PROCESO DE RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS - Lección 12

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Durante la actividad práctica relacionada con aplicación y enseñanza de TRIZ, se pregunta con frecuencia a los autores sobre su experiencia en como se está utilizado TRIZ en las compañías. Muy a menudo las personas están interesadas en la cuestión de cómo aplicar TRIZ en condiciones verdaderas de producción, efectos de esta introducción, formación del personal y ejemplos concretos de aplicación. 

Esta lección está dedicada a la consideración de estas preguntas. Compartiremos nuestra experiencia en la puesta en práctica de la aplicación de TRIZ en condiciones de verdaderos proyectos para diferentes divisiones de la industria de alta tecnología (1).

Los problemas considerados son una parte del programa educativo, diseñado y puesto en práctica por los autores. Este programa tiene como objetivo la creación de una organización TRIZ viable dentro de una compañía. Por regla general, los representantes de las compañías que preguntan sobre TRIZ y su aplicación ya tienen la cierta información en esta metodología y pueden tener incluso experiencia en su utilización. Por lo tanto, nuestras conversaciones comienzan sobre como obtener conocimiento adicional y formación en ТRIZ.

1. ÁREAS DE APLICACIÓN DE TRIZ Y RUTA DEL PROCESO DE RESOLUCIÓN

Muchas preguntas están relacionadas con la aplicación de TRIZ, y en particular, como TRIZ debería dirigirse a la investigación, diseño del producto, desarrollo de tecnología, fabricación y en cuál de ellos trabaja mejor.
Podemos seleccionar seis direcciones básicas en la aplicación TRIZ que han sido identificadas en nuestra experiencia práctica y se muestran en la Fig. 1:

En condiciones de fabricación, la mejora de un producto existente soporta la parte más significativa del esfuerzo. Como aumentar la funcionalidad de un producto o como reducir quejas de clientes sobre un producto existente son siempre preocupaciones claves de los fabricantes.
En condiciones de fuerte competencia, la compañía trata de desarrollar las mejores características de nuevos productos con coste mínimo para el mercado y atraer nuevos consumidores. Uno de los componentes de esta estrategia de reducción de costes es la tecnología de fabricación. Esta dirección de aplicación de TRIZ está en la segunda posición y está relacionada con la mejora de una tecnología existente.
La tercera dirección, de la utilización más frecuente de TRIZ, es el desarrollo de nuevos productos que son básicamente una modificación más moderna de productos comerciales. Como ejemplo, una cámara de foto digital con una matriz de 5megapíxel es reemplazada por una cámara de matriz de 5 megapíxel o más. (Evolución homogénea del sistema técnico).
La siguiente dirección que más intensivamente utiliza TRIZ es la ingeniería “científica y de investigación”. Su objetivo es el desarrollo de nuevas generaciones de productos existentes. Por ejemplo, desarrollo de teléfonos celulares con una nueva característica de recibir y transmitir de vídeo en vivo. (Evolución heterogénea del sistema técnico).
Muy cerca de esta dirección está la predicción a corto y largo plazo del desarrollo de nuevos productos para el mercado. Utilizando los Patrones de Evolución descubiertos por Altshuller, se pueden predecir futuros productos de nuestro negocio y desarrollar líneas de nuevos productos.
La última dirección es el desarrollo de nuevas patentes y la superación de patentes de la competencia. En esta aplicación, las compañías utilizan TRIZ para desarrollar nuevas patentes y también poder superar patentes de otras compañías competidoras. Esto reduce los grandes honorarios que se pagarían por la compra de los derechos de licencia.
Cualquiera de las seis direcciones puede fluir en cualquiera de las 3 áreas de problema definidas por el diagrama mostrado en la Fig. 2. Esta imagen refleja una ruta del proceso de solución de problemas TRIZ que consideraremos detalladamente.

Las compañías dentro de la industria de alta tecnología utilizan TRIZ en las direcciones indicadas y con los siguientes objetivos:

Reducción de coste de fabricación

Mejora de producto/proceso

Ingeniería barata (sin investigación adicional) para resolución de problemas

Reducción de costes evitando patentes de competidores y desarrollo de nuevas patentes (“paraguas de patentes”)

Pronóstico y desarrollo de nuevos conceptos de diseño de productos existentes

Desarrollo de futuras tecnologías completamente nuevas.

Las compañías de alta tecnología tienen objetivos similares en segmentos diferentes de su negocio: semiconductores, LCD, teléfonos móviles (incluso hardware de desarrollo y software para tv sobre teléfono móvil), red de telecomunicaciones, medios digitales,  aplicaciones domésticas, I+D, etc.

Otra pregunta importante está relacionada con la integración de la utilización TRIZ para predicción tecnología o de productos de acuerdo al marketing y las necesidades de los clientes. La metodología TRIZ se está utilizando con éxito en la predicción tecnológica y de productos integrada con las necesidades de cliente por la formulación de nuevas contradicciones técnicas que incluyen exigencias del cliente. Por ejemplo, al cliente/mercado le gustaría disminuir el ruido del acondicionador de aire, pero esta exigencia conduce a la complicación del diseño. Utilizando TRIZ, esta contradicción puede  resolverse en los niveles técnico y físico. Técnicamente, se soluciona con la aplicación de materiales de espuma y aislamiento. Físicamente, puede resolverse por neutralización de las turbulencias de las corrientes de aire.

TRIZ se utiliza junto con otros métodos en compañías de alta tecnología. Seis Sigma es popular y quizás la herramienta de innovación principal en muchas compañías. La alta dirección ha apoyado completamente Seis Sigma y muchos ingenieros toman diferentes cursos Seis Sigma. En los tres años pasados, las personas de Seis Sigma comenzaron a entender que TRIZ puede complementar los puntos más débiles del proceso Seis Sigma. Mientras Seis Sigma es eficiente en encontrar problemas que necesitan resolución, TRIZ es muy potente para vencer contradicciones. Seis Sigma es eficiente en la determinación del factor principal del problema pero no puede contestar a “Como Resolver este problema”. Por ejemplo, las personas de Samsung expresan que Seis Sigma es pensamiento estadístico y TRIZ es pensamiento inventivo. Actualmente muchas personas reconocen la necesidad de TRIZ como complementando Seis Sigma. En 2006, ASQ, la Sociedad Americana para la Calidad era patrocinador de TRIZCON2006, la octava conferencia internacional anual del Instituto Altshuller para Estudios TRIZ.
Durante actividades prácticas en diferentes compañías de alta tecnología, los autores han estado solucionando problemas que pueden ser clasificados, utilizando lenguaje TRIZ, en tres grupos básicos: problemas de ingeniería "estándar"; problemas de ingeniería "no estándar" y los problemas de investigación y desarrollo e investigación (ver el Fig. 2).

2. ESTUDIO DE UN CASO PARA APLICACIÓN DE LA RUTA TRIZ

Describiremos el proceso de solución de problema de un caso actual estudiado y mostraremos como se utilizaría para este fin la ruta TRIZ.
El proceso de resolución del problema empieza con una entrevista con el cliente y la definición de un enunciado del problema. Típicamente, la situación que describe el cliente durante la primera entrevista tiene más de un problema. De este modo, es importante definir todos estos problemas. Después, tenemos que elegir el problema que tiene prioridad principal para el cliente. Típicamente, para esta entrevista con el cliente se utiliza un cuestionario. El cuestionario del problema proporciona información valiosa que incluye una descripción detallada de la situación de problema, el entorno de desarrollo de problema, las tentativas anteriores para solucionar este problema por el cliente con una definición de las interacciones, y conexiones entre las operaciones o los componentes tecnológicos del sistema.

Exploración de la situación problema. El cartucho de impresora (ver Fig. 3) en una impresión sin contacto en un sistema desarrollado con un mono-componente no magnético consiste en tambor orgánico foto conductor, rodillo revelador, y el hueco entre ellos. Estos componentes se colocan dentro de una carcasa de plástico. El hueco es igual a 200 m. El proceso de impresión por el método sin contacto se pone en práctica utilizando impulsos de alta tensión con mayor o menor potencial. Estos impulsos mueven partículas de tóner cargadas negativamente desde el Rodillo Revelador (DR) al Tambor Conductor Foto Orgánico (OPC) y luego parte de las partículas regresan hacia atrás. Algunas partículas (una pequeña parte) tienen una carga positiva incorrecta. Estas partículas son atraídas por el Tóner Incorrectamente Marcado (WST). Durante el proceso de impresión en el espacio cerrado entre OPC, DR, y carcasa, el tóner se dispersa. Debido a este fenómeno, las partículas de tóner se trasladan a través del hueco entre el OPC y la carcasa y salida de la hoja de papel. Esto causa un deterioro general de la calidad de impresión. El problema principal es: “¿cómo eliminar repulsión de partículas de tóner fuera de la carcasa en las hojas de papel y así mantener alta calidad del proceso de impresión?” Así, la declaración de la dirección de este proyecto era: “es necesario, con modificaciones mínimas en el cartucho de impresora, eliminar el rechazo de partículas y conservar el diseño inicial y el principio de operación del cartucho.”

Clasificación del problema. Según la ruta TRIZ (ver Fig. 2), este problema se clasificó como “mejora de un problema existente” porque está relacionado con el desarrollo de un producto mejorado. Todas las tentativas anteriores de solucionar este problema con la aplicación de herramientas TRIZ simples, incluidos Principios Inventivos y Estándares Inventivos, no dieron ningún resultado satisfactorio para el cliente. Por lo tanto, el problema fue definido como “un problema de ingeniería no estándar” como se muestra en el esquema, y fue solucionado con aplicación del ARIZ.

Formulación del Modelo del Mini Problema. A fin de desarrollar el modelo de un problema, se utilizaron las partes consolidadas del algoritmo de ARIZ. Según este acercamiento, el modelo sólo consiste en dos elementos conflictivos del sistema: producto y herramienta. La contradicción técnica entre ellos debería resolverse y la función deseada debería  proporcionarse por algún elemento-X que solucione el problema. Antes de que el mini-problema sea desarrollado, tenemos que formular la primera contradicción técnica directa y la segunda inversa. Entonces se selecciona sólo una de las contradicciones técnicas. Esta contradicción seleccionada se basa en la función del sistema deseada del cliente. Recuerde que una contradicción técnica describe el conflicto entre parámetros dentro de un sistema: la mejora de un parámetro del sistema conduce al empeoramiento de otro parámetro.
En nuestro caso específico la contradicción técnica 1: si no hay ningún hueco entre el OPC y el Rodillo Revelador (ellos están emplazados con contacto) entonces no existe tóner disperso, pero la resolución de impresión y la calidad de imagen empeoran.
La contradicción técnica 2 se formulada en oposición a la primera contradicción y se parece a lo siguiente: si hay hueco entre el OPC y el Rodillo Revelador (están emplazados sin contacto) la calidad de imagen y resolución de impresión mejora, pero las partículas de tóner se dispersan hacia el exterior en el papel, entre el OPC y la carcasa.
Entre los dos conflictos, se selecciona el segundo porque esta contradicción técnica proporciona la función primaria deseada por el cliente: obtención de la mejor resolución de impresión y calidad de imagen. Así, ahora podemos ver el par contrario, que son el hueco entre el OPC y el RD y las partículas de tóner. Note que no podemos cambiar las partículas de tóner y estas son el “producto”, pero modificaremos el hueco, esto es una futura “herramienta”.
Con el fin de solucionar este problema, deberíamos encontrar algún elemento-X (cambios en el sistema) que mantenga el hueco entre el OPC y el Rodillo Revelador/Carcasa y eliminar las partículas de tóner dispersadas hacia el exterior.

Desarrollo de la solución ideal. En esta etapa, la contradicción técnica debería  reemplazarse por una contradicción física. Una contradicción física resulta de exigencias  enfrentadas de una característica física de un solo parámetro o elemento en el sistema. La buena formulación de una contradicción física muestra por lo general el núcleo del problema y los caminos para resolver la tarea física definida y finalmente el problema entero. El paso de formular un resultado final ideal (RFI) ayuda a decidir como aumentar los factores beneficiosos y eliminar los factores perjudiciales. La comparación de las soluciones desarrolladas con el RFI manifiestan si el proceso de solución es correcto o no en la resolución de las contradicciones principales. Así, la solución ideal sirve como modelo abstracto y objetivo para futuras soluciones específicas.
Hablando sobre el desarrollo de una solución ideal para nuestro caso, comenzaremos transformando contradicción técnica seleccionada en una contradicción física. La formulación de la contradicción física debe estar relacionada sólo con un elemento en la zona de operación: en el hueco entre el OPC, DR y carcasa debería existir un flujo de aire porque este flujo está inducido por el giro del OPC y DR, y no debería existir un flujo de aire que eliminen partículas al exterior de la carcasa.
Ahora podemos formular el resultado final ideal: “el espacio entre el DR, el OPC y la carcasa (zona de operación) por sí mismo elimina las partículas de tóner dispersadas por el flujo de aire inducido durante el proceso de impresión y conserva el flujo de aire inducido para realizar la función deseada”.
Generación de conceptos de solución específicos. Durante esta etapa, el modelo abstracto de la solución ideal debería transformarse en conceptos específicos de solución. La creación de los conceptos de solución se pone en práctica aplicando los recursos listados, fenómenos científicos y principios de separación para resolver la contradicción física. En esta etapa, los recursos de sustancia-campo existentes deberían utilizarse junto con otras bases de datos de conocimiento y herramientas de TRIZ para resolver las contradicciones y para la aproximación asintótica a la solución ideal.
Durante la transición a esta etapa, “Generando soluciones específicas” con el fin de acercarnos a la solución ideal, deberíamos utilizar primero los recursos existentes. En este caso, la aplicación de electricidad se propuso primero como recurso disponible para la solución del problema.

El campo electrostático propuesto(2) se forma un en un extremo como un protector de la dispersión. Se coloca en la superficie de la carcasa como se muestra en la Fig. 4. Esta protección está localizada aguas abajo del Rodillo Revelador a la distancia predeterminada del medio fotosensible en el OPC, y se aplica un voltaje. El Regulador controla el voltaje que se aplica al protector de la dispersión así como transporta el tóner hacia atrás hasta el medio fotosensible. El escudo eléctrico curvado crea un constante campo eléctrico uniforme con una gran extensión entre OPC y la carcasa. Según la Ley de Coulomb, el campo eléctrico repelerá  las partículas de tóner cargadas con carga semejante al OPC y no les permite salir al exterior el cartucho.

Para resolver la susodicha contradicción física, se propusieron otras soluciones que utilizan otros recursos disponibles. Se sugirió utilizar la corriente de aire dirigida que elimina partículas de tóner del flujo inducido (Fig. 5). En otras palabras, la nueva corriente de aire dirigida proporciona al rodillo revelador la función de ventilador o aspiración 3. Dos ventiladores axiales están localizados en el mismo eje del revelador a ambos lados del rodillo. Durante la rotación del rodillo, los ventiladores axiales comienzan a impulsar o succionar la corriente de aire con partículas de tóner a través de un tubo de succión con una ranura. El tubo de succión está localizado en la zona entre el OPC y el DR. La ranura sirve para suministrar una distribución uniforme de la corriente de aire de succión de los ventiladores. Los ventiladores axiales mueven la corriente de aire con partículas a través de filtros y ventanas de la carcasa. Los filtros capturan las partículas dispersadas y tienen un área relativamente grande para una mínima disminución de la resistencia de la corriente de aire.

Se propuso otro concepto de solución4 para la contradicción física. Se sugirió utilizar la compensación aerodinámica de la corriente de aire inducida en el hueco entre OPC y la carcasa con  aplicación de una corriente de aire opuesta desde una turbina (ver Fig. 6). Esta turbina se localiza entre el OPC, la carcasa y el DR. Hay un pequeño hueco entre el OPC y turbina. La rotación de la turbina se realiza con la utilización del principio de recursos, con el rodillo revelador DR desde unas guías por fricción. Estas guías se localizan en el eje de rotación con la turbina. Durante la rotación la turbina crea una corriente de aire opuesta. Ya que esta corriente de aire tiene el sentido contrario al flujo inducido con partículas de tóner, se crea un nuevo flujo sumatorio. Por lo tanto, el flujo de aire de la turbina bloquea el flujo inducido con partículas. La suma de nueva corriente de aire no permite que partículas salgan por el hueco entre el OPC y la carcasa. Esta nueva corriente de aire de la turbina junto con partículas de tóner entra en la zona de reciclaje como se muestra en la Fig. 6.

Hay que destacar que el caso de estudio muestra que una contradicción técnica que puede ser transformada a varias contradicciones físicas diferentes (ver Fig. 7 y Fig. 2). A partir de aquí, cada contradicción física puede solucionarse utilizando varios fenómenos físicos con el desarrollo de diseños diferentes para el cartucho de impresión. De este modo, desarrollamos el espacio de solución (color azulado en la Fig. 7) con nuevas propuestas. Esta situación es preferible para inventor y cliente porque tienen varias opciones alternativas para la futura fabricación, con el menor coste y mejora de rendimiento del producto. También este diseño multiversión proporciona al cliente un eficaz programa de actuación para la política de patentes. Todos los diferentes métodos anti-dispersión y estructuras de cartucho han sido patentados por el cliente de forma que proporcione “una muralla de patentes” para proteger su ventaja competitiva.

RESUMEN

La estructura del proceso de resolución y la aplicación posterior de diferentes herramientas TRIZ depende de la complejidad del problema. Utilizando terminología TRIZ, se propusieron tres grupos básicos de problemas a seleccionar: "estándar", "no estándar", “investigación y desarrollo”. Se expone el lugar de cada herramienta TRIZ en la ruta del proceso de resolución TRIZ del problema. Todas estas herramientas (15 en total) y su aplicación en el proceso de resolución de problemas fueron consideradas antes en el curso. El mapa ofrecido puede recomendarse y debería ser beneficioso para los  principiantes TRIZ. La utilización de la ruta TRIZ propuesta y el algoritmo consolidado de resolución de problemas proporcionan el conocimiento de como desarrollar soluciones para el problema inicial. El caso de estudio muestra el significado de este diseño multiversión con el desarrollo de varios conceptos de solución para proporcionar opciones alternativas para la fabricación y una poderosa política de patentes.

Referencias:
1. TRIZ Activities in Samsung Electronics. Proc. International TRIZ Conference TRIZCON2004 at Seattle, 2004; Authors: Sung-Wook Kang, Jeong-Seon Kim, Valery Krasnoslobodtsev, Georgy Severinets, Jun-Young 
2. Electro-Photographic Image Forming Apparatus Having A Function For Preventing Toner For Scattering And Control Method For The Same. US Patent Application No.US2005/0053392A1; Pub.Date Mar.10.2005; Inventors: Ki-jae Do, Jeong-seon Kim, In-cheol Jeon, Valery Krasnoslobodtsev
http://v3.espacenet.com/origdoc?DB=EPODOC&IDX=US2005053392&F
3. Developing Device Used With Electrophotographic Method Forming Apparatus. US Patent Application No.US2005/0111874A1; Pub.Date Mar.26.2005; Inventors: Jeong-seon Kim, Hyun-cheol Lee, Young-wok Seo, In-cheol Jeon, Valery Krasnoslobodtsev, Dong-lyoul Shin
http://v3.espacenet.com/origdoc?DB=EPODOC&IDX=US2005111874&DOC
4. Developing Apparatus And Image Forming Equipment And Method Thereof. US Patent Application No.US2005/0095028A1; Pub.Date May 05.2005; Inventors: Hyun-cheol Lee, Jeong-seon Kim, Young-wok Seo, Valery Krasnoslobodtsev, In-cheol Jeon
http://v3.espacenet.com/origdoc?DB=EPODOC&IDX=US2005095028&DOC

TRABAJO PRÁCTICO

Prueba. ¿Qué herramientas TRIZ podrían ser utilizarse en las soluciones de los problemas descritos?

PROBLEMA El verano es un tiempo maravilloso y cómodo para conducir y viajar. Pero el inventor curioso siempre descubrirá carencias incluso en un viaje de verano a fin de eliminarlas hábilmente. La abrasadora concentración de calor en el coche aparcado es uno de ellos. Incluso las ventanas abiertas no pueden ayudar con eficacia. ¿Qué hacer?   SOLUCION La eliminación de la concentración de calor en un coche aparcado puede ser puesta en práctica con un ventilador de energía solar. Este dispositivo expulsa automáticamente el aire caliente del coche, y este no es un horno cuando volvemos. Funciona de forma automática por energía solar y no es necesaria ninguna batería. Se instala en el borde interior de la ventana antes de aparcar y cerrar con llave el vehículo. http://www.adtenterprises.com/auto-vent.html

PROBLEMA Muchos usuarios de teléfono móvil conocen el problema de que la batería esté agotada y no se tenga ningún cargador a mano. Siempre pasa el momento más inoportuno. Podríamos fácilmente proponer golpear la batería con algo sólido. Sería provechoso por  un rato. ¿Cómo conseguir soluciones más fiables y qué herramientas se aplicarían?   SOLUCION El almacenamiento USB “Cuatro en uno” sería provechoso en esta situación difícil. Este USB puede utilizarse para cargar un teléfono móvil desde el ordenador con  puerto USB o compartir la pila entre dos teléfonos móviles. También tiene una función de enlace para transmisión de datos entre un teléfono móvil y un PC u ordenador portátil.

“TRES PROBLEMAS DOMÉSTICOS PARA APLICACIÓN DE TRIZ”
	“Problema del azúcar” Este es un problema de nuestra cocina y está relacionado con la medida. A menudo mientras cocinamos tenemos que utilizar alguna cantidad exacta del azúcar (por ejemplo 100 gramos) y la bolsa de azúcar de kilo no tiene ninguna escala de medida. Si se recuerdan los estándares TRIZ se puede proponer sustituir una medida con otra (estándar 4.2.1). ¡Esto es una buena idea! ¿Pero qué tipo de medida simple y fácil se propondría en este caso? Por favor, no aconsejar que se pida una balanza al vecino, porque no está en casa.
	“Problema al serrar” A veces durante una reparación es necesario serrar una lámina metálica delgada con la ayuda de una sierra de metal. ¡Pero esto no es el trabajo sencillo que esperamos! La delgada hoja se deforma y vibra bajo la fuerza de la sierra de metal. Por lo tanto, no podemos serrar esta pieza del metal exacta y rápidamente. ¡Obviamente, para proporcionar corte liso esta hoja debería ser más dura (las tijeras no trabajan aquí y tampoco congelar, ¡no sea bromista!) y debería permanecer con la misma dureza para evitar costes. ¿Esto es una contradicción y debería hacerse algo para solucionarla…, pero qué?
	“Problema del cuello” Tenemos que preocuparnos por el aspecto de nuestra ropa, en particular durante reuniones y entrevistas importantes. Pero a veces nuestra ropa se comporta mal aun haciendo todo lo que recomienda el fabricante. ¿Por ejemplo, cómo manejar el cuello rebelde, que se encrespa en nuestras camisetas? ¡Ninguna plancha puede pararlo! Vamos a tratar de aplicar TRIZ con la contradicción: el cuello debería ser sólido para prevenir el auto-encrespamiento y debería ser naturalmente suave para conservar la comodidad y una excelente apariencia. Como podemos ver, podemos proponer caminos diferentes para solucionar esta contradicción del problema por separación en espacio y en sistema.