Resolución de Problemas en Ingeniería: Un Enfoque Sistemático

Problemas en Ingeniería

Un problema surge del deseo de transformar un estado, forma o condición de las cosas a otro.

Tipos de Problemas

Se pueden diferenciar dos tipos de problemas:

Cerrados: Admiten una única solución.
Abiertos: Admiten múltiples soluciones. La mejor solución es aquella que satisface las restricciones y optimiza un conjunto de condiciones (criterios de selección).

Proceso de Resolución de un Problema

¿Cómo podemos describir el proceso de resolución de un problema?

1. Formulación del Problema

Detectarlo: ¿Hay un problema? ¿Cuál es? ¿En qué consiste?
No se recibe un enunciado detallado.
Hacer preguntas.
Describir el problema.
Dar el detalle justo: Clarificar el problema manteniendo descripciones amplias (mente abierta).
Método de la «caja negra».

2. Análisis del Problema

Recopilación de información relevante y detallada del problema y las restricciones.
¿Problema abierto o cerrado?
Opiniones.
Descomposición del problema.
Descripciones detalladas.
Estado de origen y estado deseado.
Restricciones a cumplir y criterios para elegir (Técnicos, Económicos, De tiempo, Estéticos, Humanos, De seguridad).

3. Búsqueda de Soluciones

Conjunto de requerimientos, variables.
Diferentes valores para cada variable o requerimiento en la solución.
Búsqueda de soluciones parciales.
Búsqueda de opciones.
Imaginación, lluvia de ideas.
Analizar variables de a una por vez.
Combinaciones de soluciones parciales.

4. Elección de la Solución

Criterios de selección > Atributos.
Relevancia de cada atributo.
Impacto de la solución en el atributo.
Impacto de cada atributo.
Comparación > Relación Costo/Beneficio.
Elección.

Criterio: Parámetro cuyo valor puede variar dentro de un rango aceptable. Atributo: Propiedad o característica.

5. Especificación de la Solución

Descripción detallada de todas las características de la solución.
Evaluación: Factibilidad, rentabilidad.
Construcción.
Controles/Monitoreo.
Modelos.
Informes.

En Ingeniería de Software, el proceso se extiende dos pasos más:

6. Implementación

Desarrollo de un nuevo producto.
Elaboración de documentos de uso y desarrollo.
Capacitación a usuarios.
Puesta en funcionamiento y control de soluciones existentes.
Certificación y auditoría de sistemas en producción.

7. Mantenimiento

Modificaciones de la implementación.
Incorporación de nueva funcionalidad.
Actualización de funcionalidades existentes.
Corrección de errores.
Migración a nuevas versiones de hardware o software.
Adaptación a nuevos entornos.
Integración con otros productos.

Soluciones

¿Una o muchas? ¿Cómo seleccionar entre ellas?

Restricción: Condición que la solución al problema debe cumplir. Característica pre-fijada de la solución. Requisito legal, naturaleza. Muy importante cuestionarlas.

Criterio: Norma o parámetro para la selección. Suelen ser comunes. Varía su prioridad. Sus valores pueden oscilar en un rango.

Se presenta una tabla que muestra cómo compararemos las posibles soluciones.

Otorgamos una valoración numérica a cada uno. (En cada criterio, el 1 representa «malo» y el 10 significa «bueno»).
Multiplicamos por el peso del criterio. (Cuán importante es cada uno para la elección).
Sumamos el total de impacto de criterios para cada solución. (El mayor puntaje es el más adecuado).

Modelos de Representación

Son abstracciones o simplificaciones del comportamiento o naturaleza de un objeto, sistema, fenómeno o proceso. Los usamos para representar la realidad de manera más comprensible y manejable. Los modelos de representación se utilizan para:

Abstracción de pensamiento.
Comunicación.
Predicción.
Control.
Aprendizaje y entrenamiento.

Tipos de Modelos

Existen distintos tipos de modelos:

Físicas o icónicas: Representan objetos de forma realista, a escala o con proporciones semejantes al objeto real (ejemplo: una maqueta). Semejanza física con objeto real. Representaciones en dos o tres dimensiones. Conserva proporciones.
Gráficas: Visualizan relaciones y magnitudes relativas (ejemplo: gráficos de tartas y barras).
Esquemáticas: Representan algo de manera simbólica o conceptual (ejemplo: esquema de un velero).
Matemáticas: Utilizan ecuaciones o fórmulas para describir comportamientos o relaciones (ejemplo: una fórmula para calcular el número de combinaciones posibles o revisar las pensiones).
Simulaciones: Permiten experimentar de manera controlada, ya sea de forma física (con objetos reales) o digital (mediante software). Es muy útil para predecir el comportamiento de un sistema antes de que sea implementado en la realidad. (ejemplo: una simulación de tráfico).

Mediciones

La medición es el proceso de asignar números o símbolos a los atributos de entidades del mundo real, siguiendo reglas definidas. Esto permite cuantificar propiedades para entender mejor el sistema o proceso que se está estudiando.

Se desea medir por varias razones:

Comprender lo que se está realizando en el proceso de desarrollo.
Hacer más visibles determinados aspectos del proceso y del producto.
Conocer la complejidad del producto y del proceso.
Realizar estimaciones de costos y de esfuerzo.
Controlar los procesos y los proyectos.
Incorporar mejoras en los procesos y en los productos.

Entidad: Objeto o evento del mundo real. Atributo: Característica o propiedad de una entidad.