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18 CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 1. Antecedentes de la Investigación. Se ha considerado como antecedentes de esta investigación los siguientes aportes. Bastidas, (2004) en su estudio “Evaluación Curricular de Los Planes de Estudios del Pregrado – Universidad Nacional Experimental de Guayana”. El propósito de este estudio fue una evaluación de los planes de estudios del pregrado. Se utilizó como esquema metodológico el Modelo Curricular Vi-Luz 90 que, se constituyó, en la herramienta de análisis para desarrollar el proceso evaluativo, correspondiendo a una investigación evaluativa de base documental, orientada a los elementos sustantivos que conforman el Diseño Curricular, aplicándose los criterios de pertinencia y coherencia internos. De este modo, el tipo de investigación fue documental y de campo, el diseño de la misma fue no experimental. La población fue de 320 sujetos. La técnica de recolección de los datos fue la encuesta tipo cuestionario este instrumento se le entrego a 10 expertos para su validación y para el calculo de la confiabilidad se utilizó el método de Alpha de Cronbach, obteniéndose un promedio de 80 % de confiabilidad y la técnica de análisis de datos fue por frecuencia y porcentaje. En esta evaluación de la gestión y administración se aplicaron los criterios de eficacia y eficiencia curricular. Los resultados de la evaluación señalaron que los diseños no presentan la estructura curricular mínima requerida y han perdido 19 su vigencia, restando su capacidad de responder a los problemas socio- económicos del contexto regional. En cuanto a la administración y gestión curricular se determinó que existen factores que inciden en la ejecución curricular, bien por incongruencias existentes en las normativas o por ausencia de ellas. Se recomendó el Rediseño Curricular y se establecieron sus fases: Fundamentación Curricular; Formulación del Perfil del Egresado; la Organización Curricular; la Transición entre Diseños; la Evaluación Permanente del Currículo; naturalmente se desarrolla la fase de Formulación del Perfil de Competencias del Egresado de los Proyectos de Carrera del Pregrado de la UNEG. El aporte de este estudio a la investigación permite determinar algunas herramientas de análisis necesarias para la evolución curricular de los planes de estudios Meléndez, (2004) en su estudio “La Actitud Docente de los Académicos de Ingeniería frente a la Relación Universidad-Sector Productivo”. Establece los profesores de Ingeniería requieren estar dispuestos a pensar, sentir y actuar coherentemente con las acciones formativas y funciones organizacionales para profesionalizar con las empresas. Este estudio buscó determinar las actitudes docentes de los profesores hacia la formación profesional alternativa. Teóricamente, se consideró la fundamentación general sobre las actitudes docentes y las perspectivas pedagógica - organizacional. Metodológicamente, el tipo de investigación fue documental y de campo, el diseño de la misma fue no experimental transeccional descriptiva con un abordaje empírico, aplicando el cuestionario C-VADPUFP a 71 profesores de Ingeniería - LUZ. Pedagógicamente, se encontró que el 86.46% de los profesores estudiados está dispuesto a enfrentar diversas acciones formadoras positivas que contribuyan 20 con la formación profesional alternativa; y organizacionalmente, el 94.47% de los profesores tiene disposición favorable para asumir las múltiples funciones organizacionales de la universidad que coadyuvan a planificar la profesionalización alternativa en el marco de la relación universidad-empresa. En general, se considera que la actitud docente, representada por el 90% de profesores de Ingeniería es cercana y propicia para generar procesos académicos e interinstitucionales adecuados para el establecimiento de la formación Ingenieril en cooperación con la empresa. Se propone planificar la formación Ingenieril en cooperación con la empresa. Se propone planificar la formación permanente de profesores; la formación profesional alternativa y las políticas interinstitucionales entre la universidad y empresa, desde el enfoque de la cooperación educativa. Este estudio se relaciona con la presente investigación, ya que tiene una panorámica de la situación de la vinculación de las universidades y las empresas en Venezuela así como también, establece criterios para la formación profesional del ingeniero en cooperación con el sector productivo. En sus propuestas inserta la planificación que se debería realizar en las diferentes escuelas de las facultades de ingeniería y como caso particular en la escuela de mecánica entre ellas establece la formación profesional permanentes tantos de docentes como de estudiantes aplicando las políticas interinstitucionales entre la universidad y empresa desde un enfoque de la cooperación educativa. Hernández, (2003) en su tesis “Del Currículum Técnico al Currículum Emancipador”. Establece el currículum emancipador esta orientado a la búsqueda de la libertad del individuo, lo cual se consigue por medio de una praxis cuyos 21 elementos son: acción y reflexión. La acción desarrollada en el mundo construido, utilizando para ello la crítica, la cual permite dar significados sociales en consenso a los problemas distorsionados dando como resultado una búsqueda de la autonomía y transformación del individuo. El objetivo general de este estudio fue proponer lineamientos teóricos y metodológicos para la transformación del currículum formador de ingenieros y sus prácticas pedagógicas en función del interés emancipador. Para ello, se determinaron los fundamentos teóricos-epistemológicos de los intereses técnicos, prácticos y emancipadores, se evaluaron los diseños curriculares, programas instruccionales y practicas pedagógicas en base a las dimensiones, categorías y subcategorías construidas, se propusieron lineamientos, estrategias para la planificación, la acciones y la evaluación de los currículum en desarrollo, el estudio se fundamento en las teorías de Habermas, los planteamiento Freire, Grundy , Carr y Kemmis, entre otros. La metodología empleada fue cualitativa, usando como técnicas: análisis de documentos, entrevistas a profundidad y observación externa. Se diseñaron siete (7) instrumentos de recolección de información. La muestra, escogida intencionalmente estuvo conformada por: los 7 diseños curriculares de las escuelas de ingeniería de LUZ, 6 programas instruccionales, 7 diseñadores del currículum, 6 diseñadores de programas, 16 docentes y 32 alumnos. Se encontró que los diseños curriculares están orientados por intereses emancipadores técnicos, los programas por interés práctico-técnico y las practicas pedagógicas por intereses técnicos. Se propuso integrar la planificación, la acción y la evaluación del currículum en desarrollo de un proceso de espiral ascendente, 22 que se inicie en el aula se enriquezcan con los aportes de docentes y alumnos, involucre a los miembros de la facultad e incorporen cada vez, a más elementos constitutivos del currículum emancipador. Esta tesis se relaciona con la presente investigación, ya que, propone lineamientos teóricos y metodológicos para la transformación del currículo formador de ingenieros. Andrade (2003) en su estudio “Modelación y Control del Sistema, Enseñanza-Aprendizaje Aplicado a la Ingeniería”: Esta investigación estudia el sistema enseñanza-aprendizaje dentro de las carreras técnicas aplicando los conocimientos actuales de sistemas cognitivos. Por otra parte, establece que los estudios universitarios de Ingeniería han sufrido en los últimos años cambios de gran importancia. Los planes de estudios ha cambiado la visión que se tenía de la enseñanza de la ingeniería, los métodos tradicionales se muestran insuficientes para hacer frente a la necesidad de conseguirformar la gran cantidad de ingenieros que la sociedad demanda. Esta investigación propuso el estudio de la calidad en la educación mediante la teoría de control, está propuesta se realizó tanto para la descripción y estudio del propio modelo constructivista como para la mejorar de la enseñanza técnica universitaria. El tipo de investigación fue documental y de campo con un diseño no experimental, descriptivo, explicativo y cuantitativo de las variables, con una población-muestra de 248 sujetos, alumnos de La Universidad de los Andes, adscritos a la asignatura la ingeniería técnica e informativa de gestión. La información se obtuvo a través de un (1) cuestionario, aplicando a la muestra, de cincuenta (50) ítems con una escala likert, valido por cuatro (4) expertos y determinada su confiabilidad por Alpha de Cronbach e igual a 0.9 El 23 análisis y la interpretación de los resultados se efectuó utili zando los procedimientos de la estadística descriptiva de este análisis, se determino que la metodología derivada del modelo enseñanza aprendizaje planteado, no influye negativamente en la enseñanza, más bien es de amplia aplicación en los entornos educativos. Esta investigación clarifica el objetivo de la enseñanza de la ingeniería que es la de crear personas capaces de aplicar sus conocimientos en dispositivos, estructuras, programas, máquinas, entre otras actividades, cada vez más complejas adaptadas al hombre y su entorno., es decir, el panorama actual de la ingeniería se aboca al desarrollo de nuevos e innovadores métodos de enseñanza. En la actualidad se dispone de herramientas capaces de medir y controlar los procesos cognitivos involucrados en la enseñanza. Para la enseñanza de ingeniería, el modelo constructivista (Piaget, Novak, Brunner,…) permite que le futuro ingeniero adquiera tanto conocimientos y destrezas, como la responsabilidad de conformar su propio conocimiento. Romero (2003) en su publicación “Ingeniería Concurrente” establece: a lo largo de las dos ultimas décadas en todos los países industrializados las compañías manufactureras y las empresas de Ingeniería han estado sometidas a toda una serie de cambios y retos. Unos cambios ocasionados por la necesidad de ofrecer mejores productos, más complejos, con la aplicación de tecnologías innovadoras, a mejores precios y en menos tiempo. La necesidad de desarrollar productos de calidad, líderes en su segmento y en un tiempo corto es hoy una necesidad que requiere de una nueva filosofía de trabajo: 24 Desde esta perspectiva, la ingeniería concurrente que en contraposición a la ingeniería secuencial, plantea la necesidad de crear un nuevo entorno de trabajo basado en las tecnologías innovadoras entre ellas: CAD/CAM/CAE/CIM, robótica, automatización, análisis de valor, control de calidad, tecnologías de la información y otras más. Una extensiva cooperación interdisciplinaria y una integración de las áreas funcionales de la empresa. Esta publicación se relaciona con esta investigación ya que realiza un acercamiento a una nueva filosofía de trabajo en la ingeniería. Para ello en esta se trataron los siguientes puntos: la innovación y el desarrollo de productos, el método tradicional frente al desarro llo integrados de productos, la cooperación interdisciplinaria, entre otros. De allí, la conveniencia de que las escuelas de ingeniería mecánicas utilicen tecnologías para incorporarse más adecuadamente en el espacio mundial educativo, así como al ambiente social donde interactúan. Rico (2002) en su publicación “Aplicaciones mecánicas de CAD/CAM” expone lo siguiente: los sistemas CAD/CAM constituyen una tecnología de uso cada vez más extendido. Su importancia es tal, que no solo ha permitido mejorar la productividad de las tareas propias de diseño y preparación de la fabricación que el ingeniero mecánico tiene que aplicar, sino que ha llegado a influir de forma positiva en la automatización de toda la empresa, e incluso en la mejora de aspectos organizativos de la misma. Aquí, se explican las características generales de los sistemas CAD/CAM y se dedica buena parte al trabajo a explicar alguna de as aplicaciones, tanto de diseño (CAD) como de fabricación (CAM), relacionadas con la industria mecánica. 25 Finalmente se discuten ampliamente las mejoras aportadas por la utilización de este tipo de tecnologías y se exponen las tendencias y futuros desarrollos teniendo en cuenta las condiciones de competencia cada vez más exigentes del mercado. Esta publicación se relaciona con esta investigación ya que, tiene que ver con las tendencias de tareas que el ingeniero mecánico debe aplicar en el ejercicio profesional. Los antecedentes teóricos anteriores servirán de guías en la aplicación del método científico para resolver la problemática plantea en esta investigación, igualmente son información valiosa para la redacción de objetivos tanto general como específicos e identificar las dimensiones y subdimensiones del estudio que es mecatrónica como disciplina académica en la formación profesional del ingeniero mecánico. 2. Bases Teóricas Dentro de las base teóricas de esta investigación se ha considerado las siguientes: 2.1. Integración disciplinar de la mecatrónica aplicada en la formación profesional del ingeniero mecánico. Según Senge (1996), “una disciplina es un cuerpo teórico y técnico que se debe estudiar y dominar para llevarlo a la práctica, que permite adquirir ciertas aptitudes y competencias, lo cual supone un compromiso constante con el 26 aprendizaje, pasar la vida dominando disciplinas”.(p.20). También se considera que una disciplina es un conjunto específico de conocimientos que tiene sus características propias en el terreno de la academia, de la formación de egresados, de los asuntos que atiende y de los mecanismos y métodos que maneja. Por otra parte se considera que la disciplina significa las herramientas, métodos, procedimientos, ejemplos, conceptos y teorías que dan cuenta de manera coherente a un grupo de objetos o sujetos. Esta diversidad de conceptos asociados al concepto de "disciplina" explica en parte la confusión que causa el manejo de la interdisciplinariedad en el mundo real. Al respecto Piaget (1979) propone las siguientes dimensiones de integración disciplinar: - Multidisciplinariedad: es el nivel inferior de integración, que ocurre cuando alrededor de un interrogante, caso o situación, se busca información y ayuda en varias disciplinas, sin que dicha interacción contribuya a modificarlas o enriquecerlas. Esta puede ser la primera fase de la constitución de equipos de trabajo interdisciplinario. Por otro parte, desde el punto de vista etimológico significa muchas disciplinas, es decir, varias disciplinas abordando el mismo objeto de estudio pero sin interconexión alguna o relación aparente entre ellas. - Interdisciplinariedad: es el segundo nivel de integración disciplinar, en el cual la cooperación entre disciplinas conlleva interacciones reales, es decir, una verdadera reciprocidad en los intercambios y, por consiguiente, un enriquecimiento mutuo. En consecuencia, llega a lograrse una transformación de los conceptos, las metodologías de investigación y de enseñanza. Asimismo es la relación o integración entre disciplinas, esta integración o intercambio es de naturaleza 27 intrínseca de sus métodos, o sea, al momento de abordar un problema u objeto de estudio sus métodos son comunes, de una u otra área de conocimiento. -Transdisciplinariedad: es la etapa superior de integración disciplinar, en donde se llega a la construcción de sistemas teóricos totales (macro disciplinas o transdisciplinas), sin fronteras sólidas entre las disciplinas, fundamentadas en objetivos comunes y en la unificación epistemológica y cultural. De allí, pues, que la transdisciplinariedadconcierne, como lo indica el prefijo “trans”, a lo que simultáneamente es entre disciplinas a través de las diferentes disciplinas y más allá de toda disciplina, se utiliza predominantemente para indicar eventos en los que no existen fronteras entre las disciplinas, es decir, las acciones que se mueven dentro y a través de una determinada disciplina. Su finalidad es la compresión del mundo presente, uno de cuyos imperativos es la unidad del conocimiento. A manera de ejemplo se muestra la integración de tres disciplinas (A, B y C) como un proceso ascendente, cuyos límites se mueven desde el nivel inferior (multidisciplinariedad), nivel medio (interdisciplinariedad), hasta el nivel superior (transdisciplinariedad), (ver Gráfico 1). Integración disciplinar A B C 28 Superior Transdisciplinariedad A B Interdisciplinariedad Medio C Multidisciplinariedad Inferior Gráfico 1. Niveles de formación profesional Fuente: Guillén (2006). De este modo como posición asumida en la investigación la actividad académica fundamentada en estos tipos de integración disciplinar permite que los conceptos, marcos teóricos, procedimientos y demás elementos con los que tienen que trabajar profesores y estudiantes se organicen en torno a unidades más globales, a estructuras conceptuales y metodológicas compartidas por varias disciplinas. También se considera que las actividades académicas de integración disciplinar contribuyen al afianzamiento de ciertos valores en profesores y estudiantes: flexibilidad, confianza, paciencia, intuición, pensamiento divergente, sensibilidad hacia las demás personas, aceptación de riesgos, aprender a moverse en la diversidad, aceptar nuevos roles, entre otros. Lo anteriormente 29 expuesto deberá estar reflejado en los diseños curriculares que deben actualizarse y articularse según las exigencias de la sociedad venezolana, sus políticas académicas y sistemas legislativos. Hoy en día relacionados con el deber ser de las universidades, su misión, la calidad de sus egresados y el perfil de los nuevos profesionales. Dentro de este ámbito el profesional que ha de predominar en los tiempos venideros se orientará a funciones de integración y articulación de saberes, será capaz de organizar y jerarquizar toda la información que las nuevas tecnologías procesan en las diferentes áreas del saber y de ajustarla al contexto social. 2.1.2. Definiciones de mecatrónica. Según Carvajal (2004), la palabra Mechatronic fue compuesta por el ingeniero japonés Tetsuro Moria en 1969, como una combinación de «Mecha» de Mechanisms y “tronics” de electronics, la nueva palabra muy pronto ganó aceptación y empezó a usarse desde 1982 por la industria moderna. En sentido amplio mecatrónica es una jerga técnica que describe la filosofía en la tecnología de la ingeniería, en lugar de un simple término técnico. Muchas definiciones se han propuesto para la mecatrónica pero su amplitud conceptual no ha permitido normalizar ninguna de ellas; las definiciones más comunes enfatizan en la integración. Según Shetty y Kilk (1997) la mecatrónica es la integración de la ingeniería mecánica con la ingeniería eléctrica y electrónica basada en control inteligente computarizado para el diseño y manufactura de productos y procesos. Históricamente, el desarrollo de la mecatrónica ha cubierto 30 tres etapas. La primera corresponde a la introducción de la palabra en el medio industrial y su aceptación. Durante esta etapa las tecnologías que la integran se desarrollaron independientemente. La segunda se inicia a comienzos de los años 80 y se caracterizó por la integración de diferentes tecnologías, como la integración de la óptica a la electrónica para conformar la opto electrónica y el diseño integrado de hardware / Software. La tercera puede considerarse como la que inicia la era de la mecatrónica propiamente y se basa en el desarrollo de la inte ligencia computacional y los sistemas de información. Una característica importante de la tercera etapa es la miniaturización de los componentes en forma de micro motores y micro sensores integrados en la micro mecatrónica. 2.1.2.1 Etapas del desarrollo de la industrialización, automatización y mecatrónica. A continuación se mencionan el esquema del desarrollo de la industria desde los gremios artesanales hasta el desarrollo de la mecatrónica actual. En la etapa de industrialización el trabajo manual disperso o trabajo artesanal, es agrupado en la fábrica y gradualmente substituido por el trabajo mecánico a través de dispositivos y mecanismos que configuran las máquinas. El uso de energía hidráulica para el movimiento de los mecanismos fue el primer paso hacia la mecanización; posteriormente se empleó la energía térmica. Hoy en día, la mecanización de las operaciones de manufactura significa el empleo de mecanismos movidos con energía hidráulica, neumática, térmica, eléctrica o una combinación de estas energías. La etapa de mecanización 31 significa el empleo intensivo y extensivo de estas formas de energía para el movimiento de los mecanismos. La etapa de automatización industrial programable, reprogramable y flexible, adviene con la creación de la electrónica digital y control digital de las operaciones de manufactura y mecanismos, es decir, con la mecatrónica. La integración de las máquinas de control numérico computadorizado (CNC) con los robots industriales por medio de un computador digital para su programación y control, da origen a los sistemas flexibles de manufactura (FMS) y sistemas flexibles de montaje (FAS), que son la expresión moderna de los sistemas de manufactura tradicionales. La manufactura integrada por computador (CIM) es la estrategia de desarrollo de estas tecnologías avanzadas de manufactura (AMT), basadas en automatización electrónica. Todo este desarrollo en los sistemas productivos fue posible por la integración de sistemas mecánicos, electrónicos y computadorizados para la automatización industrial (ver Gráfico 2). 32 Gráfico 2. Etapa de desarrollo de la industrialización, mecanización automatización y mecatrónica. Fuente: Guillén (2006) 2.1.2.1. Educación en mecatrónica. Según Bolton (2001), la mecatrónica ha originado controversias en su aplicación y desarrollo como nueva área de ingeniería. En la industria su aplicación es una realidad en continuo crecimiento, pero en la educación ha tenido resistencias. En la industria, la automatización y la mecatrónica comenzó en la ingeniería de manufactura de robots industriales y su aplicación se ha extendido a 1860. Producción de máquinas con ayuda de otras. 1784. Regulador de James Watt 1784. Propulsión a vapor de los telares de una industria 1776. Primera máquina de vapor 1771. Primera industria textil 1765. Primera máquina hidráulica CIM Industrias del Futuro Hacia el tercer milenio 1990. FMS y FAS 1958. Robot PUMA 1948. NC y CNC 1900: AUTOMATIZACIÓN Uso extensivo de computadoras Integración Mecatrónica Computarización Microelectrónica Microprocesador Circuitos Integrados 1947. El Transistor 1800: MECANIZACIÓN Uso extensivo de máquinas Conversión de energía 1700: INDUSTRIALIZACIÓN 1683. Los gremios 1567. Artesanos 33 los sistemas de producción con termofluidos. En la educación, la automatización y la mecatrónica significan integración de los fundamentos de ingeniería mecánica, ingenieríaeléctrica / electrónica e ingeniería de computación y sistemas de información, para configurar el perfil del profesional del tercer milenio. Ante este resto las universidades que desarrollan disciplina académica mecatrónica y de automatización destacan los siguientes perfiles de profundización: 1. Microprocesadores y microcontroladores 2. Diseño de máquinas inteligentes 3. Diseño de sistemas de manufactura inteligentes 4. Diseño de sistemas electromecánicos 5. Diseño de sistemas mecatrónicos 6. Automatización 7. Automatización y control 8. Control digital 9. Sistemas de medición 10. Diseño de sistemas de manufactura y control 11. Diseño y automatización electrónica A continuación se menciona un resumen de la tendencia de la disciplina mecatrónica en la educación profesional, en donde puede identificarse dos áreas complementarias: diseño mecatrónico de productos y sistemas, y automatización y control (ver Gráfico 3). 34 Gráfico 3. Educación en Mecatrónica Fuente: Guillén (2006) 1. Microprocesadores y microcontroladores. La mecatrónica aplica el concepto de Ingeniería Concurrente (CE) para el diseño y manufactura de sistemas electromecánicos. El diseño es interdisciplinario donde los subsistemas eléctrico, electrónico, mecánico y computador son simultáneamente acoplados para funcionar como un sistema sencillo integrado. Esta filosofía se comenzó a aplicar fundamentalmente para el diseño de sistemas robotizados. En el ambiente de filosofía del diseño mecatrónico se implantan los microprocesadores dentro de sistemas electromecánicos para dar al sistema mejoras sofisticadas semiautónomas. El diseño de tales sistemas produce DISEÑO DE SISTEMAS MECATRÓNICOS Diseño de máquinas inteligentes . Diseño de sistemas electromecánicos Diseño de sistemas de manufactura y control Diseño de sistemas de manufactura inteligentes EDUCACIÓN EN MECATRÓNICA Control digital Automatización Sistemas de medición Automatización y control Microprocesadores y microcontroladores AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL 35 cambios en la mentalidad del ingeniero porque lo induce a integrar varias disciplinas del conocimiento para lograr un propósito, pero también lo habilita para integrarse con ingenieros de diferentes áreas y conformar un equipo interdisciplinario que trabaja como una unidad. 2. Diseño de máquinas inteligentes Los computadores digitales juegan un papel importante en el diseño y fabricación de productos cada vez más sofisticados como los aviones modernos; el telescopio espacial Hubble o el empleo de just - in – time (justo a tiempo) en los sistemas de manufactura. Estos productos requieren que mecanismos, sensores, motores, unidades de potencia, computadores y flujo de información sean integrados en las fases de diseño y fabricación y que el equipo de diseñadores comprendan no solamente de software e interfaces electrónicas sino también entiendan sobre engranajes y motores. Es necesario, entonces, que el equipo de diseñadores trascienda la frontera que separa la ingeniería mecánica de la ingeniería eléctrica. 3. Diseños de sistemas de manufactura inteligentes Los factores primarios para la generación de valor agregado que dominan hoy en día el mercado global son la innovación, automatización, sofisticación y gerencia estratégica, todos ellos dependen de sistemas de software inteligentes. Los japoneses han liderado por más de veinte años los productos y sistemas robotizados y mecatrónicos, pero no el software. En 1989 un grupo de investigadores de Tokio que visitaba varias industrias y agencias federales de los Estados Unidos, en reconocimiento de esta situación, propuso unir a los investigadores de las dos naciones en una nueva área integrada interdisciplinaria 36 en el campo de la manufactura llamada sistemas de manufactura inteligente (IMS). Esta iniciativa tiende a mejorar la CIM. Los IMS pueden ser considerados como la integración de la mecatrónica inteligente y la CIM que combina disciplinas tales como ingeniería industrial, ingeniería eléctrica, ingeniería mecánica y ciencia computadorizada. La inteligencia artificial (Al) y las tecnologías basadas en sistemas expertos (ES) combinadas con sensores inteligentes, motores circuitos digitales, permiten este avance en precisión y control de sistemas de manufactura en tiempo real. 4. Diseño de sistemas electromecánicos En Rusia, la Universidad Estatal Electrotécnica de San Petersburgo, ha integrado la educación en mecatrónica con disciplinas de varios departamentos de ingeniería que abarca los siguientes contenidos: álgebra lineal, control lineal, robótica, electrónica, principios de electrotecnia, control óptimo, control adaptativo, programación de computadores y simulación de sistemas electromecánicos. Estas disciplinas son desarrolladas en torno a proyectos de diseño de sistemas electromecánicos, realizados por grupos de estudiantes bajo la tutoría del profesor y apoyándose en recursos disponibles en los labora torios. 5. Diseño de sistemas mecatrónicos Hoy en día, los sistemas mecatrónicos abarcan desde la maquinaria en la industria pesada, pasando por sistemas de propulsión de vehículos, por dispositivos de control de movimiento de precisión en sistemas mecánicos hasta productos de consumo popular. El Departamento de Ingeniería Mecánica y el Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Estatal de Ohio han creado un currículo interdepartamental con las tres disciplinas siguientes: (1) 37 introducción a la mecatrónica, (2) dispositivos de movimiento electromecánico y (3) modelamiento y control de máquinas eléctricas industriales. Estas disciplinas culminan con el desarrollo de un proyecto mecatrónico empleando el equipamiento disponible en los laboratorios. El alma de estos cursos se encuentra centralizada en los siguientes tópicos: circuitos, electrónica, diseño lógico, microprocesadores, sistemas dinámicos y vibraciones, sistemas dinámicos y electromecánica y sistemas de medición. Como temas especializados se tienen: introducción a la mecatrónica, dinámica y simulación de sistemas electromecánicos, control de sistemas electromecánicos y proyecto de diseño mecatrónico. Además, como tópicos electivos se tienen: dinámica de maquinaria y vibraciones, control digital, sistemas de potencia fluida, diseño mecánico de manipuladores y robots, programación de robots. Algunos de los proyectos realizados en el marco de estos cursos son: (1) diseño, análisis y prueba de un vehículo eléctrico para carreras; (2) diseño de una válvula electromecánica con microcontrolador para sistemas de manejo de potencia en vehículos de propulsión; y (3) diseño de un sistema de inyección para motores pequeños operados con microcontrolador. 6. Automatización En las universidades alemanas el término mecatrónica es poco usado en el campo de la ciencia e investigación, a diferencia de los demás países industrializados de Europa. Pero en los Sistemas de Automatización se emplean el mismo contenido técnico y de procedimiento que con el término mecatrónica lo emplean en el resto del mundo. Los sistemas modulares de producción (MPS) se 38 han diseñado en Alemania para la educación en mecatrónica, porque integran los fundamentos de las tecnologías y ciencias de la ingeniería mecánica e ingeniería electrónica. La modularidad de los MPS está estructurada para permitir total flexibilidad en el nivel de entrenamiento de complejidad, procesamiento de los módulos, estaciones para instalaciones y procesos. Los usuarios pueden desarrollar desde un simple circuito de flujo de información hasta supervisión y control total de planta. También, con estos módulos puede implementarse CIM si se incorpora el software de gestión en la empresa. La integración computadorizada de los diferentes módulos permite el entrenamientoen mecatrónica o automatización industrial porque el MPS puede modelar a escala una fábrica, simular y programar en tiempo real las diferentes funciones como: manejo de materiales, almacenamiento, transporte, maquinado, ensamblaje, control y calidad. 7. Automatización y control Los sistemas productivos actuales deben condicionarse para ser competitivos dentro de un mercado con crecientes exigencias en diversificación, selección y adquisición de bienes de consumo. Considerando esta necesidad, la Universidad Estatal de Campinas (UNICAMP), en el Estado de San Pablo, Brasil, desarrolla un programa de Ingeniería de Control y Automatización. Este ingeniero formado con disciplinas de control y automatización o mecatrónico de la UNICAMP, es capacitado para desempeñarse como interfase del sistema productivo y el sistema gerencial de las empresas. Su formación multidisciplinar en las áreas de mecánica, electrónica, instrumentación industrial, 39 informática, control y gestión de la producción, le permitirá elaborar estudios y proyectos, participar en la dirección y fiscalización de actividades relacionadas con el control de procesos y la automatización de sistemas industriales. 8. Control digital Algunas universidades han desarrollado la educación en mecatrónica involucrando sus contenidos en dos paradigmas: paradigma de alto nivel y I o paradigma de bajo nivel. En el paradigma de alto nivel se concentra la educación de la mecatrónica en los computadores personales como estaciones de trabajo en donde se emplean lengua jes de programación de alto nivel como C, C++, FORTRAN, BASIC y PASCAL. En el paradigma de bajo nivel se concentra la educación de la mecatrónica en el empleo de microcontroladores populares comercialmente como Motorola e Intel y se hace hincapié en la programación en lenguaje de máquina o lenguaje ensamblador. Entre las universidades que enseñan mecatrónica usando el paradigma de bajo nivel para la instrucción se encuentran Universidad Waikato de Nueva Zelanda. Universidad Concordia en Canadá, en USA la Universidad de Standford, la Universidad del Sur de Carolina, el Instituto Tecnológico Rose – Hutman, y en Instituto Tecnológico de Georgia. El curso se orienta hacia el diseño de sistemas mecatrónicos tomando como base la teoría y práctica de microprocesadores, además, se incluyen tópicos sobre circuitos digitales, aritmética digital, lenguaje ensamblador y de máquina, temporizadores, dispositivos de entrada / salida, interfases electrónicas; todos los tópicos se desarrollan en torno a un proyecto mecatrónico. Las universidades que enseñan mecatrónica usando el paradigma de alto 40 nivel incluyen a la Universidad Estatal de Colorado, el Instituto Politécnico Rensselaer, la Universidad Estatal de lowa y la Universidad Estatal de Ohio. Estos programas emplean las estaciones de trabajo con computadores personales y lenguajes de programación de alto nivel y a menudo se desarrollan sistemas matemáticos para el modelamiento y simulación de sistemas físicos. Las universidades que enseñan mecatrónica usando un paradigma mixto, de bajo nivel y alto nivel, incluyen a la Universidad de Tulsa, la Universidad de Delaware, la Universidad Purdue en USA y en Europa se incluyen a la Universidad Tecnológica de loughborough, la Universidad de Dundee, la Universidad de De Montfort, la Universidad Cranfield, y la Universidad de lancaster en el Reino Unido, la Universidad Técnica de Dinamarca, la Universidad de Twente en Holanda, el Instituto Tecnológico de Suiza, la Universidad Católica en Bélgica, y la Universidad Johanes Kepler de linz en Austria. Todas ellas incorporan el aprendizaje de lenguajes de programación de computadores de alto nivel y lenguaje de programación en lenguaje de máquina o lenguaje ensamblador de microcontroladores. Además, cubren tópicos sobre convertidores A / D y D / A, dispositivos I / O, PLC e interfases, control digital de mecanismos en mesas X - Y, control digital de robots, e integración de sensores y actuadotes. 9. Sistemas de medición El Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Estatal de Colorado imparte un curso de graduación titulado Mecatrónica y Sistemas de 41 Medición. Este curso combina teoría de medición, instrumentación, electrónica análoga - digital, sensores - actuadores, control computadorizado, e interfases. Y el desarrollo del mismo se realiza por medio de proyectos en laboratorio de la universidad. Este curso incorpora la influencia que la ingeniería electrónica ejerce sobre la ingeniería mecánica y se desarrolla con clases magistrales, pero el componente principal son los proyectos desarrollados en laboratorio. Se resalta, que el estudiante programe computadores en un lenguaje conocido como FORTRAN, C o BASIC para facilitar el desarrollo de las actividades del curso. Algunos de los proyectos desarrollados son: (1) Scanner con láser digital para superficies en tres dimensiones, (2) robot cilíndrico que emplea un sensor óptico en extremo libre como dispositivo de seguimiento de la trayectoria de posicionamiento de objetos, (3) brazo robot flexible de alta velocidad con sistema de entrega, y (4) sistema electrónico de mapeo del perímetro de un salón acústico. 10. Diseño de sistemas de manufactura y control Los proyectos integradores caracterizan al programa de ingeniería mecatrónica de la Universidad Autónoma de Bucaramanga (UNAB), Colombia y su propósito es la orientación del estudiante para desarrollar investigación formativa en ciencia y tecnología. Los proyectos integradores se desarrollan en cuatro etapas: (1) proyecto integrador de ciencias básicas, (2) proyecto integrador de Ingeniería, (3) práctica empresarial y (4) trabajo de grado. En los proyectos integradores de ciencias básicas, los estudiantes 42 aplican los conceptos fundamentales de ciencias básicas y de ingeniería para la solución de problemas prácticos que les permiten integrar las asignaturas cursadas en cada uno de los tres primeros semestres. Estos proyectos integradores están orientados por un equipo docente que les hace seguimiento y los evalúa. Los proyectos integradores de ingeniería, le permiten al estudiante desarrollar un proyecto de investigación en tecnología mecatrónica e integran las asignaturas de los cuatro semestres intermedios del programa. Este proyecto incorpora trabajo experimental, modelamiento matemático, o ambos y es realizado en equipo de dos o tres estudiantes con los recursos de los laboratorios del programa y con supervisión de un profesor investigador. La práctica empresarial es una experiencia extra curricular que el estudiante realiza durante un semestre en la industria regional, nacional o internacional para que entre en contacto con la industria, pueda conocer directamente el estado de las tecnologías y formule soluciones que modernicen los sistemas productivos. En algunos casos, de esta práctica empresarial el estudiante formula su propuesta de trabajo de grado. El trabajo de grado es otro proyecto integrador realizado en equipo por los estudiantes mediante el cual se soluciona un problema en la industria. Generalmente, estos problemas están relacionados con el diseño mecatrónico de nuevos sistemas de manufactura y producción. El proyecto es supervisado por un profesor investigador del programa y puede ser desarrollado durante un periodo de dos semestres consecutivos, a partir de finalizado el octavo semestre. Las áreas de desempeño del ingeniero mecánico con formación en 43 disciplina mecatrónica de la UNAB son: diseño asistido por computador (CAD), manufactura asistida por computador (CAM), sistemas flexibles de manufactura (FMS), sensórica, automatización y control industrial, sistemas de adquisición de datos, automatización óleo neumática, microcontroladores y robótica. 11. Diseño y automatizaciónelectrónica La automatización electrónica actualmente es programable, reprogramable y flexible y sería imposible sin la creación de la electrónica. La Universidad de la Salle, en Bogotá, Colombia; ofrece desde 1992, un programa de Ingeniería de Diseño y Automatización Electrónica, que se caracteriza por el diseño y desarrollo de la automatización industrial y la automatización agroindustrial. La automatización industrial se apoya en la enseñanza de tecnologías como microcontroladores, PLCs, CNC, CAD / CAM, Robótica, FMS y ClM, en tanto que la enseñanza en automatización agroindustrial se apoya en sistemas de automatización óleoneumáticos, PLCs, sensórica e instrumentación. El desarrollo de los proyectos para optar el diploma de ingenieros, integra al menos dos disciplinas de la mecatrónica a partir del diseño en ingeniería, pasando por un seminario de automatización de productos y procesos hasta el desarrollo de prototipos. También, desarrolla la bioingeniería como una nueva línea de investigación. Como se ha podido observar hoy en día la necesidad de crear procesos de manufactura, bienes de capital o productos cada vez más especializados en el área industrial, así como la creación de productos de uso cotidiano ha llevado al hombre a trabajar en forma multidisciplinaria para la creación de dichas 44 tecnologías, sin embargo, la integración cada vez más creciente de los sistemas creados con la mecánica, la electrónica y la informática han llevado a la fusión de estas disciplinas formándose una nueva llamada mecatrónica, que está siendo aplicada en la automatización y control de las industrias, en la industria automotriz, en las máquinas de control numérico, en la robótica, entre otras. En efecto la mecatrónica, como quiera que sea, se refiere exclusivamente a una integración multidisciplinaria en el diseño de sistemas de manufactura y productos en general. Esta representa la nueva generación de máquinas, robots, y mecanismos expertos necesarios para realizar trabajo en una variedad de ambientes, principalmente en la automatización de las fábricas, oficinas, y casas. Asimismo representa un nuevo nivel de integración para la tecnología de la manufactura avanzada y los procesos. Aunado a la situación el intento es forzar el trabajo multidisciplinario para la creación de estos sistemas así como reforzar el entendimiento de los procesos y el control. Esta aproximación mecatrónica está incrementando la rapidez con que se transforman las ideas en productos. De allí, pues, que es la forma de describir la práctica de integrar equipos de trabajo formados por diseñadores de productos, personal de manufactura, compras y ventas actuando en conjunto para diseñar el producto y el sistema de manufactura. Actualmente se reconoce que el futuro en la innovación de la producción vendrá con aquellos que optimicen la unión entre los sistemas electrónicos y mecánicos, esta optimización será más intensa en aplicaciones de manufactura avanzada con sistemas de producción donde la inteligencia artificial, los sistemas 45 expertos, robots inteligentes y sistemas de manufactura avanzada crearán la nueva generación de herramientas a ser utilizadas en las fábricas del futuro. 2.1.2.3. Situación actual de la formación del ingeniero en disciplina mecatrónica a nivel internacional. En la última década comenzaron a aparecer carreras universitarias con el nombre de mecatrónica en países como Inglaterra, Finlandia y Australia donde esta disciplina está muy avanzada. Actualmente existen programas semejantes en Estados Unidos, Canadá, Japón, Singapur y algunos países de Europa y América Latina. Curiosamente aunque Japón es el país que tiene los mayores y mejores laboratorios de mecatrónica, es el que menos programas universitarios ofrece. En América Latina, la mecatrónica se inicio en Brasil en la Universidad de Sao Paulo donde se creó el primer programa de pregrado de esta disciplina. Venezuela no ha sido ajena a esta tendencia y necesidad mundial en integración multidisciplinaría dando lugar a una renovación de tecnologías para enfrentar y aprovechar los retos de la apertura global generalizada e incorporar mayores desarrollos tecnológicos y aumentar la competitividad empresarial e industrial. Algunas situaciones de la mecatrónica en el ámbito internacional son enunciadas a continuación. La palabra mecatrónica se utiliza en Japón, Europa, Estados Unidos, entre otros países desarrollados, aunque ha sido lenta su aceptación industrial y académica, su creciente lugar en el mundo se atestigua por el número de cursos en mecatrónica ofrecidos a nivel profesional y de postgrado. Esta tendencia tecnológica ya ha ganado un amplio reconocimiento: 46 - Desde 1983 la Universidad Toyohashi en Japón ha tenido un programa de maestría en mecatrónica. - La Universidad Tohoku en Japón cambió su nombre de su “Departamento de Ingeniería de Precisión” por el de “Departamento de Mecatrónica e Ingeniería de Precisión”. - En el Reino Unido el “Engineering & Pysical Sciences Research Council (EPSRC)” ha identificado a la mecatrónica como una tecnología clave emergente que provee las habilidades necesarias para una industria exitosa del nuevo milenio (“Emerging core technology for next century”). - El Consorcio Industrial Japonés (JIC) declaró a la mecatrónica como un área actual de escasez en habilidades clave (“Current area of major skills shortage”). -La mecatrónica está emergiendo en el currículo profesional y de postgrado de los Estados Unidos (U.C. Berkeley, Rensselaer, Stanford, Ohio State U., Virginia Tech), Europa y Asia. -Desde marzo de 1996 se comenzó a publicar la revista de la asociación IEEE/ASME “Transactions on Mechatronics”. La revista cubre un rango de áreas técnicas relacionadas, que incluyen el modelado, diseño, integración de sistemas, actuadores, sensores, control inteligente, robótica, manufactura, control de movimiento, control de vibraciones y ruido, micro dispositivos, sistemas opto electrónicos y sistemas automotrices. - También apareció la revista “Mechatronics” de la casa editorial Pergamon Press. 47 Como se ha señalado la palabra “mecatrónica” la usó por primera vez a finales de los años sesenta el ingeniero Tetsuro Moria mientras trabajaba en una compañía eléctrica en Japón, en términos del control computarizado de motores eléctricos, desde entonces, ha venido a denotar una mezcla integral de mecánica, electrónica y computación. Por consiguiente un sistema mecatrónico típico recoge señales, las procesa, generando fuerzas y movimientos. Sus sistemas mecánicos están complementados e integrados con sensores, microprocesadores y controladores. El hecho es que tales sistemas detecten cambios en su ambiente mediante sensores, después de un procesamiento adecuado, la información reacciona a esos cambios los hace completamente diferentes de las máquinas y sistemas mecánicos convencionales. Como ejemplos típicos de productos mecatrónicos se pueden mencionar los motores controlados digitalmente, los vehículos industriales autónomos, cámaras electrónicas, robots, fotocopiadoras, entre otros. Los requerimientos de desempeño para un producto mecatrónico, por ejemplo para el caso de una unidad de disco para computadora, pueden ser proporcionar un acceso muy rápido, posicionamiento preciso y garantizar robustez contra perturbaciones. 2.1.3. Integración de disciplinas en ingenierías. Sumado a lo expuesto la mecatrónica es un nuevo concepto que enfatiza la necesidad de integración entre diferentes ramas de la ingeniería. Es una tendencia relevante del diseño que tiene una marcada influencia en el proceso de desarrollo 48 del producto. Así, la mecatrónica es un enfoque de la aplicación de las últimas técnicas en ingeniería mecánica de precisión, teoría del control, cienciascomputacionales, y electrónica al proceso de diseño para la creación de productos más funcionales y adaptables. También se considera para que un diseño tenga éxito en la actualidad, se necesita que la electrónica y el control computacional sean incluidos en el proceso de diseño a la vez que se definen las funciones y propiedades básicas del producto. Prácticamente, cada nuevo diseño mecánico (por ejemplo, en los productos de consumo, productos de oficina, instrumentación de laboratorio, en la automatización industrial, en los sistemas aeroespaciales, entre otros) puede incluir un sistema a microprocesadores como parte integral de sus posibles alternativas. Siendo las cosas así, resulta claro que un ingeniero mecánico con disciplina mecatrónica adquiere un conocimiento general de varias técnicas interdisciplinarias que lo capacitan para dominar el proceso entero de diseño. Es capaz de comprender y aplicar la mezcla particular de tecnologías y los recursos cognoscitivos de otros especialistas que garantizarán la solución más económica, innovadora, elegante y apropiada al problema. Así, el verdadero beneficio del enfoque mecatrónico en el diseño para la industria son menores tiempos de ciclo en el desarrollo de productos, menores costos, mejor calidad, confiabilidad, funcionalidad y desempeño. Aunado a la situación muchos ingenieros deben entender que la mecatrónica creció fuera de la robótica, pero el mismo conjunto de tecnologías modernas que hicieron a los robots más flexibles, más útiles fue traído para 49 implantarse en el diseño de la nueva generación de maquinarias, equipo adaptables y de alto rendimiento. En los años setenta, la mecatrónica se ocupó principalmente de tecnología de servomecanismos usada en productos como puertas, máquinas automáticas de autoservicio y cámaras autofocus. En este enfoque pronto se aplicaron métodos avanzados de control. Por otra parte en los años ochenta, cuando la tecnología de la información fue introducida, los ingenieros empezaron a incluir microprocesadores en los sistemas mecánicos para mejorar su desempeño. Las máquinas de control numérico, los robots entre otras máquinas se volvieron más compactos, mientras que las aplicaciones automotrices como los mandos electrónicos del motor, los sistemas anticerrado y frenando se hicieron extensas. Por los años noventa, se agregó la tecnología de comunicaciones, creando productos que podían conectarse en amplias redes. Este avance hizo posibles funciones como la operación remota de manipuladores robóticos. Al mismo tiempo, se están usando nuevos micro sensores y micro actuadores en nuevos productos. Los sistemas micro electromecánicos como los diminutos acelerómetros de silicón que activan las bolsas de aire de los automóviles. En síntesis el desarrollo acelerado de la ciencia con la técnica hizo que surgieran los programas de electrónica, mecánica y sistemas, como programas básicos de ingeniería en las universidades contemporáneas, pero el desarrollo acelerado en estas tres áreas antes mencionadas está propiciado el surgimiento del programa de ingeniería mecatrónica que integra partes específicas en ellas. En La Universidad del Zulia se visualiza como una necesidad de formación profesional de los futuros ingenieros mecánicos. 50 De esta manera se hace referencia a un profesional integral en varias disciplinas de las ingenierías mecánica, electrónica e informática, capaces de concebir, desarrollar, optimizar, automatizar equipos, procesos o productos de consumo, de alta tecnología, dotados de un nivel de “inteligencia” que les permita adaptarse preservando el medio ambiente en el que operan, para mejorar la productividad y competitividad de las organizaciones. En consecuencia la aparición de nuevas tecnologías exige la realización de actividades cualitativamente diferentes, se hace necesario que se realice una adaptación de los sistemas educativos mediante la incorporación de metodologías para la enseñanza que motiven la innovación y la creatividad. Es necesario también un nuevo perfil del profesional y de los investigadores en ingeniería, los cuales, trabajando en colaboración con especialistas de otras áreas, tengan una visión global técnica organizada que les permita manejar nuevos conceptos, creando sistemas integrados del conocimiento en distintas áreas (ver Gráfico 4). Mecánica Mecanismos. Neumática. Térmica Fuidos. Mecánica Clásica. Tecnología de materiales. Termodinámica. Mercadeo Manufactura Moderna Mecatrónica Informática Automatización Industrial Programación Robótica. CIM. CAD. CAM. CAE Redes Industriales Sistemas Electrónica 51 Circuitos, Sensores, Microsensores Instrumentación. Diseño de circuitos Productos Inteligentes Administración GLOBALIZACIÓN Gráfico 4. Integración de disciplinas en ingeniería Fuente: Guillén (2006) Evidentemente el paradigma de la ingeniería moderna es la interdisciplinaridad y transdisciplinariedad, el diseño de cualquier sistema de producción, proceso tecnológico, mecanismos o dispositivos serán tan exitosos como lo sea la interacción entre los especialistas en las diversas disciplinas que intervienen en la concepción del producto final. Los nuevos ingenieros deben estar capacitados no sólo para entender los problemas de la industria venezolana, sino para proponer soluciones que la región y el país necesitan en cualquier emergencia o contingencia. 2.2. Nuevas Tecnologías La historia ha demostrado que las innovaciones tecnológicas abren una gran cantidad de posibilidades para el futuro creando nuevas necesidades en la sociedad, ya que una nueva tecnología es un cambio de paradigma. Este cambio paradigmático, transformara completamente la estructura del funcionamiento de la sociedad y las empresas; la tecnología será un eje básico de la producción. 52 En tal sentido, la tecnología implica un proceso acumulativo intelectual o de generación de conocimientos, inserto en un proceso investigativo, que cada día demanda mayor efectividad y rapidez. Con esta perspectiva los países deben orientar sus esfuerzos hacia la optimización de sus procesos investigativos, que le permitirán producir los conocimientos y competir en el nuevo paradigma. La finalidad de aprobación de una tecnología depende de muchos factores: el nivel de aprendizaje alcanzado en la región en el campo especifico de esa tecnología, temas relacionados y nivel alcanzado en la región. Es común que cuando las empresas se hayan apropiado de cierta tecnología, definan condiciones para que otras empresas no accedan a dicha tecnología, de acuerdo con ello, existen diferentes estrategias tal es el caso de los patentes. Algunos autores opinan que los tiempos de excelencia y las curvas de aprendizaje son, relativamente, una protección mejor para las innovaciones de producto tal como lo indica Dosi (1993). El uso de las nuevas tecnologías se presenta como una necesidad de las industrias nacionales para sobrevivir, ya que una consecuencia directa de la creciente globalización de la economía mundial y de la rápida apertura de los mercados es la fuerte presión para las empresas de cada nación de lograr los niveles de calidad y de competitividad exigidos, ya que actualmente la competencia a la que tiene que enfrentarse no se restringeúnicamente a las que están destinadas a las actividades exportadoras, sino también, como lo anuncia Alonso (2000), “a las grandes, medianas y pequeñas empresas que compiten hoy en el mercado nacional como empresas extranjeras” (p.21). 53 En un marco económico la universidad cumple diversos roles entre los cuales destacan los objetivos se formar y desarrollar recursos humanos. La evidencia señala que la empresa valora la educación superior por sus productos de profesionales, formados con alto entrenamiento y motivación. Además, de acuerdo con lo expuesto por Espinoza (2000), “La universidad a través de la asistencia técnica y gerencial para un bien definida comunidad de intereses, aborda un aspecto crucial para el desarrollo económico” (p.17). Otra función de las universidades dentro de lo económico, tiene que ver con las actividades emprendidas como soporte de la misión de la universidad vinculada con la conformación de un medio positivo para logros comerciales dentro de cada una de sus posibilidades concretas y específicas a cada universidad. Vista como acción global, la producción de conocimientos es considerada como un hecho organizacional, como una actividad que solo es rendidora en la medida en que los trabajos parciales e individuales se aglutinen alrededor de sistemas de objetivos, planes, tecnologías, estructuras de procesos, controles, vías de alimentación-suministro, otros, todo enmarcado en significativos análisis de las demandas sociales. Tal como lo expresa Padrón (1994), en un sentido especifico, al caso de las universidades, la concepción gerencial se distingue por ver las investigaciones universitarias como auténticos procesos de producción de conocimientos en el sentido general y no como mero ejercicio curricular que solo permite, en el mejor de los casos, crear destrezas metodológicas y “formar investigadores”. La concepción gerencial parte de la necesidad de que las universidades creen, desarrollen y conduzcan estos sistemas organizacionales, contando con esa gran 54 potencialidad de recursos humanos que son los estudiantes y los docentes, en cuanto posibles investigadores. Estos sistemas organizacionales deben ser capaces de analizar el mercado, de diseñar redes de problemas investigativos, de distribuir a estudiantes y docentes alrededor de las funciones y tarea planteadas según esas redes problemáticas, de asignar recursos y asistencia técnica, de promover y difundir los productos logrados y, finalmente, de realimentar el sistema, en concordancia con lo expuesto por Padrón (1994). Adicionalmente, el mencionado autor señala que mientras no se adopte una concepción gerencial, nuestras universidades continuaran desperdiciando esa enorme oportunidad de responder positivamente a las demandas sociales de conocimiento. Si se entiende la investigación como uno de los más importantes procesos productivos se admitirá que ninguna institución dispone de tantas oportunidades como las universidades. Pero antes es necesario proveer modelos de gerencia de inves tigaciones para las universidades, modelos capaces de convertir la capacidad gerencial en logros prácticos y susceptibles de ser aplicadas a los cambios organizacionales requeridos. 2.3. Sector productivo Sectores de economía, encargados del procesamiento de bienes con la finalidad de obtener rendimientos o riqueza. Se conceptualiza aquí como una estructura productiva de la sociedad, demandante de tecnología. Asimismo, se entiende como el ámbito donde se desarrolla los bienes destinados a obtener 55 beneficios y patrimonio para la sociedad, con la finalidad de obtener rendimientos, productividad y competitividad. No obstante durante los últimos años las distintas modalidades de colaboración entre el sector productivo y las instituciones de educación superior, se han incrementado en proporciones no previstas en la mayoría de los países del mundo. Es indudable que entre las fuerzas que han inducido al cambio de ritmo e intensidad de estas relaciones se encuentran por un lado, la necesidad de las empresas por aumentar su competitividad, y por el otro, la necesidad de las universidades de diversificar sus fuentes alternas de financiamiento. Con base a ello, ha resultado natural fomentar el acercamiento entre las instituciones que tradicionalmente se han dedicado a la generación de conocimientos, con las encargadas de la producción. En los países industrializados, la relación que se ha establecido entre la institución universitaria y el mundo industrial ha sido, en la mayoría de los casos, iniciativa y necesidad de los propios empresarios. Pero esta relación universidad- sector productivo es, si se quiere, compleja, por cuanto las universidades juegan tres roles distintos en el desarrollo de nuevas capacidades industriales basadas en alta tecnología. El primer y más importante rol es el de generar nuevo conocimiento científico, tanto básico como aplicado. El segundo rol es la formación en cantidad y calidad de científicos, ingenieros, técnicos y administradores, requeridos para el crecimiento de los centros industriales avanzados. Por ultimo, las universidades juegan un tercer papel: actúan directamente como empresas apoyando el proceso de transferencia 56 de sus resultados de investigación creando una red de empresas industriales, en concordancia con Morales (2001). Por otra parte, se comprende que para el desarrollo económico debe existir una vinculación estrecha entre el sector productivo y los medios académicos, aunque su realización práctica resulte compleja. De hecho, la necesidad constante por parte de la industria de incorporar nuevos conocimientos a la producción de bienes y servicios con el objeto de competir en el mercado internacional, cada vez más exigente y proteccionista, conduce inexorablemente a un acercamiento creciente entre los sectores antes mencionados para colaborar en la ejecución de programas y proyectos de investigación y desarrollo, tal como lo señala Castro (1999). Por consiguiente la interacción entre los sectores académicos y los sectores productivos, no representa una novedad absoluta en los países desarrollados. La consideración en cuanto a que el sector productivo de un país debe beneficiarse de la experticia y de la investigación universitaria, cada día cobra mayor fuerza en el ámbito mundial. La tendencia de las universidades a restringirse ellas mismas a desempeñar exclusivamente los roles de proveedoras de personal altamente educado y expandir las fronteras del conocimiento se viene cuestionando desde el propio interior de estas instituciones de los países industrializados, debido a la innegable capacidad y potencialidad que éstas tiene para integrarse al soporte y desarrollo económico de la sociedad. D Onofrio (2000) señala que la promoción de las experiencias de intercambio entre el mundo universitario y el mundo de la producción para generar beneficios privados, resulta una actividad novedosa en las universidades 57 latinoamericanas frente a sus tradicionales funciones de docencia, investigación y extensión social, constitutivas de la cultura organizacional reformista. La creciente incorporación, a partir de los años ochenta, de actividades de vinculación con el mercado productivo, por parte de las universidades, significa cambios sustantivos en sus relaciones con la producción. Tales transformaciones están caracterizadas por la difusión de saberes bajo la forma de acuerdos de intercambio entre partes, los cuales suponen un pago o contraprestación de recursos por los bienes y servicios producidos por la universidad. Estas nuevas relaciones entre las instituciones académicas y el sector productivo, son tratadas como una revisión de la clásica función de extensión como “acción extramuros” de las universidades latinoamericanas, mientras que para otrosconstituyen la emergencia de una función, diferente de la extensionista, de transferencia de conocimientos científicos y tecnológicos y prestación de servicios al mercado productivo. En este sentido, el estrechamiento de los vínculos con el mundo productivo se presenta tanto a las instituciones como a los autores universitarios, no solo como una actividad de interés académico y social, sino como una estrategia de supervivencia universitaria. La interacción entre la universidad y los sectores productivos debe concebirse de manera formal, es decir, que debe ser sistemática e institucionalizada; global, esto es, que se origine no en pocas direcciones disciplinarias, sino en todas las áreas del conocimiento; y, participativa, en cuanto al papel que debe ejercer el gobierno en la promoción de la vinculación de la Universidad-Sector Productivo. 58 En concordancia con lo expuesto, se observa en América Latina y específicamente en Venezuela, que la universidad no participa o lo hace débilmente, en la producción, aplicación y adaptación de nuevos conocimientos a los procesos de producción, permaneciendo de espaldas a las necesidades del país. Ante las consideraciones anteriores, la universidad debe replantear las funciones tradicionales expandiéndose de manera innovadora al desarrollo de la investigación que demanda el desarrollo de la investigación que demanda el desarrollo científico-tecnológico y estableciendo un puente sólido que vincule la actividad científica que genere con la búsqueda de respuestas que beneficien a la sociedad. En este sentido, desde un punto de vista conceptual la ciencia suministra a la tecnología los esquemas de compresión del mundo real y la tecnología pone al servicio de la humanidad los avances de la ciencia. Son por tanto, estrictamente complementarias. Sin embargo, en el proceso de maduración institucional del aparato de ciencia y tecnología, particularmente en las universidades, ha existido una tendencia a confundir los ámbitos, utilizando en la gestación de la tecnología a las mismas reglas que son adecuadas para el trabajo científico y sus mismos paradigmas. Cuando esto ocurre, opina Mayorga (1997), la ciencia puede llegar a atrapar la tecnología más bien que a ponteciarla. Por lo anteriormente expuesto, es propio de la ciencia producir trabajos escritos, libremente divulgados y predominantemente orientados a científicos con perfiles semejantes a los de los autores de los mismos. El desarrollo de la tecnología puede pasar por etapas escritas, pero lo que fundamentalmente 59 interesa es el resultado productivo; es decir, la planta sembrada y cosechada en los campos más que el artículo publicado sobre sus nuevas variedades. Es decir, los destinatarios de la tecnología no son generalmente científicos, sino agentes económicos que deben tomar decisiones sobre la producción de bienes y servicios y lo harán con criterios comerciales o, en el caso de algunas tecnologías de aplicación social, con criterios de eficacia pragmática. En el mundo real en que habita la tecnología los resultados se patentan más que se publican; los inventos no solo se escriben, sino se venden, compran y utilizan comercialmente. De acuerdo con Schumpeter y Freeman citado por Corona (1996) se puede decir que la innovación y el cambio tecnológico son, en lo fundamental, información y conocimiento que se transforman en nuevos productos y procesos, formas de comercialización y organización empresarial, así como novedosas formas de vinculación entre los agentes. De hecho cuando el conocimiento se utiliza en los procesos de producción se le llama tecnología y cuando este conocimiento se introduce en la economía se le denomina innovación. Es por ello que el adjetivo tecnología, no esta circunscrito al uso de los resultados que se manifiestan en forma material, sino que incluye aquellos resultados de investigaciones en ciencias sociales y de gerencia que culminan en recomendaciones o prescripciones de carácter organizacional aplicables a la gestión de la producción de bienes y servicios y, en general a la conducción de los procesos que ocurren en otras esferas de la sociedad. Incluye asimismo, aquellos nuevos conocimientos, métodos, adaptación y asimilación a nuestras condiciones 60 que contribuyan a modificar positivamente los indicadores de bienestar de la población tal como señala García (1996). Como extensión del planteamiento precedente, se considera la gestión de innovación tecnológica la cual consiste en la introducción comercial de nuevos productos y/o procesos, obtenidos a partir de la creación de conocimientos sobre los medios empleados. En este sentido, algunas de sus definiciones son: De acuerdo a Waissbluth (1986) es: “un proceso que consiste en conjugar oportunidades técnicas con necesidades, y que conduce a la integración de un paquete tecnológico cuyo objetivo es introducir o modificar productos o procesos en el sector productivo, con su consecuente comercialización”. (p.13) 3. Formación de los ingenieros mecánicos situación y cambios. 3.1 Fundamentos Axiológicos. Los fundamentos axiológicos según Peñaloza (1995) son los que debemos insertar en el currículo por medio de las actividades no cognoscitivas, el mismo autor señala una concisa y excelente definición de ellas es la figurada en la Resolución 329 de la Universidad del Zulia, al culminar la revisión de su currículo integral en 1995. Estas actividades se dice allí, “tienden a promover en los estudiantes la sensibilidad frente a los valores éticos, estéticos, filosóficos, políticos, cívicos, deportivos y otros, de tal forma que pueden expresar su personalidad y alcanzar suprema autorrealización”. (P.265) 61 Lo anteriormente expuesto comprende las particularidades de la formación y el desarrollo de los valores, sus relaciones en el proceso docente-educativo, es integrar los valores al aprendizaje de manera intencionada no solo pensar en el contenido como conocimiento y habilidades, sino en la relación que ellos poseen con lo afectivo, no debe limitarse a lo ético; también debe tener presente que en el proceso hay que desarrollar otros valores que son importantes como los valores cognitivos, técnicos, estéticos, políticos, que en su conjunto contribuyen al desarrollo de la personalidad. Es por ello por lo que la formación profesional es pluridimensional. Aparte de los aspectos señalados el acelerado avance científico y tecnológico genera nuevas complejidades en las organizaciones y sistemas productivos, las cuales producen transformaciones en todos los sectores de la sociedad, originando un cambio socio-cultural irreversible. Costumbres arraigadas se debilitan, normas y modelos de conducta se transforman con relativa celeridad hacia nuevas relaciones sociales que es preciso afrontar con valores y actitudes que den respuesta al cambio orientándolo hacia el progreso humano. Como complemento los cambios ocurridos están demandando nuevas formas de concebir las actividades profesionales del ingeniero mecánico (deben fundamentarse en nuevos o adicionales valores: la participación de la sociedad civil, la ecología, conservación ambiental y energética, el principio de sostenibilidad, cambian los roles, se agregan y modifican tareas); están cambiando aceleradamente sus métodos y procedimientos, dados los cambios tecnológicos-comunicacionales, cambian las formas de organización, relacionándose con otras profesionales, usuarios, clientes del mundo laboral. Es 62 necesario entonces formular los nuevos problemas e insistir en el desarrollo interdisciplinario. De lo anterior se deduce que la universidad debe encaminarse fundamentalmente a la formación y al desarrollo de valores profesionales, se entiende estos como valores humanos contextualizados orientados hacia la profesión de manera que contribuyana definir una concepción integral del ejercicio de la profesión, en el proceso docente y en toda la vida universitaria para el desarrollo de los futuros modos de actuación profesionales. Para ello como se ha señalado el modelo o aspiraciones de competencias y actitudes profesionales del ingeniero debe estar definido con un carácter pluridimensional, que abarca las siguientes dimensiones a desarrollar: cognitiva, técnica, ética, estética, política. Valores en la formación profesional del ingeniero mecánico, se explica entonces cada una de éstas dimensiones (ver Cuadro 1): Cuadro 1. Valores en la formación profesional del ingeniero mecánico. Fuente: Guillén (2006) Dimensiones Valores que se forman Cognitivas Saber Técnica Eficacia Ética Dignidad Estética Sensibilidad Política Democratización 63 -Dimensión cognitiva supone que a través de los conocimientos que el estudiante va adquiriendo, se pasa del nivel reproductivo al creativo. Para lograr este tránsito es necesario que exista una apropiación del conocimiento, lo que implica una identificación con el objetivo del conocimiento científico, alcanzar la verdad se convierte en valor porque ella compulsa a la búsqueda infinita del conocimiento, infiriéndose una actitud cuestionadora del estudiante ante los contenidos impartidos. La verdad como valor induce por tanto a la búsqueda infatigable del saber. -Dimensión técnica enfatiza en la necesidad de intervenir a partir de los conocimientos científicos e ingenieriles de manera eficiente y eficaz en la actividad productiva. La eficacia como valor apunta al hecho de poder precisar la incidencia técnico-económica de la acción ingenieril en el proceso productivo con menor costo natural y humano, y con máxima calidad, como también en el cumplimiento de los objetivos y las finalidades; del mismo modo, en un sistema de valores, ella adquiere nuevos significados en tanto que no se realiza en sí misma, sino eficacia con creatividad, responsabilidad, modestia, etc. -Dimensión ética subraya la responsabilidad que contrae el profesional con su entorno natural y social. Aquí se destaca la dignidad profesional como valor supremo a alcanzar teniendo en cuenta que a través de ella se patentiza el respeto hacia la profesión, pero un respeto que se significa en relación con una comprensión de la realidad en que se vive y de un compromiso con ella. 64 - Dimensión estética propicia el fomento del gusto y la sensibilidad por la actividad profesional. La belleza como valor destaca el desarrollo de la preocupación estética por los resultados de la profesión así como la satisfacción por la obra a realizar. Todo ingeniero debe ser un creador y como tal en él estará presente la sensibilidad del artista. - Dimensión política tributa a la formación en la democratización, de poseer una identidad nacional. Estos valores profesionales se consideran supremos o nucleicos a formar, los que aparecen en las dimensiones ética y político a través de la dignidad profesional entendiéndose por ello: la actitud moral del individuo hacia sí mismo, y de la sociedad hacia él. Es decir, el conjunto de actitudes de respeto a sí mismo, al país y a la humanidad, la dignidad profesional se refiere al desarrollo del ejercicio de la p rofesión. Precisamente interpretado así el sistema de valores a través de las dimensiones los valores éticos y político representados por la dignidad profesional, permite cambiar el contenido como el significado a valores como creatividad, belleza, eficiencia, etc. Del mismo modo que la interpenetración del resto de las dimensiones, como puede ser la técnica y la cognitiva, con un contenido profesional, ejemplos: eficiencia, creatividad, saber, novación, etc., permite dar un contenido profesional a los valores éticos, como honestidad, modestia, solidaridad, etc. Sin duda las dimensiones son los ejes del modelo de formación de valores, se nutren de un conjunto de valores a desarrollar, según el espacio pedagógico de que se trate, por sí mismas cada una conforma un subsistema que se integra al sistema en su totalidad. Por lo que identificar dicho sistema, 65 sus contenidos son pasos esenciales para la formación y el desarrollo de valores en la profesión, es decir, definir un modelo en correspondencia con la sociedad. 3.2 Fundamentos epistemológicos. Los fundamentos epistemológicos según Vilchez (1991) “constituyen las bases teóricas del conocimiento que el currículo debe contemplar nuevas estructuras académicas, flexibles, interdisciplinarias, alternativas relacionadas directamente con los intereses sociales y económicos en la construcción de un nuevo proyecto nacional y regional, donde el conocimiento este relacionado directamente con la producción, la industria y la resolución de problemas”. (p.96). Por consiguiente, el diseño curricular procura constituirse en uno de los medios que orientan la formación profesional, para lo cual se propone articular las características, las necesidades y las perspectivas de la práctica profesional, con las del proceso formativo. La elaboración del diseño curricular puede realizarse adoptando distintos enfoques, cada uno de los cuales responderá a las concepciones que se sustenten sobre la formación profesional, sobre el enseñar, sobre el aprender, y sobre el papel y la organización que, en la propuesta formativa, tendrán la teoría y la práctica. En este sentido, Díaz (2004) señala “Quienes diseñan un proyecto curricular deben disponer de una concepción del mundo y el hombre la cual inevitablemente se transmiten al currículo.” (p.80). De este modo es necesario profundizar en el diseño curricular tanto la problemática de las instituciones como 66 en el contexto para realizar este documento que es la guía que antecede a la práctica educativa. Todo esto conduce a un cambio radical del perfil ocupacional, a la exigencia de nuevas competencias y aptitudes hasta ahora desconocidas o desvalorizadas que acercan la formación del trabajador, del ciudadano y a la inexistencia de un determinismo tecnológico. La división y la naturaleza del trabajo se han transformado. El impacto esperado de la automatización, la computación, la robótica con el desarrollo de las telecomunicaciones ha desencadenado la “tercera revolución industrial”, que coexiste con un alto desempleo mundial. Se estima que, solamente en los EE.UU., noventa millones de puestos de trabajo están en vías de ser sustituidos por máquinas en el futuro inmediato. Según la Oficina Internacional del Trabajo (OTI) (1999), “El conocimiento pasa a ser la base de l trabajo humano que tiene el poder de crear una nueva sociedad: la sociedad cognitiva o la sociedad del saber”. (p.6). Como consecuencia de ello la educación pasa a convertirse en el centro de la sociedad cognitiva, su funcionamiento y valores básicos deberán ser, en forma creciente, motivo de interés con el involucramiento de todos los actores sociales. Por lo tanto, relaciones laborales, tecnología y educación son dimensiones fundamentales de la realidad actual de la formación, además, espacios donde ésta juega un rol decisivo. Hasta el presente la formación de profesionales en ingeniería, no ha dejado de estar influenciada por los cambios paradigmáticos que se dan en la actualidad. Las evidencias anteriores se refieren a una perspectiva amplia de lo que debe ser la formación del futuro profesional en Ingeniería, el ámbito de la enseñanza en general ha evolucionado y debe ensancharse para 67 contemplar aspectos hasta hace poco no considerados como propios de la disciplina. A la par de los contenidos de la especialidad deben incorporarse las destrezas, habilidades actitudes y valores que propicien una
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