El Radar de Evolución Potencial
Como ocurre en otras partes es común que la gente no haya oído hablar de TRIZ. Hablaremos de una de las herramientas de TRIZ que son las leyes evolutivas de los productos.
Cuando lleguemos a los patrones de la evolución tecnológica veremos la Dinamizacion pero antes hagamos una introducción a TRIZ.
TRIZ es la innovación sistemática, y es el acrónimo en ruso de "Teorija Rezbenija Izobretatelskib Zadach" o dicho en castellano la Teoría de Resolución Innovativa de Problemas.
Esto nació en Rusia en los años 40 al final de la 2a Guerra Mundial de la mano de Genrich Altshuller. Se conserva la denominación TRIZ porque empezó desde 1995 a ser reconocida bastante extensamente con estas siglas.
En los Estados Unidos y Europa, se empieza a hablar de Innovación Sistemática, terminología que resulta más atractiva desde el Marketing, pero recién a partir del 2000.
Aclaremos que las palabras: Problema, Creatividad, Invención e Innovación, están relacionadas pero tienen significados muy distintos.
Un problema para TRIZ es cuando se plantean una ó varias contradicciones en un proceso, mientras que crear es pensar algo nuevo, innovar es fabricar lo pensado e inventar es superar ampliamente todo lo conocido a lo pensado.
Intuitivamente sabemos lo que es un problema, se presenta fundamentalmente cuando se encuentran contradicciones, pero entonces, ¿cuál es la solución? Por lo general el objetivo del problema es el estado que deseamos alcanzar.
Altshuller clasificó los problemas en rutinarios y problemas inventivos. Estos últimos son aquellos cuya solución no es obvia y obliga a "investigar y pensar" al que lo intenta resolver. TRIZ es de aplicación eficiente para este tipo de problemas.
Por el contrario, los problemas rutinarios, se resuelven fácilmente con soluciones rutinarias y no dan lugar a la innovación.
Una invención no es sino el hallazgo de una solución creativa a un problema dado. Es importante destacar que sin problema no hay invención, puesto que no se puede hallar nada si no se está buscando.
A veces sin embargo se encuentra algo diferente a lo que se estaba buscando, y encontramos una solución novedosa a otro problema diferente.
Pero hasta ese momento la invención no deja de ser una idea. Solamente cuando esta idea se hace realidad a través de su implantación y aceptación a nivel masivo se consigue una innovación.
TRIZ es entonces una metodología de resolución de problemas, análisis y evolución de productos derivada del estudio de miles de patentes de uso mundial.
TRIZ en un principio sólo se ocupó de invenciones pero luego se ocupa de invenciones realizables que más tarde son innovaciones, sean radicales ó disruptivas.
Altshuller nació en Rusia en1926 y ya hizo su primera invención a los 14 años. Siempre estuvo apasionado por los inventos y desde pequeño empezó a crear su pequeña base de datos sobre invenciones.
Tras obtener el título de ingeniero mecánico naval, trabajó en la oficina de patentes de la marina rusa. Su trabajo consistía en ayudar a los ingenieros de la marina a resolver problemas técnicos buscando soluciones en la enorme base de datos de patentes.
Es necesario constatar que la URSS y luego también en Japón, disponían de bases de datos de patentes más grandes del mundo en 1955 y era común que investigaran y copiaran diseños de los países occidentales. Se estima en mas de 16 millones de patentes mundiales acopiadas en la URSS en 1960.
A partir de su trabajo de investigación nacen las primeras premisas del TRIZ en 1965.
Publicó unos catorce libros técnicos y trabajó como escritor de seis libros de ciencia-ficción para poder sobrevivir, bajo el sobrenombre de Henry Altov. Sus libros técnicos recién se tradujeron al inglés en 1992, y desde 1994 se populariza en Japón, EEUU y Europa.
Altshuller analizo patentes, las clasifico y después estudio un método para ayudar a resolver problemas a los ingenieros de la marina rusa.
De aproximadamente unos dos millones de patentes eligió sólo unas 40 mil, no se sabe la cantidad exacta, que consideró verdaderamente inventivas.
Altshuller se hacía la siguiente pregunta: ¿Por qué algunas personas inventan y otras no?
En un principio pensaba que era algo psicológico, pero más tarde enfocó el tema de un modo científico. Él estaba convencido de que los inventores seguían un método aunque fuese de una manera intuitiva. Y se dio cuenta que la mayoría de los problemas a los que nos enfrentamos ya han sido resueltos con anterioridad en otra disciplina.
Analizar continuamente todas las patentes ayuda a encontrar soluciones a nuestros problemas, pero resulta tedioso, impráctico y requiere de una ardua tarea de investigación.
Hoy buscar patentes similares a problema que se analiza, es aún más difícil y además no sirven de mucho puesto que a mayoría de estas patentes están protegidas.
Esta es la razón que una buena parte de los desarrollos TRIZ sea confidenciales y protegidos por patentes.
Volviendo al tema de las contradicciones y su resolución por TRIZ hoy sabemos que la eliminación de contradicciones sin aceptar compromisos ó soluciones intermedias, es una de las herramientas básicas de TRIZ.
Además se definen tres tipos de contradicciones:
Administrativas : son problemas o situaciones que requieren una solución en tiempo y forma no aceptándose alternativas desventajosas.
-Se podrá incrementar la productividad de la empresa con mejor entrenamiento (positivo) pero los empleados no trabajaran mientras están entrenándose (negativo).
Técnicas : son las restricciones de problemas ingenieriles ó de diseño donde el resultado ideal final es prevenir con la solución encontrada de tener otros inconvenientes del sistema. Por lo general se tiene:
-Un contenedor puede soportar altas presiones (positivo) pero a costa de un mayor peso (negativo)
-Una computadora puede tener una pantalla con mas brillo (positivo) pero consumirá mas electricidad (negativo)
-Un avión ó un automóvil puede tomar mas velocidad (positivo) pero producirá mas ruido (negativo)
En el caso del contenedor se puede respetar al compromiso de la resistencia a mayor presión y no tener mucho peso si cambiamos de material del contenedor a aluminio ó plástico reforzado.
Físicas ó inherentes: son problemas ó situaciones donde el sistema tiene requisitos opuestos para el mismo parámetro ó atributo de diseño, por ejemplo:
-Una olla debe mantener la comida caliente (positivo) pero debe tener su parte exterior fría para prevenir de quemarse las manos
-una bicicleta debe ser grande por comodidad (positivo) pero no tanto que moleste cuando se guarda (negativo)
-el plástico será resistente (positivo) y económicas (positivo) pero también biodegradable (mayor costo negativo)
-las luminarias de la calle serán potentes (positivo) pero no ocasionarán polución lumínica (negativo)
En el caso de la bicicleta será grande pero podrá desarmarse y reducirse a dimensiones menores para su guardado.
Con este escaso conocimiento de la historia de TRIZ y de las contradicciones que causan problemas sean administrativos, técnicos o físicos, veamos como han sido resueltas en el diseño de productos de consumo diario.
Respecto de la evolución de los productos Altshuller estableció ocho patrones de evolución de los sistemas técnicos, a saber:
1. Ciclo de vida con nacimiento, adolescencia, madurez y muerte.
Ejemplo: Turbinas reemplazaron a calderas y estas reemplazaron a las velas y estas a los remos
2. Tendencia a incrementar la Idealidad.
Ejemplo: Impresoras Láser reemplazaron a chorro a tinta y estas a bolillas
3. Desarrollo desparejo de subsistemas resulta en contradicciones.
Ejemplo: las aero turbinas se desarrollaron más rápido que el diseño de alas
4. Primero ensamble las partes y luego desensamble las partes(para sacar ventajas).
Ejemplo: Corta pluma con una hoja, muchas hojas, y luego tijera, destornillador, abre latas, corta uñas, destapador de botellas, lima, llavero, etc. (Corta plumas Suiza)
5. Incremento de la complejidad seguido de simplificación con integración.
Ejemplo: panel reforzado plástico de computadora con muchos componentes integrados.
6. Transición del macro sistema al micro sistema.
Ejemplo: Vidrio blindex del vidrio plano común. Los rodamientos de diámetro chico hacen un vidrio multicapa de mayor rigidez y seguridad
7. La Tecnología incrementa el dinamismo y controlabilidad.
Ejemplo: puntero de Madera, puntero telescópico y puntero Láser, a mayor dinamismo mayor cercanía con el Ideal.
8. Decrecimiento de actividad humana e incremento de automatización
Ejemplo: Controles de los aviones, transatlánticos, plantas industriales y satélites
Todos los sistemas evolucionan, pero bajo que niveles de invención?
Veamos algunos ejemplos. De hecho, un mismo problema puede solucionarse obteniendo soluciones inventivas de niveles TRIZ diferentes. Hay tentativamente cinco niveles de invención.
Podemos mirar alrededor en nuestra casa y fijarnos en aplicaciones conocidas me gustaría comenzar por la cocina, ya que me gusta mucho cocinar.
La cocina eléctrica con superficie para cocinar por resistencia eléctrica que produce el calor, es una aplicación básica. Estas aparecieron en las casas después de las cocinas de madera y las de gas. Estas nuevas cocinas eran dispositivos avanzados al tener un nivel más alto de seguridad, no producen humos, utilizan la electricidad disponible y son más baratas. Había sólo una desventaja seria, las primeras cocinas eléctricas calentaban despacio en comparación con cocinas de gas.
Las futuras invenciones estuvieron relacionadas con la superación de esta desventaja.
| Un primer nivel de invención relacionado con la modificación de la cocina básica es la cocina "Eléctrica Rápida". Esta aplicación tenía una velocidad de calentamiento de 10 segundos para 100 grados. Esto era una mejora significativa en comparación con el elemento básico que necesitaba hasta 60 segundos. Sin embargo, no se modificó la cocina eléctrica típica calentada por un elemento de resistencia en espiral. Sólo fueron modificados los parámetros eléctricos y la forma de la espiral. | ||
| El segundo nivel de invención es la Placa "Hi Light". En este nivel, el elemento calentador es claramente modificado en comparación con el diseño inicial. Este dispositivo calentador de forma de serpiente producida de una aleación de alta resistencia. La velocidad de calentamiento a 100 grados es de 5 segundos y el calor irradiado es uniformemente proporcionado en toda el área. El nuevo elemento de calefacción es modificado tanto en forma como en material, o sea tal modificación tiene en cuenta una solución de la contradicción técnica entre los parámetros de velocidad de calentamiento y densidad de potencia. El elemento de calefacción "Rápido" consume 1 kW, el elemento High Light necesita 2 kW. | ||
| El tercer nivel de invención de cocina eléctrica es la aplicación de halógeno. La cocina eléctrica halógena proporciona el calor utilizando una espiral de alta temperatura integrado en una lámpara halógena en lámpara de gas de cuarzo. La lámpara de luz roja brillante, produce un fuerte calor. Esta cocina eléctrica y su elemento de calefacción tienen una gran energía; por lo tanto la calefacción del elemento a 100 grados se realiza en menos de dos segundos y se enfría pronto. En este dispositivo, la contradicción física para el elemento calefactor ha sido resuelta en lugar de la espiral metálica se utiliza una espiral llena de gas.. | ||
| En el cuarto nivel de invención la cocina es una aplicación de inducción. En esta aplicación, el elemento calefactor es totalmente modificado. La cocina eléctrica de Inducción es un desarrollo avanzado. Bajo el área de operación, están presentes una bobina de inducción y un potente generador eléctrico. Estos componentes crean rápidamente un campo electromagnético variable. Debido a la variación del campo electromagnético los átomos de la red cristalina de la aleación, de la que esta construida el recipiente, crea un movimiento oscilante, calentando prioritariamente el fondo del recipiente en menos de un segundo a 100 grados. El área eficaz de la inducción calienta sólo el recipiente y la bobina permanece fría. De modo que la ebullición no está asociada a la superficie del cristal. La calefacción directa permite economía tanto de tiempo como de energía eléctrica. Naturalmente, el quemador no trabajará si no hay ningún recipiente sobre él. Para aplicar una calefacción de inducción, es necesario utilizar recipientes con un fondo magnetizado fabricado con aleaciones ferromagnéticas de acero especial. | ||
| En el quinto nivel, la cocina eléctrica se modifica totalmente y se utilizan nuevos fenómenos físicos. Es un microondas, con otro principio de operación, la acción directa en la comida sin aplicación en el contenedor. Las microondas dentro del horno penetran en la comida por diferentes direcciones, calentando moléculas del agua, grasa y azúcar. El calor penetra sólo dentro de la comida. Las microondas utilizadas para cocinar pueden atravesar cristal, papel, plástico y porcelana, pero no penetrar el metal. En el estado habitual, las moléculas de comida y líquido contienen partículas negativas y positivas que giran despacio. Durante la cocina con microondas, este movimiento se acelera creando calor. El resultado final es que el calor es generado dentro de la comida. La cocina en un horno convencional se realiza por acciones moleculares, pero las microondas lo hacen más rápido, porque penetran en la comida directamente y disminuyen el tiempo de cocción total. | ||
Algunos otros ejemplos de resolución de problemas de diferente nivel inventivo se representan en la tabla para lavadora, televisor y teléfono.
Ejemplos de niveles de invención
| NIVEL 1 Diseño de compromiso | NIVEL 2 Resolución de contradicción técnica | NIVEL 3 Resolución de contradicción física | NIVEL 4 Nueva tecnología | NIVEL 5 Nuevo fenómeno | |||
Lavadora | Lavadora con Tambor Vertical | Lavadora con Tambor Horizontal | Lavadora con Doble Tambor | Lavadora Ultrasonido y Cavitación | lavadora por Campo (pronóstico) | |||
TV | TV electro-mecánica | TV de mono tubo de rayos catódicos | TV de tubo de rayos catódicos | TV LCD/LED | TV Tri-dimensional 3D y 4D | |||
Teléfono | Teléfono de mano de dos piezas | Teléfono de mano de una pieza | Máquina de teléfono y fax | Radio teléfono inalámbrico | Teléfono celular móvil acoplado con TV y música | |||
La clasificación de cinco niveles descrita ha sido aplicada a ejemplos y soluciones ya conocidos.
Esta relativamente claro como determinar qué nivel de la innovación corresponde a diferentes soluciones conocidas de aparatos domésticos.
Pero aparece otra cuestión: ¿puede esta clasificación utilizarse no sólo para la descripción de soluciones conocidas, sino también durante el proceso de desarrollo de proyectos nuevos y desconocidos?
La respuesta es sí. Siempre habrá una tendencia hacia la Idealidad y a usar Campos mas desarrollados tecnológicamente.
Veamos hacia donde puede evolucionar una pintura. Tomemos este grafico que induce alguna respuesta.
Grafico 1: Hacia donde evolucionan las pinturas del futuro?
Cual es el Campo hacia donde evolucionara una pintura ahora que han pasado desde una pintura inmóvil, a una pintura de ensamble, a una pintura flexible a una pintura fluida actual.
Hemos visto que existe ya la pintura magnética, también la pintura auto limpiante, pintura lacas anti agua, etc. pero veamos que posibles Campos existen?
Sabemos que existe una tendencia entonces desde el Campo mecánico, al térmico, al eléctrico y al Campo electromagnético. Los LEDs son una alternativa cuya tecnología de fabricación de Campo eléctrico ya esta madura.
Grafico 2: LEDs y su uso en la iluminación
¿Pero porque son mejores los LEDs que una pintura actual?
No necesita limpieza cuando se ensucia, puede cambiar de color a elección por programación incluso, no tiene mantenimiento, pero………….. y sus desventajas?
Y el consumo eléctrico, o la limitada gama de colores, costoso, no disponible comercialmente, etc. y entonces usamos el radar de Evolución Potencial para los LEDs.
La evolución de las pinturas hacia los LEDs (ligth emision diode)
Grafico 3 Evolución Potencial de LEDs
Y entonces vemos que la tecnología LEDs puede fácilmente incorporarse a la industria de las pinturas aunque la gente del ramo pinturas poco sepa de LEDs.
Entonces la misma gente de la industria de pinturas dibuja el radar de Evolución Potencial de las pinturas, a saber:
Grafico 4 Evolución Potencial de las pinturas
Entonces debemos quedarnos en la industria de las pinturas o crear soluciones que se complementen o tiendan hacia los LEDs.
Después de una sesión con el uso del Radar de Evolución Potencial la gente comienza a sentir que ahora se puede extender la vida útil de las pinturas, se puede mejor la calidad de pigmentos, pero que convendría también que investiguemos el despliegue y transición hacia la tecnología de LEDs y crear un nuevo mercado u Océano Azul.
Siempre existirán pinturas como las de uso marino anti algas que no tienen por ahora competencia cercana pero en cuanto a marquesinas, publicidades, salas infantiles, casas inteligentes y nuevos mercados aun por explorar, la tecnología de LEDs avanza rápidamente.
Autor: Oscar Isoba.
Ingeniero químico de la Universidad Nacional de La Plata. Docente en escuelas técnicas y profesor titular de la UTN de Buenos Aires, Argentina. Actualmente es jefe de proyectos de Ingeniería y Obras Industriales.
Realizó entrenamiento en el CPSI: Creative Problem Solving Institute en 1995, el ITESM de Monterrey de México en 1999 y actualmente en el Master de TRIZ.
Ha dictado seminarios sobre Innovación desde el 2004 a la fecha en Chile, Bolivia y Perú.
Actualmente reparte su tiempo entre la Consultoría de Resolución de problemas mediante TRIZ, el entrenamiento a distancia y su afición por la fotografía y viajes.
Se lo encuentra en [email protected]
Nota: Se agradece especialmente la colaboración de los ings. Souchkov y Kraev en los gráficos de Evolución Potencial y Niveles evolutivos.
Autor:
Oscar Isoba.