El potencial de los productos modulares es enorme, solo hay que pensar en que la mayor parte de cada futuro producto será creada a partir del ensamblado de partes ya existentes. Según Riba (2002) el establecimiento de la estructura modular requiere criterios y métodos para repartir las funciones y establecer las interfases (o conexiones) entre los módulos. Stone et al. (2001) sostiene que las interfases pueden ser utilizadas de manera efectiva en el proceso de diseño de un producto.
La revisión bibliográfica realizada sobre la temática revela que existen diferentes enfoques a la hora de tratar el estudio de las interfases en el campo del diseño mecánico, las investigaciones fundamentales y los autores más representativos en esta área se agruparon en correspondencia con la escuela de diseño a la que pertenecen.
Escuela europea
Hillstrom (1994) hace referencia en su trabajo al reconocimiento de las interfases como un aspecto significativo, haciendo énfasis en que estas juegan un papel fundamental en el desarrollo de la arquitectura de productos.
Erixon (1998) concluyó que el diseño de las interfases de un producto es una de las actividades más importantes a la hora de crear una modularidad eficiente, enfatizando que para el desarrollo de módulos paralelos, las interfases tienen que ser definidas y especificadas desde los inicios en el desarrollo del proyecto, para de esta forma hacer operar el producto.
Igualmente Liedholm (1999) sostiene la opinión de que es importante la identificación de las interacciones desde los comienzos del proceso de diseño. Andreasen (1998) describe en su trabajo las interfases simples y plantea el control de las mismas como un principio para un sistema modular. Rapp (1999) repara en que el grado de variedad no sólo puede discutirse para los módulos sino también para las interfases, incluyendo la interfase como una entidad separada en la estructura.
Igualmente, Sellgren (1999) utiliza las técnicas de cómputo para modelar las interfases por separado para facilitar la combinación de módulos en simulaciones del sistema, donde una interfase modelada representa la interacción física entre dos submodelos o entre el modelo completo y el entorno.
Sellgren & Andersson (2005) hacen una distinción entre dos tipos de interfases funcionales, la interfase técnica, que definen como la interacción entre un par de superficies técnicas funcionales de dos elementos, y la interfase interactiva, que especifican como la relación entre una función ergonómica, funcional o comunicativa en un sistema técnico y una característica sensorial de un humano.
Sellgren (2006) plantea que las interfaces naturales entre los componentes están allí desde el principio, y la cuestión a resolver es el sitio donde ubicar estas para los módulos. Para ello utilizó una matriz de interfases para estudiar las diferentes opciones, describiendo un concepto de modelo modular apoyado en la modelación por el método de elementos finitos.
Jensen (2000) aplicó una sintaxis igual al idioma alemán para describir las funciones de los elementos para el concepto de la integración de la función, permitiendo simplificar el esquema y racionalización del producto, tomando las interfases como un aspecto importante dentro de la arquitectura. También Maier & Rechtin (2000) se refieren al número de interfases para describir la complejidad de la arquitectura de un producto, o la comunicación entre módulos en el caso de software.
Blackenfelt (2000) propone el diseño de interfaces robustas para aumentar las características comunes de la interfase para una variedad de productos. También, al igual que otros investigadores, clasificó la interacción entre los componentes de un producto como espacial, energía, información y materiales. Sin embargo el introdujo marcadores para las diferentes interacciones entre los componentes.
Riba (2002) establece las interfases adecuadas entre los módulos, clasificándolas según las siguientes relaciones: unión mecánica, flujo de energía, flujo de materiales o flujo de señales. Mikkola y Gassman (2003) introducen la función de modularización para analizar el grado de modularidad en la arquitectura de productos teniendo en cuenta el número de componentes e interfases de un producto determinado.
Escuela americana
Ulrich y Tung (1991) argumentan que, en los sistemas modulares, existe una similitud entre la estructura física y la funcional, para lo que es necesario caracterizar las interfases de los módulos. Su análisis se centra en las estructuras modulares en lugar de los tipos de módulos.
Ulrich (1995) introduce la idea de interfases desacopladas las cuales deben ser diseñadas de manera que un cambio realizado en un módulo no necesariamente afecte a los otros que se encuentran a su alrededor. También propone el empleo de interfases estandarizadas cuando la variedad es la razón central para la modularización, y se refiere al hecho que las interfaces deberían ser comunes para muchos módulos de variante.
Eppinger (1998) señala claramente el papel de las interfases dentro de la arquitectura de un producto, al sostener la opinión que la definición de arquitectura es equivalente a la definición de interfase.
Sosa et al. (2000) han Investigado la relación entre la arquitectura y la organización del diseño, incluyendo la distinción entre interfaces en términos de la energía, flujo de materiales e información. Con el empleo de la metodología presentada por Pimmler y Eppinger (1994) identificaron cinco tipos de interacciones entre los componentes de un motor, ellas son espacial, estructural, energía, material e información.
Stone et al. (2001) reconocen la importancia de las interfaces en el desarrollo de la arquitectura de un producto, realizando un estudio de cómo las interfaces se relacionan con la arquitectura y su efecto en el costo de la misma. Demostrando cómo los diseñadores pueden mejorar el proceso del diseño de arquitectura empleando las ventajas de las interfases.
Fixon (2007) Considera que las interfaces están compuestas por tres subcaracterísticas diferentes, interfase de fuerza que describe la naturaleza técnica de cada interfase (transferencia de fuerzas mecánicas, materiales, señales, etc.) e incluye una medida de intensidad, la reversibilidad de una interfase que está en la medida de esfuerzo requerido para desensamblar una interfase y la tercera, la estandarización de la interfase que en gran medida describe el grado en el cual componentes colindantes que son fabricados por una u otra firma pueden ser compatibles.
Conceptos de interfase
El interés por la arquitectura de productos se ha incrementado desde los años noventa, es evidente que la misma es un factor altamente influyente para el éxito de un producto, (Stone et al. 2001). Muchos investigadores han tratado en sus estudios las interfaces como un aspecto importante dentro de la arquitectura, según Blackenfelt (2001) el lugar y el diseño de interfaces del módulo son el corazón de modularización del producto. Más allá del reconocimiento de las interfases como un aspecto significativo, varios autores han creado diferentes conceptos de las mismas en un esfuerzo por poner de manifiesto su importancia.
El término interfase está definido por el diccionario Webster como: "the place at which independent and often unrelated systems meet and act on or communicate with each other, – el lugar en cual se unen y comunican entre sí sistemas independientes y frecuentemente no relacionados -" Otra definición pudiera ser: zona de contacto o conexión entre dos componentes de "hardware"; entre dos aplicaciones; o entre un usuario y una aplicación.
Con el objetivo de agrupar los diferentes conceptos de interfase aportados por los investigadores, en este trabajo se hace referencia a los más significativos, atendiendo a la escuela de diseño mecánico a que pertenecen.
Escuela europea
Hamvik y Stake (1997) consideran las interfaces como un sistema que consiste en dos superficies de contacto, estas superficies deben ser vistas en el sentido amplio de la palabra, y pueden ser reemplazadas por ejemplo, por otros términos que correspondan con el campo tecnológico al que se refieran.
Sellgren (1998) define como interfase a la relación física no casual entre las superficies de dos elementos.
Piller y Waringer (1999) plantean que una interface no es sólo un asunto mecánico o geométrico, puede ser vista también como una emisión de funciones, por ejemplo puede describir la transferencia de energía, información y material .
Blackenfelt (2001) señala que una interfase es definida como la superficie de contacto entre dos elementos donde las mismas tienen un significado más amplio que el contacto físico.
Riba (2002) define el término interfase como cualquier superficie real o imaginaria entre dos módulos de un sistema, a través de la cual se establece alguna de las siguientes relaciones: unión mecánica, flujo de energía, flujo de materiales o flujo de señales.
Persson (2004) considera que la interfase es la conexión entre módulos que permite ensamblar diferentes variantes de productos y que las mismas deben ser robustas, duraderas y fáciles de especificar en el proceso de diseño.
De forma abreviada, Mikkola (2003) indica que las interfases son conexiones compartidas entre componentes, módulos, y subsistemas de la arquitectura del producto.
Escuela americana
Ullman (1992) señala como interfase el área límite entre regiones adyacentes que constituye un punto dónde interactúan sistemas independientes de grupos diversos.
Pimmler & Eppinger (1994), así como Sánchez (1994) consideran que una interfase no es sólo una conexión geométrica o mecánica, también puede verse como un asunto funcional con el propósito de transferir información, energía o flujo de material. Se refiere a una interface como los requisitos espaciales entre dos módulos.
Ulrich (1995) define la interfase como las interacciones entre las conexiones geométricas de dos componentes, por ejemplo un engranaje en un eje, o también pueden implicar a interacciones de poco contacto, al igual que con el enlace infrarrojo de comunicación entre un control remoto y un set de televisión.
Steiner (1999) define la interfase como la interacción física entre dispositivos.
Stone et al. (2001) definen bajo el término interfase una región espacial donde interactúan la energía y/o el flujo material entre dos componentes o la interacción entre un componente y el entorno exterior.
Fixon (2006) define como interfase las relaciones entre los elementos de un producto.
Muchas definiciones de interface podrían ser expuestas, sin embargo las antes mencionadas además de ser las más visibles, contribuyen a sintetizar los principales elementos contenidos en el significado del término interface, desde la perspectiva ingenieril.
Analizando los criterios antes expresados, podemos afirmar que el término interfase es la relación, ya sea material, de flujo de energía o información, entre dos elementos de un producto entre sí o de uno de estos con el exterior.
Conclusiones
1. Se aportan fundamentos teóricos relacionados con los diferentes enfoques que dan las escuelas de diseño mecánico al término interfase.
2. Se exponen diferentes conceptos acerca del término interfase que brindan los autores más significativos de las diferentes escuelas de diseño mecánico.
3. Se agrupan las investigaciones fundamentales en el campo de las interfases y los autores más representativos en correspondencia con la escuela de diseño mecánico a la que pertenecen.
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Autor:
M.Sc. Johann Mejías Brito
Dr. C. Roberto Pérez Rodríguez
M. Sc. José A. Martínez Grave de Peralta
Departamento de Mecánica Aplicada, Facultad de Ingeniería
Universidad de Holguín
Cuba
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