Caso de estudio TRIZ – Elusión de patentes

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En el mundo altamente competitivo en el que desarrolla su actividad nuestra empresa, es difícil mantener el liderazgo para toda la gama de productos que se ofrecen. Muchas veces se presenta la situación en la que la competencia tiene un producto innovador que no es posible introducir en nuestra cartera de productos porque su diseño está protegido por una o varias patentes. Es entonces cuando aplicar estrategias de elusión de patentes puede ser una excelente opción, y vamos a ver como funciona con un caso de estudio TRIZ.

Hoy el día el diseño basado en elusión de patentes constituye una estrategia de defensa activa y, a su vez, ofensiva, siendo muy útil para aquellas empresas que realizan actividades de invención.

El caso de estudio [1] que se presenta aborda, con un ejemplo real de aplicación, un método de diseño de productos innovadores basado en TRIZ que incluye la elusión de patentes.

Método de diseños innovadores basado en TRIZ para la elusión de patentes

En general, el proceso de diseño basado en TRIZ para la elusión de patentes se compone principalmente de los siguientes cuatro pasos:

  • Paso 1: Búsqueda y análisis de las patentes relacionadas para profundizar en las tecnologías clave del producto estudiado e identificar la patente objetivo.
  • Paso 2: Uso del Análisis de Funciones para analizar la patente objetivo. Identificar la dirección del diseño según el Modelo de Funciones.
  • Paso 3: Uso de estrategias de elusión de patentes y herramientas de resolución de problemas de TRIZ para encontrar una solución innovadora y generar el concepto de diseño.
  • Paso 4: Optimización del concepto de diseño para el nuevo producto.

En función de los pasos anteriores se expondrá cómo analizar en profundidad una patente objetivo mediante el uso del Análisis de Funciones, seguido de la construcción de un Modelo de Funciones que permite aclarar las ventajas y desventajas de la patente objetivo. Además, para la patente objetivo, se plantea el uso estrategias de elusión y herramientas de resolución de problemas de TRIZ.

Análisis de patentes a través del Análisis de Funciones.

Antes de analizar una patente, es preciso conocer la orientación de mercado de los productos de la empresa para formular la estrategia de búsqueda de patentes. Esta búsqueda debe centrarse en patentes basadas en tecnologías clave para nuestro producto y que sean susceptibles de ser implementadas.

A través de un análisis específico de las patentes buscadas, se identifican una o varias patentes clave como patente objetivo.

El siguiente paso es analizar la patente objetivo y establecer un Modelo de Funciones. El Análisis de Funciones es una herramienta importante de TRIZ para el análisis del sistema, y su objetivo principal es transformar el sistema abstracto en un diagrama que permita, al diseñador o solucionador de problemas, comprender el sistema técnico y sus problemas más fácilmente. El Modelo de Funciones puede ayudar a simplificar un sistema complicado y realizar un diseño innovador de manera adecuada. Antes de esto, se elabora la «Matriz de Interacciones de Componentes» del sistema y del supersistema como se muestra en la Tabla 1, facilitando la identificación y descripción de las interacciones entre los componentes del sistema y el supersistema y, de esta forma, sirviendo de base para crear el Modelo de Funciones de la patente objetivo.

Tabla 1. Matriz de Interacciones de Componentes. Fuente [1].

Matriz de Interacciones de Componentes

Durante el proceso para definir el Modelo de Funciones de la patente objetivo también es necesario analizar los documentos de la patente, especialmente las reivindicaciones independientes y los métodos de implementación, que ayudarán a identificar los componentes clave que pueden eludirse. Posteriormente, se incorpora esta información al Modelo de Funciones para identificar la dirección del diseño. El proceso de análisis de patentes basado en el Análisis de Funciones de TRIZ se muestra en la Figura 1.

Proceso de análisis de patentes basado en el Análisis de Funciones de TRIZ

Figura 1. Proceso de análisis de patentes basado en el Análisis de Funciones de TRIZ. Fuente [1].

Combinación de estrategias de elusión y herramientas TRIZ para la resolución de problemas.

Después de establecer el Modelo de Funciones de la patente objetivo, el siguiente paso es utilizar estrategias de elusión y herramientas de resolución de problemas de TRIZ para diseñar un nuevo producto.

Las herramientas utilizadas en la fase de resolución de problemas incluyen Estándares de Inventiva, Catálogos de Efectos Científicos, Principios Inventivos y Principios de Separación.

Los Estándares de Inventiva están basados en que una gran cantidad de problemas diferentes tienen el mismo modelo de solución. Se utilizan en problemas que consisten en dos o más interacciones no deseadas entre subsistemas, proporcionando modelos de solución para las interacciones faltantes, inadecuadas, excesivas o dañinas.

Por su parte, los Catálogos de Efectos Científicos constituyen una herramienta de resolución de problemas basada en el conocimiento, aplicando funciones técnicas genéricas, sustentadas en efectos científicos conocidos, a la función específica del problema que estamos resolviendo.

Los Principios Inventivos representan un conjunto de ideas listas para ser utilizadas, son adecuadas para la resolución de contradicciones técnicas descritas mediante 39 parámetros de ingeniería. La aplicación no es particularmente compleja y generalmente se utilizan en combinación con la Matriz de Contradicciones de Altshuller (39 parámetros).

Los Principios de Separación se aplican para resolver dos demandas contradictorias que se presentan como contradicciones físicas; como su nombre lo indica, estos principios permiten resolver el problema separando las demandas contradictorias en tiempo, espacio, estructura o condición.

Las estrategias de elusión de patentes son los métodos de eliminación, sustitución, combinación y descomposición y el método de sustitución de características de exclusión. El método de sustitución de características de exclusión implica buscar en el historial de solicitud de patentes y procedimientos de seguimiento, no estando relacionado con un diseño innovador, por lo que aquí no se abordará.

Después de aplicar estas estrategias al Modelo de Funciones, generalmente se originan nuevos retos. Para resolver estos problemas, se utilizan las herramientas de TRIZ mencionadas anteriormente.

Eliminación significa reducir el número de elementos presentes en las reivindicaciones para satisfacer la conocida como “regla de la simultaneidad de todos los elementos”, según la cual existe vulneración de los derechos que otorga una patente si en una solución alternativa concurren simultáneamente todos los elementos de las reivindicaciones. De esta manera, eliminar un elemento o función puede convertirse en una contradicción técnica o física. En tales circunstancias, los Principios Inventivos pueden elegirse para resolver contradicciones técnicas y los Principios de Separación, Estándares de Inventiva y Catálogos de Efectos Científicos para resolver las contradicciones físicas.

Sustitución significa reemplazar algunos componentes con otros para lograr la misma función y efecto del sistema original. La sustitución permite satisfacer la “regla de simultaneidad de todos los elementos” y la “doctrina de los equivalentes”, según la cual una patente no solo protege a la invención según lo establecido en las reivindicaciones, sino a todas aquellas invenciones similares que cumplan la misma función y no alteren los elementos básicos de la original. En el caso de adoptar esta estrategia, es muy conveniente emplear los Catálogos de Efectos Científicos para explorar funciones técnicas similares desde otras áreas de aplicación diferentes.

La combinación y la descomposición se refieren a la combinación de una o más características técnicas del sistema, o utilizar varias características nuevas que funcionan juntas en lugar de una característica de las reivindicaciones de la patente original con el fin de lograr las funciones requeridas. La combinación y la descomposición ayudan a satisfacer tanto la “regla de simultaneidad de todos los elementos” como la “doctrina de los equivalentes”. Nuevamente, los Catálogos de Efectos Científicos constituyen una buena herramienta para encontrar recursos y soluciones de esta manera.

Los resultados del análisis descrito anteriormente se resumen en la Tabla 2.

Tabla 2. Combinación de estrategias de elusión de patentes y herramientas de resolución de problemas de TRIZ. Fuente [1].

Combinación de estrategias de elusión de patentes y herramientas de resolución de problemas de TRIZ

Después de obtener el esquema conceptual del diseño, el siguiente paso es perfeccionar y completar el mismo para el nuevo producto que no vulnera la patente original. Por supuesto, es necesaria la verificación de posibles infracciones de la patente original (u otras), tanto en el proceso de diseño como después de que se ha completado.

Producto: alargador de lápices

El lápiz es una herramienta ampliamente utilizada para escribir y dibujar, consistente en un cilindro de madera con un núcleo de grafito o pigmento coloreado de carbón de leña. Una de sus mayores ventajas es la facilidad que ofrece a la hora de corregir lo escrito o dibujado porque se puede borrar fácil y repetidamente, pero también tiene la desventaja de que se consume con rapidez: una vez se ha alcanzado una determinada distancia entre la punta y la cabeza, el lápiz se desecha debido a la incomodidad de su uso, lo que resulta en una pérdida de recursos.

Lápices de colores.

Por lo tanto, la invención del dispositivo para alargar lápices (cuando la distancia entre la punta y la cabeza de un lápiz resulta inconveniente para el usuario) facilita notablemente el uso de lápices de longitudes reducidas, prolongando su vida útil al máximo.

Seguidamente se aplica el proceso explicado anteriormente en el rediseño del dispositivo existente para alargar lápices.

Rediseño del producto con TRIZ

En primer lugar, se buscan y analizan las patentes relacionadas para identificar aquella que consideramos la patente objetivo del dispositivo de alargador de lápices. Mediante la búsqueda de palabras clave y de CIP (Clasificación Internacional de Patentes), y después de leer y analizar los documentos de cada patente, en última instancia se selecciona «Alargador de lápiz» (CN102381083A) como la patente objetivo.

Posteriormente, se analiza la patente objetivo utilizando el proceso propuesto anteriormente. Después de leer y analizar el contenido específico de la patente, se encuentra que hay cinco componentes clave, que también son las características técnicas clave de esta patente:

  1. tubo de extensión,
  2. manguito roscado,
  3. varilla de empuje,
  4. anillo convexo, y
  5. pieza de sujeción.

Estos elementos de muestran en la Figura 3.

Diagrama del dispositivo alargador de lápices según la patente CN102381083A

Figura 3. Diagrama del dispositivo alargador de lápices según la patente CN102381083A. Fuente [1].

En segundo lugar, partiendo de los componentes del sistema y del supersistema asociados a la patente objetivo, y las relaciones entre ellos, se genera la Matriz de Interacción de Componentes que se muestra en la Tabla 3.

Tabla 3. Matriz de Interacción de Componentes del dispositivo alargador de lápices (original). Fuente [1].

Matriz de Interacción de Componentes del dispositivo alargador de lápices

En esta matriz, se aprecia que el tubo de extensión tiene interacciones con otros componentes, pero no están relacionadas con el problema, por lo que no consideraremos el tubo de extensión en el siguiente paso del proceso.

Finalmente, se elabora un Modelo de Funciones de la patente objetivo basado en esta matriz, como se muestra en la Figura 4. A partir del Modelo de Funciones, se identifica la dirección del diseño en torno a: a) Mejorar los efectos del empuje excesivo; b) Eliminar los efectos nocivos del desgaste.

Figura 4. Modelo de Funciones del dispositivo alargador de lápices. Fuente [1].

En tercer lugar, se utilizan estrategias de elusión de patentes y herramientas de resolución de problemas de TRIZ para mejorar el rendimiento del sistema del dispositivo alargador de lápices.

Tomando en consideración las estrategias de elusión para resolver el problema anterior, se ha obtenido un nuevo Modelo de Funciones como se muestra en la Figura 5.

Nuevo Modelo de Funciones del dispositivo alargador de lápices

Figura 5. Nuevo Modelo de Funciones del dispositivo alargador de lápices. Fuente [1].

Para el problema a), se elige el método de eliminación, intentando suprimir el efecto excesivo de empuje. De acuerdo con la Tabla 2, se traduce este problema a un problema de TRIZ (contradicción) y se emplea un método de resolución de contradicciones para resolver este problema (Principios Inventivos). En la Matriz de Contradicciones (Altshuller) se identifican el parámetro que mejora Nº 33 (comodidad de uso) y el parámetro que empeora Nº 32 (fabricabilidad). Al buscar la intersección de ambos parámetros en la matriz, se encuentran los Principios Inventivos: Nº2 (extracción), Nº 5 (combinación) y Nº 12 (equipotencialidad).

El Principio Inventivo Nº2: extracción, implica “sacar” cualquier elemento o característica del producto con el fin de reducir la complejidad, sin afectar la funcionalidad del sistema. De acuerdo con la sugerencia de este Principio Inventivo, se elimina la varilla de empuje (3) y el anillo convexo (4) de la patente original, pudiéndose ajustar directamente la longitud expuesta del lápiz al aflojar el manguito roscado; de esta forma es innecesaria la función de empuje proporcionada por la varilla de empuje y el anillo convexo.

En el caso del problema b), se selecciona el método de sustitución con el fin de encontrar una solución que permita sustituir el ajuste roscado entre el manguito roscado (2) y la pieza de sujeción (5). Partiendo de la información de la Tabla 2, se emplean los Catálogos de Efectos Científicos para resolver este problema. Al buscar en la base de datos, se encuentra que dientes de perfil cuadrado actúan mejor que el ajuste roscado para reducir el desgaste.

El último paso es refinar y optimizar el concepto de diseño anterior y llevar a cabo un análisis de vulneración de patentes del nuevo producto.

El diseño final, diferente a efectos de patentabilidad, incluye dos estructuras: tubo de extensión y conjunto de apriete. El conjunto de apriete se coloca en la parte media del tubo de extensión, que se puede mover hacia arriba y hacia abajo para amarrar la pieza de sujeción. Con esta configuración, se evita la eventual pérdida del conjunto de apriete por un descuido del usuario.

Al eliminar la varilla de empuje, el lápiz se puede empujar directamente desde la pieza de sujeción. Además, se ha adoptado una superficie de dientes de perfil cuadrado entre el conjunto de apriete y la pieza de sujeción, lo que mejora la comodidad de uso y la vida útil del producto.

El diseño del nuevo producto que elude la patente original se muestra en la Figura 6.

Nuevo dispositivo alargador de lápices

Figura 6. Nuevo dispositivo alargador de lápices. Fuente [1].

Conclusiones

El proceso descrito combina las estrategias de elusión de patentes y las herramientas de resolución de problemas de TRIZ para desarrollar un nuevo producto. El Análisis de Funciones ayuda a los diseñadores a comprender con mayor profundidad la patente objetivo, identificando las tecnologías clave y los defectos de esta.

Se ha presentado el caso práctico de rediseño de un dispositivo alargador de lápices protegido por patente. Siguiendo los pasos del proceso se ha conseguido un diseño innovador que no vulnera la patente existente.

La combinación de estrategias de elusión de patentes y herramientas de resolución de problemas de TRIZ como se muestra en este caso de estudio es extensible de forma genérica al diseño de productos sin vulnerar patente alguna.

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Referencias

  1. W. Rui, Ch. Siyuan, Y. Xuerong, Z. Jingping, Z. Rongli, “TRIZ-based Patent Design Around for Enterprises:  An Innovative Redesign of Pencil Extender Device”; INNOVATOR – Journal of the European TRIZ Association, ETRIA, Friburgo (Alemania); 2014. 
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