Matemáticas para identificar necesidades y desarrollar tecnología

Es frecuente escuchar los cuestionamientos a la aplicación real de las matemáticas en la vida cotidiana, pero están ahí aunque no podamos verlas. El doctor Israel Aguilera Navarrete es un desarrollador de tecnología cuyo recurso principal son las matemáticas. Sus aportaciones se encuentran en cada centro comercial del país.

Es doctor en tecnología avanzada con base en ingeniería mecánica. Trabaja en el Posgrado en Metalurgia del Instituto Tecnológico de Morelia —perteneciente al Tecnológico Nacional de México (Tecnm)— a través del sistema de Cátedras Conacyt.

Actualmente es candidato al Sistema Nacional de Investigadores (SNI) y se considera a sí mismo un tecnólogo ya que sus desarrollos se encuentran en el área ingenieril con aplicación en la industria.

Tiene una aportación matemática que permite procesar las ideas, necesidades de los clientes con especificaciones y normativas para orientarlas a un fin común a través de un método de clusterización matricial, el cual ha empleado para desarrollar electrodomésticos, procesos de producción y equipos industriales.

«En la industria se busca asegurar que los productos o servicios se alineen a las necesidades de las personas, para que los compren, por lo que las opiniones de todos los posibles consumidores están siendo constantemente recolectadas», afirma.

Por otra parte, existen regulaciones internas y externas que permiten realizar productos o servicios que aseguran calidad, seguridad, limpieza, buen funcionamiento, o simplemente necesidades comerciales. Estas regulaciones son las propiedades del producto que sirven para medir y controlar las necesidades del cliente.

El problema es que para lograr un desarrollo tecnológico que resuelva todas las inquietudes, se debe analizar un número gigante de variables que el consumidor considera una necesidad. Esto genera que la tecnología que los ingenieros tienen que desarrollar no sea la más eficaz.

Modularidad para disminuir la brecha entre la cultura y la tecnología

Las empresas miden sus productos con los estándares de calidad y competitividad para asegurarse de tener una posición privilegiada en el mercado. Con sus trabajos de investigación, el doctor Israel Aguilera ha aportado un nuevo algoritmo aplicado a desarrollo evolutivo de los productos: modularidad como una core competence.

Se trata de lo que el doctor Israel Aguilera denomina «manejo de las complejidades». Se refiere a reunir las necesidades del cliente, las normas oficiales, las funciones técnicas y actividades físicas, así como las ideas, para asegurar el éxito del producto en el mercado, es decir, que las personas lo compren.

«La modularidad en el diseño permite a las empresas adaptarse a los cambios económicos de su entorno ya que se podrán atender las expectativas de todos los involucrados».

Con esta metodología se pueden crear los road maps de los productos. Son una técnica para hacer la planeación estratégica de los productos basada en las necesidades actuales y futuras, así como encontrar el estado técnico que las resuelva y que disminuya la brecha entre la cultura y la tecnología.

«Debido a la globalización, se requiere atender mercados más amplios y diversos, por lo que el desarrollo de nuevos productos precisa de un enfoque integral para atender las necesidades del cliente, considerando las propiedades del producto y sus funciones». Estas son las posibilidades que se abren con su método.

Método de clusterización

El doctor Israel Aguilera desarrolló un método matemático basado en espacios vectoriales que permite procesar las necesidades, empatarlas con posibles soluciones técnicas y desarrollar un modelo que da la respuesta de las soluciones técnicas que un humano no puede ver, ya que no puede procesar tal cantidad de información.

«En este trabajo se muestra un algoritmo de agrupación que organiza los datos requeridos para el diseño de forma matricial en clústeres con una estructura jerárquica que facilita el diseño modular».

Esto permite que el desarrollo de la tecnología observe las soluciones técnicas que se pueden resolver con una sola pieza de una máquina, por ejemplo.

Este método consiste en hacer de las necesidades una variable que el profesor denomina propiedad.

«Las necesidades se transforman en propiedades cuando se ponen en términos de alguna normatividad, es decir, la forma en que las normas miden las características de ese producto, sustancia, etcétera».

Cada una de esas propiedades se alinea con una posible solución técnica: la forma en que esa propiedad puede materializarse a través de la tecnología. Esto se traslada a un dendrograma donde se mide la distancia entre las soluciones técnicas.

Saltos tecnológicos

Cuando la distancia entre esas soluciones técnicas es muy poca, significa que esa necesidad podría resolverse con una misma solución técnica. Esto se puede realizar a través de vincular procesos o desarrollos para dar saltos tecnológicos.

«Este proceso permite dar revoluciones tecnológicas a los productos. Al detectar un grupo de soluciones que son iguales, se puede materializar de una forma que se vinculen para hacer desarrollos tecnológicos conectados».

Cuando se encuentra esta brecha en las soluciones técnicas, se presenta ante los ingenieros que unen sus mentes en una misma dirección optimizando el proceso creativo, de desarrollo y de producción.

Al mismo tiempo se obtiene un producto final que se sabe desde el inicio que tendrá éxito, ya que fue creado a partir de las especificaciones del consumidor y del contexto en que se utilizará.

Rodado de bicicleta

«En los productos hay muchas piezas que no se sabe por qué están ahí, pero se sigue produciendo de forma anacrónica», afirma. Lo que el doctor aporta con esta tecnología es un mecanismo para entender el origen de esas piezas y dar saltos evolutivos en los productos.

Este método se denomina clusterización. Tiene su origen en las investigaciones que se realizaban sobre la secuenciación del ADN. En la biología comenzaron a cuestionarse, al saber el número de variables que se encuentran presentes en el ADN, se podría predecir qué persona debería surgir de esa combinación.

Esta es la premisa que utilizó el doctor para generar su investigación para que tuviera una aplicación en la industria.

Así ocurrió con el rodado delantero de las bicicletas. «Detectamos el grupo de soluciones técnicas que involucraban a la llanta y la cámara. De esto surgió una idea fácil que es redefinirlo como un tubular, ahora es utilizado ampliamente en las competencias de ciclismo de pista».

Esta técnica se ha utilizado en muchos productos partiendo de tres elementos: hacer manejable la complejidad, permitir las tareas en paralelo y dar cabida a la incertidumbre futura.

Predecir tendencias

El método que desarrolló el doctor fue publicado en 2014 por la revista coreana Journal of Mechanical Science and Technology, y desde esa fecha ha permeado en la industria haciendo que compañías como Whirlpool lo utilicen para predecir tendencias tecnológicas, y a partir de eso desarrollar sus productos de línea blanca y electrodomésticos.

Sucedió con la fabricación de las estufas. Las necesidades arrojaban que las personas estaban en busca de estufas que lucieran limpias. Esa necesidad se convirtió en la propiedad del reflejo de la luz. Utilizaron el método y resolvieron con estufas que desde cualquier ángulo reflejaran la luz en sus acabados.

Con una empresa canadiense pensaron en las necesidades del horno de la estufa. La necesidad marcaba que las personas querían una puerta que se mantuviera fría por fuera.

Aplicaron el método de clusterización y resolvieron con diferentes cámaras de vidrio para mantener el calor adentro y al mismo tiempo poder observar los alimentos calentarse.

«Teníamos 100 años utilizando la misma tecnología en los hornos de las estufas y eso lo tumbamos en un verano con la metodología que desarrollé», comenta. Hoy en día es la puerta que se utiliza prácticamente en todas las estufas del mercado.

«Permite alinear la tecnología, la manufactura con la información recopilada del marketing, para después poder procesar esa información a través de big data».

El manejo de las complejidades a través de su método se puede aplicar en el producto más pequeño y en el más grande, como sucedió con su aportación a un grupo de aviones tipo jet ejecutivo para el ensamble de fuselaje y de las puertas, durante las investigaciones de su doctorado.

Esta es una técnica muy matemática que resuelve problemas simples de la ingeniería a partir de medir las necesidades.

Fuente: CONACYT.