TRIZ

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Altshuller

“La necesidad es la madre de la invención, sí, es cierto, pero su padre es la creatividad y el conocimiento es la partera”

JONATHAN SCHATTKE

INTRODUCCIÓN

Con el incremento notable de la competencia para desarrollar nuevos productos, procesos o servicios, y la consecuente reducción de tiempos para llevarlos al mercado, se ha hecho imprescindible contar con metodologías de creatividad que permitan romper los paradigmas y la inercia mental de manera rápida y eficiente.

¿Existen herramientas metodológicas en ese sentido?, la respuesta es sí. Partiendo del método de prueba y error, con tasas de éxito muy bajas, pasando por el popular método de la tormenta de ideas, hasta llegar a otros igualmente conocidos como el pensamiento lateral de Edward de Bono o la sinéctica.

Este tipo de aproximaciones, que dependen de la intuición y del conocimiento de los miembros del equipo involucrado en el proceso, tienden a tener resultados impredecibles e irrepetibles, y lo que es peor, una gran cantidad de soluciones se pueden “perder” en el camino, simplemente porque se encuentran fuera de la experiencia de los participantes.

Sin embargo, existe una metodología singular que ha impactado en Occidente desde la caída del muro de Berlín, instalándose como el estándar metodológico en inventiva para la solución de problemas técnicos: TRIZ.

¿QUÉ ES TRIZ?

TRIZ es una metodología para la resolución de problemas técnicos basada en la lógica, los datos y la investigación, no en la intuición. Se basa en el conocimiento pasado y el ingenio de miles de ingenieros para, así, acelerar la capacidad de los equipos de proyecto en la resolución de problemas de forma creativa. TRIZ aporta repetibilidad, previsibilidad y fiabilidad al proceso de resolución de problemas técnicos con su aproximación algorítmica y estructurada. Es decir, se abre la puerta a la “Innovación Sistemática”.

TRIZ ayuda al personal técnico de las empresas (diseño, calidad, I+D, oficina técnica, fabricación, etc.) en:

 Simplificar técnicamente los productos, procesos o servicios, ganando en costes, fiabilidad y vida media.

 Resolver conflictos y contradicciones técnicas sin necesidad de soluciones intermedias o de compromiso.

 Conducir hacia el conocimiento científico y técnico necesarios para resolver el problema. En muchas situaciones la dificultad del problema estriba en que la solución está fuera del campo de especialidad de los técnicos, de la empresa, del sector o, incluso, de la industria en general.

 Concebir de forma rápida las próximas generaciones de productos, procesos o servicios. Es una excelente herramienta para la previsión tecnológica. Esto es, dada una necesidad funcional cualquiera, TRIZ predice con detalle un abanico de diseños novedosos que satisfarán la función.

 Obtener soluciones patentables, ayudando la propia metodología a conseguir una mejor calidad en la cartera de patentes.

BREVE HISTORIA

Genrikh S. Altshuller

TRIZ, acrónimo ruso de “Teoria Reshenia Izobretatelskih Zadatch”, que quiere decir “Teoría para la Resolución de Problemas de Inventiva” (o menos conocido TIPS, por sus siglas en inglés: “Theory of Inventive Problems Solving”), nació de la iniciativa del ingeniero, inventor e investigador ruso Genrikh S. Altshuller. Desde niño, Altshuller demostró tener dotes para la creatividad y la invención; con tan sólo 14 años recibió un certificado de autoría por la invención de un aparato de buceo (hay que tener en cuenta que la antigua URSS no concedía patentes a sus ciudadanos porque la propiedad privada estaba prohibida).

Altshuller siempre estuvo interesado en el proceso de la creación técnica; en sus propias palabras: “…Me sentía más y más interesado en la mecánica de la creatividad, ¿cómo surgían las invenciones?, ¿qué pasa en la cabeza del inventor?…”. Ello le llevó a afirmar que la creatividad no sólo se podía desarrollar, sino que, incluso, se podía sistematizar. Comenzó a examinar una gran base de datos de inventos propios y ajenos, llegando a tres conclusiones importantes:

  1. Los problemas y sus soluciones se repiten en todas las industrias y ciencias. La clasificación de las contradicciones de cada problema predice las soluciones creativas a ese problema.
  2. Los patrones de evolución técnica se repiten en todas las industrias y ciencias.
  3. Las innovaciones utilizan efectos científicos fuera del campo en el que se desarrollaron.

Altshuller comenzó a desarrollar la metodología TRIZ mientras trabajaba en el departamento de “Inspección de Invenciones” de la flotilla del Caspio (Marina Soviética) en Bakú (Azerbaiyán), en tiempos de Stalin. Para 1969, con la ayuda de sus colaboradores había revisado alrededor de 200.000 resúmenes de patentes con el fin de averiguar de qué manera se había producido la invención. Con el tiempo desarrollaron los denominados “40 Principios Inventivos”, varias Leyes de Evolución de los Sistemas Técnicos, los conceptos de Contradicciones Técnicas y Físicas que las invenciones creativas deben resolver, el concepto de Idealidad de un sistema y otros numerosos enfoques teóricos y prácticos.Todo lo anterior pasó a formar parte de lo que se conoce como “TRIZ clásica”.

Después de la muerte de Altshuller (1998), sus colaboradores han seguido profundizando en las investigaciones, calculándose en más de 3 millones las patentes revisadas, y han incrementado el número y efectividad de las herramientas (más de 30) que dispone la metodología, para crear la denominada “TRIZ moderna”.

Son miles las patentes que se han obtenido utilizando la metodología TRIZ, y empresas líderes a nivel mundial como BOEING, PROCTER & GAMBLE o SAMSUNG la consideran “la mejor práctica de innovación”.

“TRIZ es la plataforma de innovación de INTEL en el siglo XXI”

Amir RoggelINTEL CORP.

CONCEPTOS Y HERRAMIENTAS

A modo de pequeña introducción a la metodología TRIZ y a la Innovación Sistemática, se presentan a continuación algunos conceptos y herramientas básicos:

Idealidad

Una medida adimensional de una solución inventiva que identifica cualitativamente qué tan cerca de cero se encuentra la suma de factores de compensación para producir, mantener y utilizar la solución.

De esta forma se utiliza el denominado “Grado de Idealidad” que establece el cociente entre el valor de la funcionalidad útil proporcionada por el sistema/proceso/solución y los costos para producir, mantener y utilizar dicha funcionalidad. El Grado de Idealidad se utiliza principalmente para evaluar si el sistema/proceso/solución técnico que se analiza es más ideal que otro sistema/proceso/solución técnico que proporciona la misma funcionalidad útil principal.

Resultado Final Ideal

Una solución que ofrece el resultado deseado sin el uso de materiales, recursos energéticos o costes asociados. Como se desprende de las leyes de la física tal solución no se puede alcanzar y por lo tanto, el concepto de Resultado Final Ideal sirve para reducir el grado de inercia psicológica durante el proceso de resolución del problema, de forma tal que se apunte hacia la búsqueda de una solución con el mejor ratio de Idealidad.

Contradicción

Se trata de la situación que surge cuando se tienen que cumplir dos requisitos opuestos con el fin de proporcionar el resultado requerido. Se dice que una contradicción es un obstáculo importante para resolver un problema de inventiva y se usa como un modelo abstracto del problema en una serie de herramientas de TRIZ.

Se conocen tres tipos de contradicciones en TRIZ: 1) Administrativas, 2) Técnicas, y 3) Físicas.

40 Principios Inventivos

Los principios inventivos son recomendaciones que proporcionan una guía para resolver un problema de inventiva representado como una contradicción técnica o física. Los 40 Principios Inventivos se extrajeron y se formularon sobre la base de estudios extensivos de diversos documentos que describen invenciones (como patentes) e innovaciones. Cada uno de estos principios demostró el éxito de su aplicación en más de 80 invenciones.

Seguidamente se presentan los 40 Principios Inventivos y algunas estrategias o recomendaciones para su uso:

  1. SEGMENTACIÓN
  • Dividir un objeto en partes independientes
  • Seccionar un objeto
  • Incrementar el grado de segmentación de un objeto
  1. EXTRACCIÓN
  • Extraer (eliminar o separar) una parte o propiedad “perjudicial” de un objeto
  • Extraer únicamente la parte o propiedad necesaria
  1. CALIDAD LOCAL
  • Transición de una estructura homogénea de un objeto o medio ambiente externo (acción externa), a una estructura heterogénea
  • Hacer que diferentes partes del objeto lleven a cabo diferentes funciones
  • Colocar cada parte del objeto en las condiciones más favorables para su funcionamiento
  1. ASIMETRÍA
  • Reemplazar una forma simétrica de un objeto con una forma asimétrica
  • Si el objeto ya es asimétrico, incrementar el grado de asimetría
  1. COMBINACIÓN
  • Combinar en el espacio objetos homogéneos u objetos destinados a operar en forma contigua
  • Combinar en tiempo operaciones homogéneas o contiguas
  1. UNIVERSALIDAD
  • Que el objeto realice múltiples funciones, de esta manera se elimina la necesidad de utilizar algunos otros objetos
  1. ANIDACIÓN
  • Contener el objeto dentro de otro el cual contiene un tercer objeto
  • Un objeto que pasa a través de la cavidad de otro objeto
  1. CONTRAPESO
  • Compensar el peso de un objeto uniéndolo con otro que tenga una fuerza de levantamiento
  • Compensar el peso de un objeto mediante la interacción con un medio que provea fuerzas aerodinámicas o hidrodinámicas
  1. ACCIÓN CONTRARIA PREVIA
  • Si se necesita llevar a cabo una acción, considerar ejecutar una acción contraria por adelantado
  • Si el problema especifica que el objeto debe tener una tensión, proveer una contratensión por adelantado
  1. ACCIÓN PREVIA
  • Llevar a cabo la acción requerida con anticipación de forma total, o al menos en parte
  • Ordenar los objetos de tal manera que puedan entrar en acción sin pérdidas de tiempo
  1. AMORTIGUAMIENTO ANTICIPADO
  • Compensar la relativa baja confiabilidad de un objeto por medio de contramedidas tomadas con anterioridad
  1. EQUIPOTENCIALIDAD
  • Cambiar las condiciones de trabajo para que un objeto no necesite ser izado o bajado
  1. INVERSIÓN
  • En lugar de una acción dictada por las especificaciones del problema, implementar una acción opuesta
  • Hacer inmóvil una parte móvil del objeto o del ambiente exterior, y hacer móvil la parte inmóvil
  • Dar la vuelta al objeto de manera que la parte de arriba quede hacia abajo
  1. ESFERICIDAD
  • Reemplazar partes lineales o superficies planas con otras curvadas, formas cúbicas con formas esféricas
  • Utilizar espirales, bolas, rodillos
  • Reemplazar un movimiento lineal con uno rotatorio, utilizar la fuerza centrífuga
  1. DINAMISMO
  • Hacer que las características de un objeto, o el ambiente externo, se ajusten automáticamente para el desempeño óptimo en cada estación de operación
  • Dividir un objeto en elementos que puedan cambiar de posición relativa entre sí
  • Si un objeto es inmóvil, hacerlo móvil o intercambiable
  1. ACCIÓN PARCIAL O SOBREPASADA
  • Si es difícil obtener el 100% del efecto deseado, ejecutar algo de más o algo de menos para simplificar el problema
  1. MOVER A UNA NUEVA DIMENSIÓN
  • Eliminar los problemas para mover un objeto sobre una línea mediante movimientos en dos dimensiones (a lo largo de un plano) Similarmente, los problemas para mover un objeto en un plano desaparecen si el objeto puede ser cambiado para permitir un espacio tridimensional
  • Utilizar un ensamblaje de objetos en capas múltiples en lugar de una simple
  • Inclinar el objeto o darle la vuelta a “su posición”
  • Proyectar imágenes en áreas cercanas o en el anverso del objeto
  1. VIBRACIÓN MECÁNICA
  • Poner un objeto a oscilar
  • Si la oscilación existe, incrementar su frecuencia, aun hasta la ultrasónica
  • Utilizar la frecuencia de resonancia
  • En lugar de vibraciones mecánicas, utilizar piezovibradores
  • Utilizar vibraciones ultrasónicas en conjunción con un campo electromagnético
  1. ACCIÓN PERIÓDICA
  • Reemplazar una acción continua con una periódica, o un impulso
  • Si una acción es periódica, cambiar su frecuencia
  • Utilizar pausas entre impulsos para dar cabida a otras acciones
  1. CONTINUIDAD DE UNA ACCIÓN ÚTIL
  • Realizar una acción sin descanso (todas las partes del sistema deben funcionar de manera continua a su capacidad máxima)
  • Eliminar tiempos ociosos y movimientos intermedios
  1. ALTA VELOCIDAD
  • Ejecutar operaciones que entrañen peligro o efectos dañinos a muy alta velocidad
  1. CONVERTR UN DAÑO EN BENEFICIO
  • Utilizar factores o efectos dañinos de un ambiente para obtener efectos positivos
  • Eliminar un factor dañino agregándolo a otro factor peligroso
  • Incrementar la cantidad de acciones peligrosas hasta que dejen de serlo
  1. RETROALIMENTACIÓN
  • Introduzca retroalimentación
  • Si ya existe retroalimentación, incrementar su escala y magnitud, o revertirla
  1. MEDIADOR
  • Utilizar un objeto intermediario para transferir o llevar a cabo una acción
  • Conectar temporalmente un objeto a otro que sea fácil de remover
  1. AUTOSERVICIO
  • Hacer que el objeto tenga su propio servicio y ejecute operaciones de ajuste y reparación suplementarias
  • Hacer uso de desperdicios de material y energía
  1. COPIADO
  • Utilizar una copia simple y poco costosa en lugar de un objeto complejo, costoso, frágil o inconveniente de operar
  • Reemplazar un elemento o un sistema por una copia óptica, una imagen. Se puede escalar la imagen (reducirla o aumentarla)
  • Si se usan copias ópticas visibles, reemplazarlas con copias infrarrojas o ultravioletas
  1. OBJETO BARATO DE VIDA CORTA EN VEZ DE UNO CARO Y DURABLE
  • Reemplazar un objeto costoso por una colección de algunos baratos, comprometiendo otras propiedades (longevidad, por ejemplo)
  1. REEMPLAZO DE SISTEMAS MECÁNICOS
  • Reemplazo del sistema mecánico por uno óptico, acústico u odorífero
  • Utilizar un campo electromagnético, eléctrico o magnético para una interacción con el objeto
  • Reemplazar campos: estacionarios con móviles, fijos con periódicos, de aleatorios a estructurados
  • Utilizar un campo en conjunción con partículas ferromagnéticas
  1. USO DE GASES O FLUIDOS
  • Reemplazar las partes sólidas de un objeto por gas o líquido: emplear aire o agua para incrementar volumen, cojinetes, diseños hidroestáticos o hidroreactivos
  1. PELÍCULAS FLEXIBLES O MEMBRANAS DELGADAS
  • Reemplazar las construcciones habituales con membranas flexibles y/o películas delgadas
  • Aislar un objeto del ambiente externo con películas delgadas y/o membranas finas
  1. MATERIALES POROSOS
  • Hacer un objeto poroso o utilizar elementos porosos adicionales (insertos, cubiertas, etc.)
  • Si un objeto ya es poroso, llenar sus poros con alguna sustancia
  1. CAMBIO DE COLOR
  • Cambiar el color de un objeto o sus alrededores
  • Cambiar el grado de traslucidez de un objeto o sus alrededores
  • Utilizar aditivos con color para observar objetos o procesos que son difíciles de ver
  • Si los aditivos ya se utilizan, emplear trazadores luminiscentes
  1. HOMOGENEIDAD
  • Hacer que los objetos interactúen con un objeto primario hecho del mismo material o algún material de similar comportamiento
  1. RECHAZO Y REGENERACIÓN DE PARTES
  • Rechazar o modificar un elemento de un objeto después de que ha completado su función o se haga inútil (descartar, disolver o evaporar)
  • Restaurar completamente cualquier parte usada de un objeto
  1. CAMBIO DE PARÁMETROS
  • Cambiar un estado de un objeto, densidad, grado de flexibilidad, temperatura, presión, etc.
  1. TRANSICIÓN DE FASE
  • Implementar un efecto desarrollado durante el cambio de fase de una sustancia. Por ejemplo, durante el cambio de volumen, durante la liberación o absorción de calor
  1. EXPANSIÓN TÉRMICA
  • Utilizar la expansión o contracción de un material por gradientes térmicos
  • Utilizar varios materiales con diferentes coeficientes de expansión térmica
  1. USO DE OXIDANTES FUERTES
  • Reemplazar aire normal con aire enriquecido
  • Reemplazar aire enriquecido con oxígeno
  • Tratar el aire o el oxígeno con radiaciones ionizantes
  • Usar oxígeno ionizado
  1. MEDIO AMBIENTE INERTE
  • Reemplazar el ambiente normal con uno inerte
  1. MATERIALES COMPUESTOS
  • Reemplace materiales homogéneos con materiales compuestos

Matriz de Contradicciones

Proporciona un acceso sistemático a los principios de inventiva más utilizados para resolver un tipo específico de contradicción técnica. En la Matriz de Contradicciones, el tipo específico de contradicción se selecciona por medio de los parámetros de ingeniería predefinidos. La matriz, en su versión original, presenta 39 características del sistema en pares contradictorios, de esta forma en la columna de la izquierda se encuentran los aspectos positivos de la contradicción, y en la fila superior los aspectos negativos. En la intersección entre un aspecto negativo y uno positivo se encuentra un juego de principios inventivos asociados que permiten resolver la contradicción. No todos los pares contradictorios tienen un juego de principios inventivos asociados.

La matriz original fue desarrollada por G. Altshuller (conocida como “Matriz de Altshuller”) y posteriormente actualizada por otros desarrolladores de TRIZ. Las revisiones y modificaciones  posteriores de la matriz original son generalmente conocidas como “Matriz de Contradicciones”.

Matriz de Contradicciones

Modelo Sustancia-Campo (Su-Field)

Es una modelización de un sistema técnico mínimo que consta de dos componentes formados por sustancias (Su) y campos (Field) que proporcionan interacción entre los componentes “sustancias”. Las sustancias pueden ser moléculas, agua, gas, arena, un equipo, una pluma, un coche, un perro, ruedas, etc.; por otra parte, los campos pueden ser magnéticos, eléctricos, mecánicos, químicos, térmicos, nucleares, acústicos, etc.

El mínimo modelo Su-Field completo se presenta gráficamente como un triángulo con nodos simbólicos que representan dos sustancias y un campo, y líneas entre los nodos que representan interacciones entre los componentes. Cualquier sistema técnico puede considerarse ya sea como una sola o como una red de Su-Fields. Un tipo especial de Su-Field se conoce como “Su-Field de Medición” que puede incluir sólo un componente “sustancia”.

Estándar de Inventiva

Es un método de resolución de problemas que propone una regla para transformar un Su-Field dado y conseguir el resultado requerido. La descripción de la regla consta de dos partes: su parte izquierda presenta un Su-Field existente que tiene que ser mejorado (un modelo genérico de un problema) y su parte derecha presenta una Su-Field que implementa dicha mejora (un modelo genérico de una solución).

A partir de la definición anterior se han desarrollado conjuntos de Estándares de Inventiva que en su vertiente clásica llegan a 76, clasificados en 5 clases: síntesis y descomposición de sistemas, evolución de sistemas, transición a supersistemas y micronivel, síntesis de sistemas de medición y detección, ayudantes.

Catálogo de Efectos

Base de datos de los efectos científicos de una disciplina determinada en la que los efectos son estructurados y categorizados de acuerdo a funciones técnicas genéricas que pueden ser obtenidas sobre la base de efectos científicos específicos.

En cada Catálogo, los efectos que pueden ofrecer una función técnica genérica se asocian a diferentes grupos. Se conocen los siguientes Catálogos de Efectos Científicos: 1) Catalogo de Efectos Físicos, 2) Catálogo de Efectos Químicos, 3) Catálogo de los Efectos Geométricos, 4) Catálogo de Efectos Biológicos.

Leyes de Evolución de los Sistemas Técnicos

Termino original y todavía en uso acuñado por el fundador de TRIZ G. Altshuller para presentar un número de patrones genéricos comunes, tendencias y líneas que rigen la evolución de todos los sistemas técnicos. Más tarde el término comenzó a ser sustituido por “Tendencias de Evolución de los Sistemas Técnicos”, debido a la falta de prueba estadística exacta de que las leyes de evolución de los sistemas técnicos son válidas para todos los sistemas técnicos, bajo ciertas circunstancias sin excepción.

ARIZ

Es la herramienta analítica central de TRIZ (ARIZ, acrónimo ruso de Algoritmo para la Resolución de Problemas de Inventiva). Se fundamenta en una secuencia de procedimientos lógicos para analizar una situación o problema inicial poco o mal definido y transformarlo en un contradicción técnica distinta.

La definición de la contradicción técnica conduce a la formulación de una contradicción física cuya eliminación se realiza con la ayuda de los principios de separación, y por medio de la utilización máxima de los recursos del sistema que se está analizando. En ARIZ se emplean los conceptos y métodos fundamentales de TRIZ,  tales como sistema técnico ideal (sistema ideal), contradicción técnica, contradicción física, análisis de Su-Field, Estándares Inventivos y las Leyes de Evolución de los Sistemas Técnicos.

La técnica incluye una serie de operadores psicológicos y sistémicos para apoyar sus procedimientos.

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