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THE SCIENCE MODULE OF PERCEPNET PROVIDES PAPERS ON PERCEPTION AND SENSORY SCIENCE BY RESEARCHERS WORKING ON THESE DISCIPLINES

Diseño robusto de volantes: aplicación original del análisis conjunto o «cómo concebir lo útil»
[Application originale de l’analyse conjointe pour un design robuste de volants ou comment concevoir utile]
Sébastien Crochemore,1, 2 Jean-François Bassereau,2 Robert Duchamp2

1Technocentre Renault, 1, Av. du golf, TCR LAB 252, Sce 64160, 78288 GUYANCOURT, Francia;
2 École Nationale Supérieure des Arts et Métiers de Paris, Conception Produits Nouveaux et Innovation 151, Bv. l’hôpital, 75013 PARIS, France

La concepción de nuevos productos resulta de la síntesis del patrimonio genético del objeto (tendencia a largo plazo) y de las aspiraciones de los usuarios en el momento presente (tendencia a corto plazo). Si el primero hace referencia al árbol genealógico que traza la historia de los productos anteriores a él, las segundas se establecen mediante una técnica de cartografía de preferencias, cuyo objetivo es cruzar una descripción de los expertos (diseñadores, marketing, ingenieros…) con las preferencias del consumidor. Cuando el cliente expresa una preferencia hacia un objeto o una prestación, ésta resulta siempre de un compromiso entre diversos criterios, y únicamente un análisis fino del conjunto de posibles combinaciones nos da idea de la importancia de cada atributo.

El análisis propuesto aquí consiste en disponer de un espacio perceptivo completo, definido por un «plan de experiencias». Se invita a los clientes a otorgar una nota de preferencia a cada producto presentado. El análisis estadístico es un estudio de los contrastes con respecto a su significación. Este trabajo presenta una innovación derivada del análisis conjunto, que explota los planes de experiencias. Aplicada al diseño de volantes, jerarquiza los ejes de innovación según su importancia para el usuario final. Detallaremos, etapa por etapa, el razonamiento que conduce al desarrollo de un volante totalmente adecuado a las expectativas del consumidor y a la expresión de la marca. Tras presentar algunas herramientas de concepción y de detección de necesidades, precisaremos la utilidad del análisis conjunto en los procesos de concepción y diseño industriales.

Mediante cuatro criterios: tamaño de la almohada del volante, número y grosor de los radios, y forma de la almohada, expondremos cómo fijar un compromiso de equilibrio de volúmenes estéticos. Las combinaciones se elaboran mediante un plan de experiencias factorial fraccionario 24-1 dirigido a reducir a ocho las muestras ensayadas. Un total de 156 clientes han valorado el conjunto de volantes. El enfoque por planes de experiencias, a partir de los datos de los clientes, se muestra pertinente. Además, a partir de la ordenación cuantitativa de los factores que los clientes tienen prioritariamente en cuenta al juzgar la estética de un volante (número de radios > forma de la almohada > tamaño de la almohada > grosor de los radios), se obtiene una definición precisa de las especificaciones sensoriales que es preciso satisfacer.

Introducción
El aumento de sinergias tecnológicas y el desarrollo de plataformas pueden conducir hacia una estandarización de la oferta de productos. Mientras que la exclusividad técnica tiende a convertirse en una ventaja cada vez más efímera, debido a un ciclo de vida reducido del producto, constatamos también una recuperación de los valores inmateriales. ¿Sustituirá la relación calidad / prestación a la tradicional calidad / precio?...

En el núcleo de este contexto, la diferenciación de los vehículos por un «espíritu», un ambiente, toma pleno sentido. Desde un enfoque de «vida a bordo», Renault estudia el conjunto de percepciones como el olfato, la vista y el tacto de los componentes del habitáculo, con el objeto de responder y anticipar las expectativas de sus clientes con respecto al entorno. Tras comentar algunos aspectos acerca del contexto de la concepción, abordaremos un factor esencial para el éxito de un proyecto de este tipo: la definición de las expectativas del cliente. Abordada desde el marco de una cartografía de preferencias, definiremos nuestra problemática y enriqueceremos este enfoque mediante una técnica derivada del análisis conjunto, aplicada a las preferencias de los consumidores.

Contexto de la concepción
La consideración de las expectativas emocionales de los clientes debe ir acompañada de una evolución en el modo de concebir los productos. Además de la detección inicial de sus preferencias, se hace necesario enriquecer el modelo denominado «desarrollo funcional de la calidad» (o QFD, del inglés Quality Function Deployment; Akao, 1993; Viane, 1999), que garantiza la permanencia de las características sensoriales durante todo el proceso de concepción (figura 1). Esta acción debe hallarse en concordancia con la identidad del proyecto, es decir, con la puesta en práctica de la estrategia de la empresa: creatividad de diseño, imagen de marca, innovaciones...

Figura 1: Modelo de concepción basado en las percepciones

Cada vez más, es preciso que el flujo permanente de innovaciones y tecnologías, y su creciente complejidad, no perjudiquen su comprensión. Se hace, pues, necesario que las acciones a realizar por el consumidor se expongan con gran claridad. Dado que la interfaz hombre – máquina resulta compleja y poco intuitiva, sus posibilidades son a menudo infrautilizadas, inutilizadas o incluso rechazadas. Esto es lo que sucede con algunos reproductores de video, mientras que en el extremo opuesto, el I-Mac® es un ejemplo facilidad de uso, gracias a su «plug and play», que ofrece un acceso directo a la función «juegos». Simplificar la interfaz hombre – máquina reduciendo la carga mental requerida para la utilización de una función, generar una atracción visual invitando al conductor a manipular las funciones, jerarquizar las atracciones en función de la importancia de las acciones... Tales son los objetivos de la filosofía «Touch-design®», puesta a punto por Design Renault. En efecto, la búsqueda de un tacto placentero no es suficiente, esta sensación debe ser inteligente, y el conductor debe poder operar ciertas funciones casi a ciegas. Dos ejemplos de aplicaciones Touch-design® son las luces de emergencia del Twingo, claramente diferenciadas del tablier por su relieve (la función y la apariencia tipo «pulsador» traducen convenientemente un simple gesto ligado a una emergencia), y el freno de mano del Mégane II (su forma y su accionamiento tipo empuñadura de gas refuerzan la identidad propulsiva del vehículo).

El éxito de la puesta en práctica de una ingeniería de los sentidos que integra esta filosofía, aplicada al tacto, se debe al desarrollo del referente táctil Sensotact® (www.sensotact.com; Crochemore 2003 y 2004). La garantía de la durabilidad de las percepciones viene garantizada por las medidas físicas representativas de las sensaciones humanas (Crochemore, 2003).

La problemática
Con el objetivo de acompañar a los diseñadores en la concepción de los productos, se ha empleado una metodología de interpretación de las expectativas de los clientes denominada cartografía de preferencias.

La cartografía de preferencias
La explotación conjunta de un estudio descriptivo y uno de tipo hedónico resulta en lo que se conoce como cartografía de preferencias (Crochemore, 2004). El primero se refiere a las capacidades descriptivas de un grupo de expertos al referir de forma objetiva sus sensaciones (AFNOR V09B, 2004). El segundo consiste en solicitar a un gran número de consumidores que expliquen sus preferencias y sus rechazos.
El cruzamiento de datos por cartografía de preferencias permite interpretar las elecciones de los consumidores. La caracterización sensorial constituye un apoyo a las preferencias de los consumidores, gracias a diversas formas de modelización (vectorial, elíptica, circular o cuadrática). A título de recordatorio, diremos que el modelo vectorial consiste en un hiperplano, cuya proyección sobre el mapa sensorial es un vector que atraviesa las preferencias. Indica, pues, una dirección de preferencias crecientes. Sin embargo, las preferencias son raramente vectoriales (Danzart, 1998). En efecto, el hecho de preferir para un material un tono entre los más claros, no significa forzosamente que el color escogido será el blanco. El modelo cuadrático intenta ajustar una paraboloide a las preferencias y permite modelar la preferencia de un consumidor al apreciar dos productos sensorialmente opuestos. El modelo cuadrático define un gráfico tridimensional. Existen, pues, tantos gráficos como consumidores. La discretización de valores propuesta por Danzart y Heyd (1998) permite acumular las respuestas de los consumidores para obtener una superficie media. El cúmulo de superficies del modelo cuadrático es un fiel reflejo de las expectativas, y permite una visualización fácil de las preferencias del conjunto de consumidores (figura 2).

Figura 2

Figura 2: Principio de la cartografía de preferencias.

El tratamiento por cartografía de preferencias con modelización cuadrática indica una preferencia marcada por el volante H (una de cuyas características es estar fabricado en cuero) y un vivo rechazo hacia los volantes A y B. La interpretación de estas preferencias se realiza a partir del círculo de correlación generado por el estudio descriptivo. Para no sobrecargar la presentación, las principales características que justifican el posicionamiento extremo de los volantes se presentan en la figura 3.

Figura 3

Figura 3: Cartografía de preferencias aplicada a volantes.

La noción de equilibrio aparece como una dimensión sensorial importante. Presenta diversas dimensiones y variaciones posibles. Este carácter integrador es inherente a la metodología del «profil flash», por su enfoque rápido y sintético de las percepciones (Sieffermann, 2000), que establece un consenso tras las evaluaciones de los expertos. Esta constatación complica el proceso conceptual del diseñador, ya que se trata de determinar los principales criterios (factores) de elección que influyen en los consumidores y que contribuyen a su percepción de equilibrio de los volúmenes o los espacios.

Análisis conjunto por planes de Yates
Habitualmente utilizados en la concepción o en la ingeniería robusta en forma de planes de experiencia o de su alternativa, el método de Taguchi, la técnica para elaborar planes de experiencia se aplica para formulación y control de calidad (Lavitt, 1988; Saporta, 1996). Siguiendo una lógica de complementariedad de técnicas de perfiles o de cartografía de preferencias, ¿es aplicable la técnica de planes de experiencias a las percepciones humanas?.

La práctica de los planes de experiencias tiende a dar respuesta a las siguientes preguntas:

  • ¿Cuáles son los factores preponderantes en la decisión del cliente?
  • ¿Cuáles son los «factores sin efecto», que el cliente no tiene en cuenta?
  • ¿Cuál es el peso relativo de los distintos factores que intervienen en una percepción (o, más comúnmente, en la concepción)?
  • ¿Son significativas las interacciones entre los factores? Y, de ser así, ¿cuál es su peso relativo?
  • ¿Se pueden modelizar los factores principales y sus acciones?

La elaboración de planes de experiencia sigue una lógica de 10 etapas:

  1. Definición de la problemática y del objetivo del estudio.
  2. Definición de las respuestas esperadas (Y).
  3. Listado de factores cualitativos y cuantitativos susceptibles de influir en las respuestas (a partir de estudios precedentes, brainstorming o diagramas matriciales), y jerarquización según análisis funcional.
  4. Definición de los niveles de cada factor.
  5. Elección del plan más idóneo: número de factores, precisión deseada, número de experiencias a realizar considerando las limitaciones de tiempo, de organización, etc.
  6. Verificación de la ausencia de limitaciones irreductibles: de lo contrario, es necesario considerar una redistribución de las tareas o replantear una parte de la problemática para intentar suprimir las dificultades y hacer el plan realizable.
  7. Ejecución del plan.
  8. Análisis de los resultados: significación de los factores, regresión simple o múltiple, modelización…
  9. Determinación de la necesidad de establecer un plan complementario si no se alcanza la totalidad del objetivo planteado (información insuficiente sobre la significación de la interacción).
  10. Balance y conclusión.

Explotación estadística
Cada uno de los n criterios estudiados afecta a la explotación estadística en dos niveles. El número de productos, y por tanto de ensayos, es, pues, 2n. Con el objeto de reducir el número de productos examinados y, por consiguiente, el cansancio del cliente, se realiza un plan factorial fraccionario 2n – p. El efecto de algunos factores se superpone así al de otros. Se trata de un fenómeno relacional.
En la práctica, si por ejemplo consideramos cuatro factores, dispondremos de 24 pruebas, es decir, 16 combinaciones. Con un plan factorial fraccionario 24-1 = 23, se efectuarán ocho combinaciones. La relación establecida corresponde a la superposición del efecto del factor D con el de las interacciones triples ABC (tabla 1).

Tabla 1: Modelo de la construcción de una matriz de experiencias

  A B C AB AC BC ABC = D I = ABCD Y: Nota de preferencia
Prueba 1 - - - + + + - + Y1
Prueba 2 + - - - - + + + Y2
Prueba 3 - + - - + - + + Y3
Prueba 4 + + - + - - - + Y4
Prueba 5 - - + + - - + + Y5
Prueba 6 + - + - + - - + Y6
Prueba 7 - + + - - + - + Y7
Prueba 8 + + + + + + + + Y8
contraste h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 h8  

La definición de una relación D = ABC produce diferentes superposiciones de efectos:


D*D = ABCD, por tanto I = ABCD
A*I = A*ABCD A*I = IBCD A = BCD
B*I = B*ABCD B*I = IACD B = ACD
C*I = C*ABCD C*I = IABD C = ABD
AB*I = AB*ABCD ABI = CD AB = CD
AC*I = AC*ABCD ACI = BD AC = BD
BC*I = BC*ABCD BCI = AD BC = AD

Por tanto,
h1 = A+BCD
h2 = B+ACD
h3 = C+ABD
h4 = AB+CD
h5 = AC+BD
h6 = BC+AD
h7 = D+ABC
h8 = ABCD + I = ABCD

El cálculo de los contrastes obedece a ciertas reglas simplificadoras de los modelos:

  • los efectos de interacciones de tres factores son descartables,
  • en la suma de dos efectos no significativos, la interacción de estos dos factores se supone descartable, y
  • si un contraste es descartable, se supone que todos los efectos que lo constituyen lo son.

Para cada sujeto, los datos son centrados reducidos, para poder hacer una abstracción de la distinta utilización de escala.

Como información: h = ∑NiYi) / N
siendo N: número de pruebas

h1 = 1/8 (- Y1 + Y2 - Y3 + Y4 - Y5 + Y6 - Y7 + Y8)

h2 = 1/8 (- Y1 - Y2 + Y3 + Y4 - Y5 - Y6 + Y7 + Y8)

h3 = 1/8 (- Y1 - Y2 - Y3 - Y4 + Y5 + Y6 + Y7 + Y8)

h4 = 1/8 (Y1 - Y2 - Y3 + Y4 + Y5 - Y6 - Y7 + Y8)

h5 = 1/8 (Y1 - Y2 + Y3 - Y4 - Y5 + Y6 - Y7 + Y8)

h6 = 1/8 (Y1 + Y2 - Y3 - Y4 - Y5 - Y6 + Y7 + Y8)

h7 = 1/8 (- Y1 + Y2 + Y3 - Y4 + Y5 - Y6 - Y7 + Y8)

h8 = 1/8 (Y1 + Y2 + Y3 + Y4 + Y5 + Y6 + Y7 + Y8)

El cálculo de la significación se basa en un análisis de la varianza respecto al ruido de fondo. Siendo n sujetos, consideraremos que el plan se repetirá n veces. Se calcula la varianza s2 para cada prueba. Sabiendo que para cada una: v = n-1, suponiendo s2 homogéneas, se efectúa una fusión de las varianzas según la fórmula siguiente:

s fus 2 = ∑ (vi · si2) / ∑vi · vtot = ∑vi

El ruido de fondo Δh = 0 ± t0,975 · s/√ N

Para decidir si hay un efecto significativo, el valor del contraste, h, deberá ser superior al ruido de fondo, Δh.

Aplicación al diseño de volantes
Las elecciones de los consumidores acerca de un objeto (actitud o comportamiento) responden a atributos múltiples. Toda elección implica compromisos, que dependerán de la importancia relativa atribuida a cada criterio. Por las desviaciones propias del plan de experiencias, se definen multitud de combinaciones extremas, las cuales determinan un espacio representativo del conjunto de las percepciones posibles.

El estudio por cartografía de preferencias aplicado a ocho volantes reveló que el cliente toma en cuenta la llamada noción de equilibrio de los volúmenes, que se puede descomponer en cuatro criterios: tamaño de la almohada, número de radios, forma de la almohada y grosor de los radios del volante. A partir del análisis de este espacio perceptivo extendido, se detectaron para cada criterio dos niveles (mínimo: -, y máximo: +), como muestra la tabla 2. Un plan de experiencias completo fijaría la realización de 24 = 16. La utilización de un plan fraccionario permite realizar únicamente ocho experiencias (24-1).

Tabla 2: Matriz de experiencias del estudio

Nivel A
Tamaño de la almohada
B
Número de radios
C
Grosor de los radios
AB AC BC ABC = D
Forma de la almohada
I = ABCD
- Pequeño 3 Estrechos Interacciones Ovoide Interacciones
+ Grande 4 Largos Triangular

Volantes

1 - : pequeño - : 3 - : estrechos + + + - : ovoide +
2 + : grande - : 3 - : estrechos - - + + : triángulo +
3 - : pequeño + : 4 - : estrechos - + - + : triángulo +
4 + : grande + : 4 - : estrechos + - - - : ovoide +
5 - : pequeño - : 3 + : anchos + - - + : triángulo +
6 + : grande - : 3 + : anchos - + - - : ovoide +
7 - : pequeño + : 4 + : anchos - - + - : ovoide +
8 + : grande + : 4 + : anchos + + + + : triángulo +

Se invitó a un total de 156 clientes a calificar, según sus preferencias, las ocho combinaciones mencionadas, utilizando una escala de intensidad de 0 (= no me gusta nada) a 10 (= me gusta mucho). El análisis de las puntuaciones otorgadas al conjunto de combinaciones da idea de la importancia de cada atributo.

Resultados
Un análisis de la varianza (tabla 3) sobre las preferencias centradas reducidas del conjunto de consumidores determina opiniones significativamente distintas según el tipo de volante. Considerando un margen inferior al 0,01%, los consumidores manifiestan una clara preferencia por los volantes 3, 4 y 8, y un rechazo importante frente al volante 6 (figura 4)

Tabla 3: Análisis de la varianza de un factor producto

Fuente ddl Suma de los cuadrados Cuadrado medio F de Fischer Pr > F
Modelo 7 300,293 42,899 67,190 0,0001
Residuos 1240 791,707 0,638    
Total 1247 1092,000      


Figura 4: Clasificación y reagrupamiento de los grupos significativamente diferentes

Las letras traducen un reagrupamiento según un test de Bonferoni con margen del 5%

Tras haber validado de este modo la pertinencia del modelo, debemos analizar el nivel de significación de los diferentes factores que influyen y definir la jerarquización de las expectativas.

Según el proceso descrito anteriormente, el ruido de fondo Δh asciende a 0,05

Interpretaciones
Cuanto mayor es el contraste (en valor absoluto), mayor es la consideración e importancia que el cliente muestra hacia el criterio. Así pues, el ordenamiento de los impactos en orden decreciente de importancia es:

Número de radios > Forma de la almohada > Tamaño de la almohada > Grosor de los radios

La importancia del factor «numero de brazos» es 1,5 veces mayor que la «forma de la almohada»; 2,7 veces mayor que el «tamaño de la almohada» y 3,5 veces mayor que «el grosor de los radios»

Las interacciones de segundo orden (tales como «tamaño de la almohada» x «número de radios», o «tamaño de la almohada» x «grosor de radios»...) resultan significativas. Su análisis completo impone la tarea de hacer un plan complementario (matriz inversa de los factores a disociar). No obstante, dentro de un enfoque prospectivo y anticipativo, se deberán dirigir los esfuerzos a determinar los efectos de los principales factores, independientemente de las interacciones que se hayan producido entre ellos (figura 5). En consecuencia, no se realizará un plan complementario.

Figura 5: Representación gráfica de los efectos de los principales factores.
La flecha indica el sentido de la variación de la preferencia de los consumidores por cada modalidad, en función del nivel elegido.
En rojo se indican los niveles rechazados por los consumidores; en verde, los niveles apreciados por éstos.

Conclusiones y perspectivas
En el marco de una operación prospectiva, la cartografía sustentada por un profil flash nos conduce a un posicionamiento rápido de los productos y a la interpretación de las expectativas de los usuarios. Sin embargo, es posible que haya que ordenarlas en función de las prioridades del consumidor.
A efectos de esta operación, los planes de experiencia se presentan como una herramienta potente al servicio del responsable de la concepción del producto. De ejecución simple, este plan permitirá detectar, con los mínimos ensayos, la totalidad de las percepciones. El tratamiento estadístico asociado, de naturaleza más compleja, muestra así una jeraquización de las dimensiones sensoriales, de mucha utilidad en la estructuración de las prioridades durante el desarrollo de un nuevo producto.

Bibliografia

Akao, Y. : QFD - Prendre en compte les besoins du client dans la conception du produit, ed.AFNOR 1993.

Crochemore, S. y Nesa D.: «Méthodologie d’analyse sensorielle des matériaux plastiques», Technique de l’ingénieur 2004 ; AM3 290 : 1-6.

Crochemore, S. y Nesa, D.: «Analyse sensorielle des matériaux d’habitacle : vision/toucher», Technique de l’Ingénieur 2004; AM3 292 : 1-16.

Crochemore, S. y Vergneault, C., 2003 : www.sensotact.com

Crochemore, S.: «A new reference frame for tactile perceptions: Sensotact», The 5th Rose Mary Pangborn Meeting, Boston MA, USA, julio 2003.

Crochemore, S.: «From the definition of the consumers’ expectations to the instrumental validation: how to objectivize perceptions in conception products?», First Sino-French Workshop on Sensory Evaluation and Intelligent Techniques, Shanghai, RP. Chine, Dec. 17-19 2003.

Danzart, M.: Statistiques descriptives, Cartographie des préférences, En: Evaluation sensorielle - Manuel méthodologique, Technique et documentation (Coordinateur S.S.H.A), 2nd ed. Lavoisier, Paris 1998: 219-246; 290-297.

Lavit, C.: Analyse conjointe de tableaux qualitatifs, Ed. Masson, Paris, 1988.

Sado, G: Les plans d’expériences – De l’expérimentation à l’assurance qualité, Ed. AFNOR Techniques, Paris 1991.

Saporta, G.: «Méthodes et applications de l’analyse conjointe», Sino-French Workshop on advanced data analysis methods in industry and management, Beijing, RP. Chine, 1996.

Sieffermann, J.M.: Une méthodologie innovante: le profil flash. Agoral 2000.

Varios autores: «Caractérisation sensorielle des matériaux, Méthodologie générale, Recommandations méthodologiques pour l’évaluation sensorielle de la matière première au produit fini», AFNOR BPX10-040, Commission V09B, 2004.

Vergneault, C.; Deterre, R.; Crochemore, S. y Sarda, A.: «A new relevant tool to evaluate thermal touch», The 5th Rose Mary Pangborn Meeting, Boston MA, USA, julio 2003.

Viaene, J. y Januszewska, R.: «Quality function deployment in the chocolate industry», Food Quality & Preference 1999; 10 : 377-385.



 

[+CIENCIA]
18/04/05
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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