Principios de modularidad en el Diseño de productos o máquinas

La modularidad es un factor clave en el diseño y fabricación de productos y máquinas. Los beneficios de una plataforma modular pueden proporcionar soluciones para una gama más amplia de personas en todo el mundo. Así, permiten cumplir con los múltiples requerimientos modernos y cambiantes solicitados en la actualidad por el mercado. Igualmente, ofrecen la capacidad de personalización de acuerdo a las actividades y expectativas de cada usuario.

La modularidad de un producto permite la inclusión de nuevas funciones. También, influye en la modificación del nivel en que se desarrollan las funciones ya presentes. Lo anterior, según las necesidades del usuario o población objetivo.

A continuación, se detalla la teoría sobre modularidad y los productos modulares, especificando ventajas de aplicarla en el diseño de productos y máquinas.

Estrategias de Modularidad

La modularidad es un concepto ampliamente aplicado en el diseño mecánico. Ésta, optimiza los recursos y genera múltiples variantes de productos de acuerdo a los diferentes requerimientos de los clientes. Además, ofrece beneficios en todo el ciclo de vida, generando ventajas económicas y funcionales en comparación con productos convencionales.

En otras palabras, la implementación de estrategias de modularidad en el diseño de productos deriva en beneficios para las etapas de diseño y de fabricación.

Las principales ventajas incluyen:

  • En primer lugar, separa atributos funcionales en módulos específicos que son solo empleados cuando se requiere.
  • En segundo lugar, facilita la tarea de ensamblaje y desmontaje. Indudablemente, esto se encuentra asociado con las etapas de mantenimiento y mejora en el ciclo de vida.
  • En tercer lugar, aumenta las alternativas de mejora a través de interfaces estándar. Así, algunos niveles o funciones específicas pueden eliminarse, agregarse o cambiarse según los requisitos del usuario.
  • Además, desarrolla una familia de productos considerando la versatilidad y compatibilidad de componentes gracias a las interfaces y módulos estándar. Por ejemplo, cada módulo puede intercambiarse a otro dispositivo compatible. Por tanto, los módulos se consideran componentes independientes que se adaptan a diferentes productos compatibles.
  • Adicionalmente, la modularidad induce parámetros relacionados con el éxito comercial de los productos.
  • Finalmente, mejora la estrategia de marketing debido a la diversificación de productos e incremento de funcionalidades. Así, esta diversificación implica diferentes segmentos de productos y posibles nuevos clientes.

Cabe mencionar que, cada familia de productos es factible de modularización. Ésta, proporcionará beneficios a lo largo del ciclo de vida de los productos dependiendo del principio de arquitectura modular implementado. Por ejemplo, una arquitectura de producto modular puede mejorar la capacidad de montaje, mientras que otra mejora la reutilización. Por lo tanto, los criterios de diseño modular y el enfoque del ciclo de vida deben identificarse desde la etapa de diseño conceptual.

Productos Modulares

Según la teoría científica, se define un producto modular como una agregación de módulos. Y, un módulo es una unidad con al menos una interfaz estándar que puede ser reemplazado por otro con la misma interfaz. Cabe anotar que, un módulo tiene independencia estructural y sus componentes están fuertemente conectados entre sí. En otras palabras, los módulos son como una colección de componentes que forman un bloque de construcción. Así, cuando los bloques de construcción se unen el resultado es un producto modular.

En este artículo, se detallan en la primera tabla algunos principios que conducen al establecimiento de productos modulares. Esta tabla, presenta cada uno de los principios de arquitectura modular, su definición y ejemplos de uso.

Las estrategias de arquitectura de producto varían desde productos relativamente simples y pequeños como destornilladores hasta máquinas de construcción de viviendas. Sobretodo, los Principios de Arquitectura Modular (MAPs por sus siglas en inglés) proporcionan múltiples configuraciones para el desarrollo de productos.

Entonces, estos principios son la base de la teoría de la modularidad, su estudio y dominio representan un valor agregado para cualquier producto. Así que, es relevante considerarlos y entenderlos.

Por consiguiente, esta caracterización es clave para clasificar y seleccionar una arquitectura de producto apropiada. Y, sirven para analizar la modularidad de diferentes dispositivos.

Modularidad en el diseño de productos

Tabla 1 adaptada del artículo de Mesa et al

Caso de estudio – Modularidad en el diseño de productos protésicos de miembro inferior.

Es claro que, los principios del diseño modular son apreciables en diferentes productos y máquinas encontrados en el mercado. Como ejemplo, en este caso de estudio se describen algunos principios encontrados en dispositivos protésicos de pie y rodilla. Por tanto, se especifican usos actuales aplicados en el proceso de desarrollo de estos productos.

Modularidad en el diseño de productos protésicos

Tabla 2. Usos actuales de principios de arquitectura modular (MAPs) en rodillas y pies protésicos. Nota: Puede abrir la imagen en otra pestaña para leer con zoom.

Referencias

El texto contiene algunos apartados de la tesis doctoral de Javier Vargas D. Replicados con autorización del autor.

Otros textos de revisión:

  • Riba y A. Molina, Concurrent Engineering: An integrative methodology, Edicions UPC SL. Barcelona, 2006.
  • C. Riba, Diseño Concurrente. Barcelona: Edicions UPC SL, 2010.
  • K. Ulrich, «The role of product architecture in the manufacturing firm», Res. Policy, vol. 24, n.o 3, pp. 419-440, may 1995.
  • J. Mesa, H. Maury, R. Arrieta, A. Bula, y C. Riba, «Characterization of modular architecture principles towards reconfiguration: a first approach in its selection process», Int. J. Adv. Manuf. Technol., vol. 80, n.o 1-4, pp. 221-232, mar. 2015.