EVOLUCIÓN DE SISTEMAS - Lección 10

шаблоны сайтов
joomla

El TRIZ clásico enuncia que los sistemas técnicos evolucionan en modelos previsibles. Como parte de TRIZ, el módulo de evolución de sistemas busca soluciones posibles para problemas tecnológicos. También explora las tendencias evolutivas posibles para un sistema desarrollado o producto. Estas tendencias están basadas en un pronóstico de las vías en las que los sistemas tecnológicos se han desarrollado históricamente.

Las investigaciones en los modelos de evolución de sistemas técnicos fueron dirigidas por G. Altshuller y sus colaboradores, comenzando principios de los años 70. Estas exploraciones estaban basadas en el repaso de una cantidad masiva de información de patentes y ciertas leyes naturales generales, expresamente leyes de la dialéctica. Fueron descubiertos ocho modelos evolución que ayudan a los ingenieros a predecir lo que serán las mejoras más probables que pueden realizarse a un producto desarrollado. A continuación se presentan estos modelos de  evolución:

 
A veces en la literatura inventiva estos modelos son llamados “líneas” o “tendencias” de  evolución. Altshuller llamó estas tendencias “leyes” y las clasificó en tres grupos, que fueron llamados: “estáticos” (tendencias 1-3), “cinemáticos” (4-6a) y “dinámicos” (7,8). Las tendencias estáticas describen el período de nacimiento y formación del sistema técnico; las tendencias cinemáticas definen el período de crecimiento y florecimiento del sistema; las tendencias dinámicas están relacionadas con el período de desarrollo de la conclusión del sistema y la transición a un nuevo sistema. Altshuller publicó esta lista en 1979 y la tendencia de dinamización fue incluida más tarde, en 1986.
(Nota del traductor: Algunos autores consideran a estos enunciados como tendencias evolución que proporcionan vías de “posibilidades” de futuros desarrollos, y no como unas “leyes de evolución”)

Básicamente, los sistemas técnicos siguen estas tendencias generales. Desde el sistema inicial a las mejoras múltiples, el sistema siempre evoluciona hacia la Idealidad hasta el agotamiento de la tecnología existente y de los recursos de sistema. Las tendencias se utilizan como  herramienta de pronóstico y análisis de fallos para el desarrollo y evolución del sistema técnico.
 
¿Cómo utilizar los modelos previsibles en la práctica? Los modelos tienen extensas formas de desarrollar futuros sistemas eficaces. Aquí están sólo dos pasos sencillos para utilizar los modelos de evolución:

 
El modo más simple de proceder es examinar cada uno de los patrones tratando de aplicar cada uno de ellos o sus combinaciones a la solución de un problema concreto.
 
Hemos considerado ya la aplicación del modelo de evolución de sistema Idealidad, por los diferentes ejemplos de la lección 5. Por lo tanto, exploraremos más detalladamente la aplicación de otros modelos de la evolución, expresamente: Dinamización y Transición de Macro a Micronivel.

DINAMIZACIÓN

Consideraremos un ejemplo simple de evolución de artículos de calzado deportivo por el modelo Dinamización. Según este modelo, los sistemas técnicos, por regla general, comienzan el desarrollo por una estructura monolítica que evoluciona a través de varias etapas consecutivas en la dirección: Estructura Monolítica - Estructura articulada - Estructura Completamente Flexible - Estructura Gas o Líquida - Estructura de Campo (ver figuras).

	Los artículos de calzado más simples representaron una estructura monolítica inalterable formada de una suela sólida y una lona con cordones en la parte superior. A pesar de la simplicidad relativa de estos artículos de calzado, estos son deficientes debido a un rápido desgaste, una amortiguación mínima para los pies, carecer de cualquier sentido estético y ser inadecuado otras actividades diferentes del deporte. Además, se requerían calzados diferentes para diferentes actividades de deporte. Por ejemplo, para el footing, el calzado debería ser ligero y resistente pero para el fútbol los zapatos deberían ser relativamente compactos y diseñados con buena tracción para campos de hierba.
	En la siguiente etapa de evolución la estructura monolítica se transforma a una estructura que tiene una o varias conexiones móviles entre sus componentes. El ejemplo de este desarrollo puede ser el de los artículos de calzado de la compañía Marshmallow Skin. Estos artículos de calzado “intercambiables” consisten en una suela y cuatro partes superiores de diferente color, qué están conectados a una suela con la ayuda de la cremallera. La compañía expone que un par de sus zapatos es como tener cuatro pares de zapatos. Así, si nos resulta molesto el color naranja, puede cambiarse sencillamente a azul, amarillo o violeta. Al principio, estos zapatos fueron desarrollados para muchachas jóvenes, pero ahora este calzado también es muy popular entre mujeres adultas. Por lo tanto, la compañía aumentó las ventas de zapatos de tamaño más grande. Gracias a esta estructura articulada, este producto tiene una amplia variedad de diseños y funciones.
	Evolucionando aún más, el sistema se transforma de una estructura articulada en dirección de una estructura completamente flexible. Los zapatos de niños “Max the Worm” son otro ejemplo para la explicación del modelo dinamizacion. Estos zapatos diseñados por el fabricante de ropa deportiva, K2 Munich, están siendo probados por compradores alemanes preocupados por del coste. Empujando el botón plateado, el panel tipo  acordeón (pequeño acordeón hexagonal) puede alargarse entre el dedo del pie y talón para acomodar los pies de los niños que crecen rápidamente y aliviar a los frustrados padres que quieren evitar comprar a sus niños innumerables nuevos pares de zapatos. Una portavoz de K2, una firma americana, dijo que este producto se había dirigido a Alemania debido a que el penetrante ojo de los compradores ha sido afilado por preocupaciones económicas que instan a pensar dos veces antes de abrir sus carteras. Este nuevo aspecto de flexibilidad adicional permite a un nuevo consumidor la capacidad de cambiar rápidamente el tamaño de zapatos para los niños en crecimiento.
	En la siguiente etapa de la evolución los zapatos de deporte se inflan con aire comprimido. Los años 70 vieron el desarrollo del etileno acetato de vinilo de (EVA) - una sustancia con millones de diminutas burbujas de aire que proporciona amortiguación y absorbe el choque. Fue considerado el mayor avance en la tecnología de artículos de calzado y todavía hoy es extensamente utilizado. Probablemente el sistema más famoso de amortiguación viene de las inteligentes mentes de Nike, que desarrolló el popular Nike Air, con una suela amortiguada por aire. Introducido en 1979, el “Nike Air” era una de las primeras zapatillas deportivas en  incorporar burbujas de aire en el talón del zapato. Otro elegante ejemplo para esta etapa de evolución los zapatos es Airware del doctor Martens. En 1945, doctor Martens se lesionó su pie en un accidente de esquí en los Alpes bávaros. Para facilitar su caminar durante el proceso de curación, diseñó un zapato con una suela amortiguada por aire. Utilizando viejos neumáticos de goma, construyó una suela que atrapaba el aire dentro de un compartimiento cerrado. Al principio muchos fabricantes rechazaron el concepto de una suela amortiguada por aire como un ardid temporal. Sin embargo una compañía inglesa poco conocida, R. Griggs Group, decidió adoptar la idea. Ahora los zapatos de doctor Martens son los clásicos. Hay que tener en cuenta que esta compañía comenzó a utilizar una suela amortiguada por aire no sólo en artículos de calzado deportivo, sino también en zapatos convencionales. La aplicación del aire comprimido dentro de la estructura de zapato es una etapa típica de Dinamización. Esto dio al consumidor un excelente efecto de suavidad y comodidad. El uso de estos artículos de calzado proporciona mayor comodidad y menor fatiga durante largos períodos de utilización.
	La etapa final de dinamización como evolución de un sistema es la aplicación de diferentes campos físicos en la estructura.   Aquí están dos ejemplos diferentes para la explicación de esta etapa de evolución de artículos de calzado. La compañía Adidas presentó primero esta innovación en sus zapatillas de footing con ordenador digital incorporado, capaz de cambiar dinámicamente la rigidez de la suela según las condiciones del momento y las preferencias del corredor. Los zapatos de deporte fueron desarrollados en la subdivisión americana de Adidas durante tres años en una estricta atmósfera de privacidad. El nuevo modelo recibió un título muy simple: “Adidas 1”. El sistema de control asistido por ordenador regula el nivel de amortiguado de la suela en cada paso y define un grado de su deformación. El sensor localizado bajo el talón mide la distancia entre la parte superior e inferior. En un segundo, el sensor hace más de 1000 medidas dentro de 0.1 mm. Todos los datos son calculados por un microprocesador que es capaz de ejecutar de 5 millones de cálculos por segundo. Por medio de un dispositivo mecánico, el amortiguado dinámico se ajusta constantemente.   Otro artículos de calzado electrónicos similar, “Verb For Shoe” fue presentado por la compañía VectraSense Technologies. Estos artículos de calzado adaptables, mostrados en la imagen, son capaces de reconocer el estilo de andar o correr y almacenar las preferencias. La aplicación de un campo de control eléctrico dentro de la estructura de artículos de calzado es un ejemplo de una etapa Dinamización por un “campo”, de que satisfizo nuevas y complicadas exigencias de consumidor. Hizo posible desarrollar zapatos inteligentes y auto-adaptados para exigencias variantes.

TRANSICIÓN DE MACRO A MICRO NIVEL

Otro modelo TRIZ de la evolución de sistemas de la cual hablaremos detalladamente dentro del marco de esta lección es la “Transición de Macro al Micro Nivel”. Consideraremos el desarrollo de herramientas para la limpieza dental por este modelo. Según esta tendencia, la evolución del sistema técnico comienza con una estructura simple que evoluciona en varias etapas previsibles: Singular - Segmentado - Líquido o Polvo - Gas o Plasma - Campo (ver figuras).

	Un instrumento ordinario moderno para el cuidado oral es el cepillo de dientes. El cepillo habitual tiene el apodo para la mano y cuenta con unas cerdas para limpiar dientes y encías. Esta estructura de cepillo es adecuada para limpiar los dientes, sin embargo, esta no es la mejor. Por lo tanto muchos inventores trataron de desarrollar mejores instrumentos para la limpieza de dientes y encías. Observaremos el desarrollo de las cerdas sólo a través del patrón de evolución TRIZ de transición de macro a micronivel. De acuerdo con este patrón, la primera transformación es la transición de una estructura simple a una segmentada. Por lo tanto, la primera idea que viene a la mente es dividir las cerdas del cepillo en varias partes.
	Esta transformación se realizó en el cepillo de dientes mostrado en la imagen de la izquierda. Este cepillo ha probado ser más eficaz que los cepillos de dientes estándares en la batalla contra la placa y para reducir afecciones de encías al alcanzar áreas difíciles, y la zona interior de encía. Presenta un avanzado diseño de tres lados que rodea los dientes y realmente coloca las cerdas en el ángulo de 45 grado recomendado profesionalmente. Hay una ventaja adicional – el innovador rascador para la lengua es una herramienta eficaz en la eliminación del mal aliento. Además, el atractivo de esta clase del cepillo de dientes no se limitada a adultos; el cepillo de dientes de niños habilita a los jóvenes a cepillarse correctamente sin esfuerzo o siguiendo la dirección de los padres. También, para pacientes con ortodoncia, es una buena herramienta para alcanzar dientes obstaculizados por el aparato de ortodoncia.
	Veamos lo que pasa a las cerdas del cepillo de dientes en la siguiente transformación de la herramienta de una estructura segmentada a una líquida. Deberíamos ser capaces de predecir que el cepillo de dientes se transformará en un “cepillo líquido”. El Water Pik es tal cepillo, donde el agua a chorro se utiliza para alcanzar entre los dientes y la zona inferior de la encía para  eliminar residuos, placa y bacterias que causan afecciones de encías y gingivitis. Es rápido y fácil de usar, puede aplicarse con nuestro enjuague bucal favorito y deja la boca limpia y fresca. La combinación de presión de agua y pulsación reduce gingivitis, previene afecciones de encías, elimina bacterias superiores, masajea y estimula las encías, y es seguro para todo el trabajo dental. Tengamos en cuenta que el reemplazo del elemento de operación de sólido a líquido permite que el sistema reciba algunas cualidades nuevas y mejoradas para el consumidor
	La transición de herramienta líquida a un instrumento de plasma o de campo estructurado es la transformación de más alta tecnología. Hay que tener en cuenta que todo desarrollo en esta etapa requiere conocimiento y experiencia especializada. Actualmente muchas compañías proponen herramientas de cuidado oral con aplicación de fenómenos de alta tecnología. Consideraremos sólo algunos de ellos. La primera herramienta, a menudo denominada cepillo de dientes iónico, se denomina Soladey-2. Esta nueva herramienta utiliza la reacción electroquímica del dióxido de titanio con la luz (recordemos el cristal de ventana autolimpiable de la lección 5). Cuando se expone a cualquier fuente de la luz (una luz fluorescente del cuarto de baño, una bombilla, o luz del sol), el extremo de titanio fotosensible dentro del Soladey-2 convierte la luz en electrones cargados negativamente (iones). El instrumento libera estos iones, que se mezclan con nuestra saliva para atraer iones positivos (de hidrógeno) del ácido en la placa dental. El ácido es neutralizado y entonces la placa se desintegra ¡un acercamiento científico a una boca más limpia y más sana! No se requiere pasta de dientes ya que el agua (saliva) es el componente que actúa ¡ahora la higiene oral se hace no sólo natural, sino también muy económica! Para aquellos que se resisten a dejar la pasta de dientes, utilizan sólo una cantidad muy pequeña. Según estudios clínicos, el Soladey-2 puede parar la concentración de placa. Trabajando junto con la saliva, el cepillo controla y reduce las bacterias responsables de la placa.
	Aquí está otro cepillo de dientes con un campo estructurado, Ultrasonex, que aplica un campo ultrasónico con una frecuencia dual. Esta herramienta eléctrica recargable elimina placa y manchas, reducen encías sangrantes con la ayuda de la acción ultrasónica y pueden utilizarse por adultos y niños. El cepillo fue inventado y patentado en EE. UU por doctor R. Bock a mitad de los 90 y se presentó en la feria internacional DentalExpo-2002.   El aspecto distintivo del sistema de limpieza ultrasónico es que al someter la placa a las ondas ultrasónicas de 1.6 MHz del cepillo Ultrasonex, se rompen las uniones bacterianas, haciéndolas ineficaces. Además, el ultrasonido inhibe la capacidad de las bacterias de adherirse a la superficie esmaltada de los dientes. Podemos ver que durante el desarrollo del cepillo de dientes ocurre la transición de macro a micro estructura de las cerdas del cepillo. Esta estructura se transforma de un sistema de cerdas simple a diferentes sistemas de campo estructurado y sus combinaciones. Gracias a la aplicación de estas nuevas estructuras, se satisfacen nuevas exigencias de consumidor.

Los modelos de la evolución de sistemas son un instrumento muy eficiente y simple para la actividad práctica y creativa de ingeniería. Sobre todo cuando la aplicación eficiente de las herramientas de patrones se utiliza para avaluar la condición actual de un producto específico y, seguramente, para la predicción del desarrollo adicional de este producto. El patrón de aumento de idealidad del sistema permanece como concepto básico en este trabajo.

Tengamos en cuenta que el uso de los patrones de evolución de sistemas no es obligatorio, aunque si recomendable. Esto significa que tomado por separado, un sistema técnico no evoluciona necesariamente en el orden o etapas indicadas por los patrones. A veces el sistema salta una etapa del patrón de evolución o incluso al contrario, el sistema en desarrollo comienza a evolucionar en el sentido contrario, por ejemplo de la estructura móvil a una monolítica. Diríamos que esto es una excepción a la regla. Tengamos en cuenta también que en el aumento del nivel tecnológico de la evolución de un sistema, el fenómeno físico es el camino más poderoso para este fin y la estructura del sistema se vuelve más robusta.
 
Hemos de indicar que hemos estado hablando del punto de vista del “TRIZ clásico” puro de las Tendencias Evolutivas tal como fueron definidas por G. Altshuller. En los 20 años pasados, hubo algunas modificaciones a esta lista. Adicionalmente, las perspectivas más actuales de este material pueden encontrarse en la literatura TRIZ.

Durante el proceso de evolución, un sistema técnico, por regla general, se desarrolla en varias direcciones simultáneamente, por ejemplo, el cepillo de dientes evoluciona en la transición al micronivel descrita y también en dirección de la dinamización. Una de las herramientas eficaces para el desarrollo de la transición del macro al micronivel es el método de “Modelado con Pequeños Seres Inteligentes”. Hablaremos de este y otros métodos para vencer la inercia psicológica o mental durante el proceso de resolución de problemas en la siguiente lección.

RESUMEN

Los sistemas técnicos son desarrollados según modelos previsibles de evolución. En TRIZ, fueron descubiertos más de ocho patrones de evolución de sistemas técnicos. El material fuente para la detección de estos patrones eran los fondos de patentes con millones de invenciones. El conocimiento y habilidad para aplicar estos patrones evolutivos permiten el desarrollo lógico de nuevos sistemas hacia un nivel innovador puntual y eficazmente.

TRABAJO PRÁCTICO

Prueba. ¿Qué patrón de la evolución de sistemas TRIZ se utiliza en el proceso de solución del problema descrito? 

PROBLEMA. El invierno se termina pero deberíamos estar listos para la siguiente estación. Esto es la situación realmente desagradable cuando tenemos que salir con tiempo frío. A veces no podemos andar por  aceras que están heladas. ¿Qué hacer? SOLUCIÓN. Éstos "Zapatos para caminar en hielo" se parecen a cadenas de  neumático, rápidamente cambiables para los zapatos! Cuatro pequeños puntos de acero inoxidable se unen a una tira de goma vulcanizada ajustable que se coloca en cada zapato. Cuando andamos por hielo y nieve, los puntos se "entierran" para proporcionar una tracción extra.

PROBLEMA. Los prácticos guantes de lana son realmente buenos para nuestras manos en invierno. Pero en la calle muy a menudo tenemos que trabajar con teclas, recoger el cambio, y abrochar nuestro abrigo. Quitar los guantes cada vez no es provechoso para nosotros. ¿Qué podríamos proponer para solucionar este problema después de esta lección? SOLUCIÓN. Estos guantes convertibles tienen un final de manopla que se quita hacia  atrás para liberar los dedos. De este modo,  se puede trabajar con teclas, recoger el cambio, y abrochar el abrigo sin quitar los guantes. Diseñado para un máximo calor y protección, los guantes de lana protegen cómodamente las manos incluso en  tiempo muy frio.

“TRES PROBLEMAS DOMÉSTICOS PARA APLICACIÓN DE LOS PATRONES DE EVOLUCIÓN DE SISTEMAS TRIZ”
	“Problema del cuchillo” A fin de cortar el queso con rebanadas delgadas y exactas utilizamos un cuchillo tradicional. Sin embargo si el queso es delicado y suave y nos gustaría conseguir rebanadas sin dañar su frágil textura, lo que no es una situación fácil. El mismo problema aparece cuando queremos cortar exactas rebanadas delgadas de verduras cocinadas para ensalada o vinagreta. De este modo, tenemos que utilizar otra cosa que un cuchillo tradicional. Una de las soluciones posibles para el cortador puede desarrollarse con el modelo de dinamización. ¿Se tiene alguna idea después de esta lección?
	“Problema del espejo retrovisor del coche” Lamentablemente el espejo retrovisor ordinario de un coche no puede darnos la vista plena del tráfico exterior, hay puntos ciegos. ¿Cómo evitar peligrosos accidentes causados por puntos ciegos? ¡¡Seguramente, es posible girar su cabeza y mirada al punto ciego pero no tenemos el tiempo y es peligroso con el tráfico intenso!! ¿Podría proponerse una solución sencilla para este problema utilizando algunos modelos de evolución de sistemas?
	“Problema de los roedores terrestres” El cuidado de jardines y céspedes sin destructivos roedores terrestres es un gran problema grande en casas de campo. Los topos, las musarañas, las ardillas terrestres y otros roedores terrestres son invitados frecuentes e indeseables para algunos patios. Estos tienen una vista pobre, pero la naturaleza les ha dado un sentido del odio muy agudo. ¿Tal vez podemos utilizar estos aspectos y proponer algunas ideas para solucionar este problema con la utilización de herramientas mediante un campo estructurado? Pensemos en esto con la aplicación de nuestro conocimiento después de esta lección.