,
- Precisión de los valores de resistencias, rozamientos y propiedades mecánicas en general,
- Tiempo suficiente para simulaciones en sistemas tipo Comsol-Physics o Promind,
- Optimización del Modelo integrado-negativo de Tests.
Solo después de tener los datos fiables tendría sentido hablar de protegernos en los diseños. O sea, cuando en teoría “no haría falta cubrirse”. Esta la única forma de que un coeficiente de seguridad cumpla su función. Si no, es cualquier cosa menos eso, porque por grande que fuera tendría agujeros en circunstancias difíciles de prever.
Por todo esto se comprende bien el título de este artículo: “hay diseños que no admiten muchas leyes organizativas externas”.
Autor:
Javier Borda Elejabarrieta, Dr. Ingeniero Industrial, MSc. en modelos matemáticos y MBA; Presidente de Sisteplant. Profesor de la ETSII de Bilbao (Aula Aeronáutica) y de la URJC, (logística para Defensa).
