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Grupo de Ingeniería de SoftwareCIMATReporte Técnico de Investigación2 Trabajo previoEn esta sección se presentan los trabajos previos relacionados con la metodología seissigma, DFSS y procesos de arquitecturas de diseño de arquitecturas.2.1Seis Sigma y DFSSEl concepto de implementación de la metodología de seis sigma fue iniciada por Motorolaen los 1980 s con el objetivo de reducir los costos de calidad. La metodología seis sigma haevolucionado de métodos orientados estadísticamente a mejoras de la calidad de los proceso,productos o servicios. Esto es una estrategia de mejora de los negocios usada para mejorar larentabilidad, para evitar gastos en el proceso de negocios y mejorar la eficiencia de todas lasoperaciones que conocen o sobrepasan las necesidades y expectativas del cliente. Un nivel dedesempeño seis sigma es igual a 3.4 defectos por millón de oportunidades, donde sigma es unamedida estadística del nivel de variación de un proceso. El nivel de variación promedio paramuchas compañías es de tres sigmas, lo que equivale a 66 800 defectos por millón deoportunidades. [11]De acuerdo con [11] las organizaciones que han adoptado los principios y conceptos de lametodología seis sigma han notado que una vez que llegan a un nivel cinco sigma les resultacostoso el ciclo de vida del producto. Si un error de diseño es detectado durante la etapa demanufactura costará cien veces más repararla, que si el mismo error se repara en la etapa dediseño. Para lo cual DFSS fue creado y entre sus más importantes beneficios están:- Reduce el time to market de los productos- Reduce los costos del ciclo de vida asociados a los productos- Esta enfocado en el entendimiento de las expectativas y prioridades de los clientes- Reduce el número de cambios de diseño2.2Diseño para Seis SigmaAl igual que en la Ingeniería de Software las compañías manufactureras, tienen un diseñoorientado al cliente, donde existe una transformación entre las necesidades del cliente y el diseñode la solución. Este proceso es trasladado sobre varias fases, comenzando desde la faseconceptual donde concibes, evalúas y seleccionas un buen diseño que de solución a lasnecesidades del cliente, lo cual en muchas ocasiones no es una tarea fácil y tiene consecuenciasenormes. Las compañías de manufactura y diseño usualmente operan de dos maneras:-Fire prevention.- Concibe entidades conceptuales viables y robustas, este métodoes preventivo.Firefighting.- Resuelve problemas de entidades de diseño. Desafortunadamenteéste último consume recursos humanos, no humanos y tiempo, ya que estemétodo no es preventivo si no correctivo.Las más recientes tendencias en la investigación de diseño se presentan en dos sentidos:a) mejorar el desempeño de los diseños de acuerdo al ambiente en el que se utilizan. Éste métodode diseño robusto fue sugerido por G.Taguchi(1994), en el cuál el objetivo es tener una soluciónrobusta para satisfacer los objetivos funcionales y puedan cumplirse a través del proceso de diseño[8]. b) el segundo tiene que ver con los métodos conceptuales, el cual es sugerido por Suh(1990).El interés de Suh tiene que ver con las vulnerabilidades de diseño que son introducidas en lasolución de diseño cuando ciertos principios son violados. Suh propone el uso de axiomas [8],Versión 1.0Reporte TécnicoPágina 11 de 44

Grupo de Ingeniería de SoftwareCIMATReporte Técnico de Investigaciónambos están creados para mejorar el proceso de diseño en orden de mejorar las soluciones dediseño.2.2.1 Qué es Diseño para Seis SigmaEl principal objetivo de DFSS es “diseñar bien y a la primera” para evitar malas y costosasexperiencias. El termino seis sigma en el contexto de DFSS puede ser definido como el nivel en elcual las vulnerabilidades de diseño son mínimas. Generalmente, dos aspectos en la vulnerabilidaddel diseño que pueden afectar la calidad del mismo son:-Vulnerabilidades conceptuales que son establecidas cuando son violados losprincipios y axiomas de diseño.Vulnerabilidades operacionales debido a la falta de robustez en el uso delambiente. La eliminación o reducción de éste tipo de vulnerabilidades es el objetivode las iniciativas de calidad incluidas en Seis Sigma.La implementación de DFSS en la fase conceptual es la meta principal y puede lograrsesiguiendo una metodología de diseño, combinada con conceptos de calidad y métodos “upfront”[8]; para atacar tanto las vulnerabilidades conceptuales como las operacionales.DFSS integra herramientas que permiten eliminar o reducir dichas vulnerabilidades, peroen general el principal problema es que los métodos de diseño actuales son empíricos. Ellosrepresentan lo mejor de la comunidad de diseño, que desafortunadamente, carece de basecientífica. Por lo tanto, cuando las compañías sufren de la no satisfacción del cliente, la experienciay el juicio pueden ser no suficientes para obtener una solución optima, y DFSS precisamente atacaéste problema desde las etapas tempranas del diseño, motivando el hecho de que las decisionesde diseño hechas en etapas tempranas tienen un gran impacto en el costo total y calidad delsistema. El área de investigación de manufactura, incluyendo el desarrollo de productos estaactualmente haciendo esfuerzos para reducir los costos de desarrollo y manufactura, reducir elcosto total del ciclo de vida (LCC, por sus siglas en inglés, Life cicle cost) y mejorar la calidad delas entidades de diseño en forma de productos, servicios o procesos. En la experiencia de [8], almenos el 80% de la calidad del diseño esta comprometida en las fases tempranas.2.2.2 Fases del Diseño para Seis SigmaDFSS tiene las siguientes cuatro fases:- Identificación de los requerimientos- Caracterización del diseño- Optimización del diseño- Verificación del diseñoFase 1. Identificación de los requerimientos.- Los proyectos de DFSS puedenser categorizados como diseño de entidades o rediseño de entidades. “Diseño creativo” es eltermino que usaremos para indicar nuevos diseños y diseños incrementales para rediseños.Paso 1: Establecer el estatus del proyecto (project charter).- Se establece la duracióndel proyecto, que generalmente son largos y con costos iniciales altos. La duración de proyectoslargos es por que la compañía esta rediseñando ó diseñando diferentes entidades, no parchandoun diseño ya existente. Los costos iniciales altos son debido a que existen muchos requerimientosde los clientes para que sean identificados y estudiados, dado que se necesitan identificar todaslas métricas críticas que satisfacen dichos requerimientos (CTS) para concebir y optimizar mejoresdiseños. También se establece el equipo de trabajo con representantes tanto internos comoexternos (clientes y proveedores), estableciendo los roles, responsabilidades y recursosnecesarios.Versión 1.0Reporte TécnicoPágina 12 de 44

Grupo de Ingeniería de SoftwareCIMATReporte Técnico de InvestigaciónPaso 2: Identificar requerimientos de negocio y del cliente.- En este paso, los clientesson totalmente identificados y sus necesidades recolectadas y analizadas, con la ayuda de laherramienta QFD, y análisis de Kano [11]. Entonces el más apropiados conjunto de métricas CTSsson determinadas y ordenadas para medir y evaluar el diseño (QFT y análisis de Kano tambiénayudan para establecer los limites y objetivos numéricos para los CTSs).En resumen, la siguiente lista de pasos enumera los pasos que se siguen en esta fase:- Identificar los métodos para obtener las necesidades de los clientes.- Obtener las necesidades de los clientes y transformarlas a una lista de VOC (voiceof customer).- Traducir la lista de VOC dentro de requerimientos funcionales y medibles.- Finalizar los requerimientos:o Estableciendo la definición de los requerimientos mínimos.o Identificar y rellenar los huecos en los requerimientos proporcionados porel cliente.o Validar la aplicación y ambiente de uso.- Identificar los CTSs como: Críticos para la calidad (CTQ), críticos para la entrega(CTD), críticos para el costo (CTC), y así sucesivamente.- Cuantificar los CTSso Establecer métricas para los CTSso Establecer niveles de desempeño y funcionamiento de ventanasaceptablesHerramientas usadas en esta fase.- Las herramientas usadas en esta fase incluyen:-Investigación de mercado y del clienteQFDAnálisis de kanoAnálisis de riesgosFase 2. Caracterización del diseño.Paso 1: Traducir los requerimientos del cliente (CTSs) a requerimientos funcionalesdel producto y del proceso.- Los requerimientos del cliente, CTSs dan ideas de lo que satisfaceraal cliente, pero éstos no peden ser usados directamente como los requerimientos para el diseñodel producto o proceso. Se necesita traducir los requerimientos del cliente a requerimientosfuncionales. QFD puede ser usado para agregar esta transformación.Paso 2: Generar alternativas de diseño.- Después de la resolución de los requerimientosfuncionales para la nueva entidad de diseño (producto, servicio o proceso), se necesita caracterizar(diseñar) las entidades de diseño que estarán disponibles para satisfacer los requerimientosfuncionales. En general, existen dos posibilidades:- La existencia de tecnología o conceptos de diseño conocidos disponibles parasatisfacer todos los requerimientos satisfactoriamente. Por lo tanto éste paso llegaa ser casi un ejercicio trivial.- La tecnología existente o conceptos de diseño no están disponibles para satisfacertodos los requerimientos satisfactoriamente, entonces nuevos conceptos de diseñodeberán ser desarrollados. Este nuevo diseño puede ser creativo o incremental,por lo tanto el método TRIZ podría ayudar a generar innovadores conceptos dediseño en ese paso.Paso 3: Evaluar las alternativas de diseño.- Varias alternativas de diseño pueden sergeneradas en el paso anterior, por lo tanto se necesita evaluarlas y tomar la decisión de cualconcepto será usado. Existen varios métodos que pueden ser utilizados en la evaluación deldiseño incluyendo técnicas de selección de conceptos Pugh, revisiones de diseño, análisis devulnerabilidades del diseño y FMEA. Después de la evaluación un concepto será seleccionado.Durante la evaluación, muchas debilidades del conjunto inicial del concepto de diseño seránVersión 1.0Reporte TécnicoPágina 13 de 44

Grupo de Ingeniería de SoftwareCIMATReporte Técnico de Investigaciónexpuestas y los conceptos serán revisados y mejorados. Si estamos diseñando un proceso,técnicas de administración de procesos serán usadas como herramientas de evaluación.Herramientas usadas en esta fase.- Las herramientas usadas en esta fase incluyen:-TRIZQFDDiseño robustoDFMEA y PFMEARevisiones de diseño (design review)CAD/CAESimulaciónAdministración de procesosFase 3. Optimización del diseño. El resultado de esta fase es la optimización delas entidades de diseño con todos los requerimientos liberados en un nivel de desempeño seissigma. Como el concepto de diseño esta finalizado, existen parámetros que pueden ser ajustadosy cambiados. Herramientas como simuladores y/o probadores de hardware pueden ser útiles enesta fase. Usualmente en DFSS esta fase de optimización de parámetros esta seguida de un pasode optimización de tolerancia. El objetivo es facilitar una base lógica y objetiva para configurar lastolerancias de manufactura.Herramientas usadas en esta fase.- Las herramientas usadas en esta fase incluyen:-Herramientas de diseño y simulaciónDiseño de experimentosMétodo Taguchi, diseño de parámetros y diseño de toleranciaDiseño basado en confiabilidadEvaluación de robustesFase 4. Validación del diseño.- Después de que el diseño de tolerancia yparámetros es completado, las actividades de validación y verificación son ejecutadas.Paso 1: Prueba piloto y refinamiento.- Ningún producto o servicio deberá ir directamenteal mercado sin primero ser piloteado y refinado. En este paso se puede usar DFMEA como laimplementación de la prueba piloto en escala pequeña, para probar y evaluar el rendimiento en lavida real.Paso 2: Validación y control del proceso.- En este paso se valida la nueva entidad paraasegurar que el resultado final fue diseñado conociendo los requerimientos de diseño y que elcontrol del proceso en manufactura y producción están establecidos, con el objetivo de asegurarlas características criticas.Paso 3: Presentación comercial y entrega del nuevo proceso al cliente.- Debido a quela entidad de diseño esta validada y el control del proceso esta establecido, se realiza ellanzamiento comercial a gran escala de la nueva entidad.Herramientas usadas en esta fase.- Las herramientas usadas en esta fase incluyen:-Versión 1.0Modelado de procesos de capacidadDOEPruebas de confiabilidadAnálisis de confidencialidadPlan de control de procesosReporte TécnicoPágina 14 de 44

Grupo de Ingeniería de SoftwareCIMAT2.3Reporte Técnico de InvestigaciónProcesos de Arquitecturas de SoftwareEn esta sección se describirán brevemente algunos de los proceso de arquitecturas desoftware que fueron analizados y comparados con el proceso de DFSS para poder saber si elproceso definido en DFSS era útil para Arquitecturas de Software.2.3.1 Método de diseño basado en ArquitecturasEn esta sección se describe brevemente el método ABD “Architecture Based Design” [19],el cual provee una estructura para producir la arquitectura conceptual de un sistema. Laarquitectura conceptual es una de las cuatro diferentes arquitecturas identificadas por Hofmeister,Nord y Soni. Dicha arquitectura describe el sistema en términos de los elementos de diseño demás alto nivel y las relaciones entre ellos.El método ABD depende de determinar los drivers arquitectónicos de un sistema, dondedichos drivers es una combinación entre los requerimientos de negocio, funcionales y de calidad.La Figura 2-1 muestra el método ABD, donde en el nivel más alto el sistema esdescompuesto dentro de subsistemas conceptuales y uno o más plantillas de software. En elsiguiente nivel, los subsistemas conceptuales son descompuestos dentro de componentesconceptuales y una o mas plantillas de software.Este método es recursivo, los pasos que se aplican al sistema son los mismos pasos quese aplican a los subsistemas conceptuales. Este método usa el término elemento de diseño parareferirse genéricamente al sistema, un subsistema o un componente conceptual. Un elemento dediseño implementara una colección de responsabilidades y tienen una interfase conceptual queencapsula el conocimiento de los datos de entrada y salida. El método ABD finaliza una vez que sehan tomado decisiones acerca de cl

El proceso del desarrollo de la Arquitectura de Software es un paso muy importante en el desarrollo de sistemas de software complejos y grandes, donde un gran número de personas deben colaborar para el desarrollo de la misma (clientes, usuarios finales, desarrolladores,