Casos de Éxito

Casos de Éxito con TRIZ

Casos de éxito con TRIZ de empresas que están triunfando en el camino de la innovación

¡Tu empresa puede ser la próxima!

En esta sección encontrarás casos de éxito aplicando TRIZ en innovación de producto o proceso para empresas de diferentes sectores y tamaños.

Observaciones:

  • Por razones de confidencialidad no podemos mencionar los nombres de las empresas.
  • Siguiendo éste enlace podrás descubrir con más detalle las herramientas de TRIZ que se indican en los casos.

Condensadores eléctricos

¿Cuál era la necesidad?

Incrementar la productividad en el proceso de marcado del producto.

¿Cuál era la situación de partida?

Los condensadores fabricados por la empresa eran de diferentes tamaños, lo que suponía marcarlos de manera específica. Para el proceso de marcado, los condensadores se apilaban en bandejas de transporte colocadas dentro de bastidores personalizados. A su vez, los bastidores se fijaban a la máquina de marcado mediante abrazaderas, teniendo que alinearse correctamente debajo de los cabezales de impresión. Las bandejas de transporte tenían diferentes tamaños en función del tamaño del condensador y los bastidores correspondientes, por tanto, tenían también tamaños diferentes. Todo el proceso requería múltiples ajustes y, hasta cierto punto, dependía de la habilidad del operario. Además, el uso de bandejas de transporte y los bastidores asociados suponía disponer de un inventario grande de bandejas y bastidores.

¿Cuál fue el resultado obtenido?

En un tiempo reducido y utilizando herramientas básicas de TRIZ (Principios Inventivos y Principios de Separación) se encontró la solución sustituyendo los bastidores por un útil universal que garantiza el posicionamiento (alineamiento) y con múltiples niveles adaptados a los diferentes tamaños de bandeja. De esa forma, se estandarizó y simplificó el proceso de alineamiento, dejando de estar asociado a habilidades específicas del operario y se redujo sustancialmente el inventario al eliminar los bastidores y requerir únicamente útiles universales para todo tipo de bandejas.

Sistema de detección de llave

¿Cuál era la necesidad?

Encontrar un nuevo sistema para la detección de una llave dentro de una cerradura, más pequeño y barato que el original.

¿Cuál era la situación de partida?

El diseño original de la cerradura incluía un micro interruptor (fabricado ad hoc) para detectar si la llave estaba dentro de la cerradura. Para utilizar este micro interruptor, los cables tenían que pasar por la cerradura y conectarse a un zócalo mediante un dispositivo especial para, de esa forma, transferir la señal de detección de la llave. 

Debido al tamaño del micro interruptor, todo el cuerpo de la cerradura era demasiado grande. También había problemas asociados con el montaje de la cerradura: para evitar un mal funcionamiento, se tenía que tener mucho cuidado de que los cables que iban desde el micro interruptor al zócalo no se comprimieran de forma excesiva.

Uno de los requisitos de la solución suponía detectar la llave dentro de los primeros 4 mm de la inserción, no siendo aceptable cuando la llave se había introducido completamente (20 mm). 

Se intentó sustituir el micro interruptor por un elemento de conmutación estándar, mas pequeño y económico; sin embargo, el elemento mecánico (empujador) del cilindro de la cerradura no era capaz de activarlo dentro de la distancia establecida en los requisitos de diseño.

¿Cuál fue el resultado obtenido?

Para solucionar el problema se utilizaron varias herramientas de TRIZ, comenzando con el Análisis de Funciones del sistema y aplicando Trimming para reducir el número de elementos, bien eliminando los que no realizaban funciones útiles, bien transfiriendo las funciones de los elementos a eliminar que realizaban funciones útiles, a otros que permanecían en el sistema

Aprovechando los recursos disponibles y con la ayuda de los 40 Principios Inventivos, se encontró una solución mediante la cual, el empujador era sustituido por una pequeña barra telescópica cargada con dos muelles, uno para mantenerla en su lugar y otro para para alejar los extremos, lográndose un desplazamiento de 4 mm que era suficiente para utilizar un elemento de conmutación estándar.

Con esta solución se consiguió reducir los costos de fabricación en un 33% y disminuir las dimensiones en un 20%.

Intercambiador de calor

¿Cuál era la necesidad?

Lograr una solución de diseño novedosa para un intercambiador de calor de flujo cruzado.

¿Cuál era la situación de partida?

El intercambiador de calor de partida constaba de elementos comunes a los del tipo de flujo cruzado: carcasa, haz de tubos rectos, placa de soporte para los tubos, compensador de movimiento de los tubos (dilatación del haz de tubos) y ganchos internos de soporte. Se buscaba un diseño más compacto y de mejor rendimiento.

¿Cuál fue el resultado obtenido?

Por medio del uso de varias herramientas de TRIZ (Análisis de Funciones, Trimming, Estándares de Inventiva y Catálogo de Efectos) se consiguió:

  • Modificar la geometría del intercambiador, sustituyendo los tubos rectos por tubos helicoidales.
  • Eliminar el compensador y los ganchos internos de soporte, haciendo que los tubos fueran auto portantes.
  • Diseño compacto del haz de tubos lo que permitió reducir considerablemente el volumen total del intercambiador.
  • Aumento importante del coeficiente de transferencia de calor gracias al incremento de la turbulencia del flujo local dentro y alrededor de las tuberías helicoidales, logrando una mejora notable en la eficiencia, además de una reducción sustancial de la superficie de calentamiento requerida.
  • Solución patentada.

Estampación metálica

¿Cuál era la necesidad?

Reducir los tiempos de ciclo en estaciones de trabajo a la salida del proceso de estampación para llevarlas a su máxima capacidad.

¿Cuál era la situación de partida?

Después de la estampación de un determinado tipo de piezas de acero, los operarios las posicionaban manualmente en máquinas para la ejecución de procesos posteriores, generándose un cuello de botella incompatible con la reducción de tiempos prevista.

Cada prensa alimentaba hasta 6 máquinas de procesamiento, donde un operario estaba a cargo de 2 de esas máquinas. El ciclo en cada máquina duraba 90 segundos, lo que dejaba suficiente tiempo para que el operario colocase manualmente una pieza en bruto salida de la prensa en el útil de fijación de la máquina de procesamiento y, mientras la máquina realizaba la operación, extraer las piezas terminadas y limpiar el útil de fijación de la segunda máquina, que posteriormente se alimentaba con otra pieza en bruto. En esta configuración, el ciclo de 90 segundos era el cuello de botella del flujo de producción.

Se buscaba una solución (semi-) automatizada que desacoplase el proceso de distribución/suministro del trabajo realizado por las máquinas de procesamiento, proporcionando un sistema de manejo de las piezas en bruto que, por un lado fuese fácil de cargar y descargar manualmente por un operario, y por el otro, que un robot pudiese colocar de forma rápida y precisa las piezas en el útil de fijación de las máquinas de procesamiento, así como extraer las piezas terminadas.

El cliente puso como requisito que el nuevo sistema de distribución tenía a que adaptarse a las condiciones del proceso de producción que no podía ser modificado. El sistema de distribución debía ser capaz de reducir los tiempos de los ciclos en un 50%, no generar riesgo de lesiones para los operarios, ser robusto en el entorno de producción (polvo, partículas abrasivas) y no requerir un gran esfuerzo de mantenimiento. Otros requisitos y criterios fueron los costos específicos del sistema, la confiabilidad del mismo, el uso de energía y los suministros (por ejemplo, aire comprimido, lubricación).

¿Cuál fue el resultado obtenido?

El desarrollo del sistema de distribución se llevó a cabo de forma sistemática utilizando varias herramientas de TRIZ. El primer paso consistió en aclarar la tarea, los requisitos del cliente y las pautas específicas de la empresa con la herramienta Diagrama de Pensamiento Multi-Pantalla. Luego se utilizaron herramientas analíticas de TRIZ (Análisis de Funciones y RCA+) para identificar problemas clave y potenciales obstáculos al desarrollo. 

Posteriormente, se emplearon herramientas de TRIZ para la generación de ideas (Principios Inventivos y Principios de Separación) que finalmente se combinaron en una solución que cumplía con todos los requisitos impuestos por el cliente (incluyendo la reducción en los tiempos de los ciclos en un 50%).

Se trata de un sistema de distribución de niveles apilados (almacenaje dinámico de piezas en bruto y piezas terminadas) en el que cajas dotadas de ruedas en sus bordes superiores, se desplazan suspendidas de guías ranuradas. Es un sistema cerrado que dispone de puertas deslizantes que se abren para la carga y descarga de piezas únicamente cuando se detienen todas las partes móviles, es decir, cuando no hay movimiento de cajas.

Sistema de recubrimiento de cartón

¿Cuál era la necesidad?

Diseño mejorado y novedoso del sistema de recubrimiento en una empresa de la industria del cartón.

¿Cuál era la situación de partida?

En la fabricación de cartones, los agentes de tratamiento, así como los recubrimientos, se aplican para mejorar la funcionalidad del cartón. La mejora de las funcionalidades suele apuntar a propiedades ópticas como el brillo o la opacidad, y propiedades mecánicas como la capacidad de plegado, la resistencia a la tracción, la suavidad, la capacidad de impresión y la calidad de imagen de impresión.

Se utilizan varios métodos para formar una o más capas de recubrimiento. Los agentes de recubrimiento a base de agua generalmente se aplican a cartones semiacabados con la ayuda de un sistema basado en rodillos. El exceso de recubrimiento aplicado con rodillos es raspado por una cuchilla, o una cuchilla de aire, para controlar el peso y la suavidad del recubrimiento. Se pueden aplicar y secar varias capas en una sola pasada a través de la máquina de recubrimiento, dando un peso de recubrimiento total deseable. 

Sin embargo, un gran porcentaje del exceso de recubrimiento eliminado está contaminado con fibra y no se puede recuperar completamente, lo que resulta en un bajo rendimiento. Además, la cuchilla dosificadora se desgasta después de varias horas de aplicación y debe reemplazarse cada pocas horas, reduciendo la productividad

¿Cuál fue el resultado obtenido?

Primero, se utilizó el Análisis de Funciones para comprender la interacción entre los elementos del sistema y para resaltar las funciones faltantes, útiles, excesivas, insuficientes y dañinas. En segundo lugar, gracias a la herramienta RCA+ se detectaron las contradicciones técnicas. En tercer lugar, se formuló un Resultado Final Ideal que permitiese apuntar a una solución disruptiva

Con la ayuda de los Principios Inventivos, la Búsqueda Orientada a Funciones y el Catálogo de Efectos, se desarrollaron nuevas ideas para realizar los recubrimientos con spray. Sin embargo, el análisis de una base de datos de patentes reveló varias barreras debido a patentes existentes. Las estrategias de elusión de patentes de TRIZ permitieron la creación de una nueva propiedad intelectual

El agente de recubrimiento y el cartón semiacabado se cargan electrostáticamente con polaridad opuesta para crear una fuerte adhesión entre ellos. El agente de recubrimiento es pulsado por ultrasonidos para generar una fina neblina que permite controlar la cantidad de sustancia a depositar en el cartón. La mezcla se deposita sobre el cartón utilizando un sistema de boquilla con asistencia de aire.

Depiladora eléctrica

¿Cuál era la necesidad?

Rediseñar una depiladora eléctrica que genere una mejor experiencia de uso.

¿Cuál era la situación de partida?

Los usuarios de la depiladora se quejaban de que el mecanismo para la extracción de vello, en ocasiones, atrapaba y tiraba de la piel, lo que era bastante doloroso. Además, el producto requería mucho tiempo para su limpieza.

¿Cuál fue el resultado obtenido?

Después de hacer un análisis cuidadoso de la situación de partida se formuló la siguiente contradicción física: “Durante el uso, el cabezal de depilación tiene que estar tan expuesto como sea posible para extraer el vello, y tan oculto como sea posible para evitar que la piel entre en contacto con los discos rotatorios del cabezal”

Empleando los Principios de Separación se obtuvo la solución: el cabezal gira al descubierto entre dos soportes, pero en la parte posterior, en la zona de posible interacción con la piel, una pieza entre los soportes la protege de entrar en contacto con el cabezal. De esta forma, se evita el posible atrapamiento de la piel (y el dolor ocasionado), y al estar el cabezal totalmente expuesto, se puede limpiar fácilmente colocándolo debajo de un grifo.

Baterías de ion-litio

¿Cuál era la necesidad?

Mejorar el proceso de llenado de electrolito en baterías cilíndricas de ion-litio tipo 18650 para cumplir con las necesidades de incremento de la producción y seguridad.

¿Cuál era la situación de partida?

La batería cilíndrica de ion-litio 18650 es una batería estándar que se utiliza en la industria de vehículos eléctricos, ofreciendo las ventajas de una producción automatizada a gran escala, modelo único, alto factor de seguridad, bajo costo, etc. Los fabricantes de vehículos eléctricos demandan el incremento de la capacidad de este tipo de baterías, manteniendo las restricciones de peso y espacio, lo que origina una serie de inconvenientes: 

En primer lugar, debido a la necesidad de incrementar la capacidad de la batería, el material del cátodo y el ánodo ocupan demasiado espacio dentro de la misma, utilizándose el poco espacio restante para extraer el aire e inyectar el electrolito presurizado, acción que se repite varias veces. En segundo lugar, la generación de vacío depende del correcto funcionamiento del accesorio de sellado, que puede perder eficacia después de varios ciclos, reduciendo el efecto de vacío y presurización.

¿Cuál fue el resultado obtenido?

Empleando herramientas analíticas de TRIZ (Análisis de Funciones, RCA+ y Análisis de Sustancia-Campo) se  identificaron varios sub-problemas:

  1. El espacio entre el material del cátodo y el ánodo es demasiado pequeño para introducir el electrólito.
  2. La gran cantidad de electrolito necesario tiene dificultad para entrar en el espacio ubicado en el eje del cilindro.
  3. Debido a la velocidad del proceso, el electrolito no se puede absorber completamente.

Utilizado varias herramientas TRIZ para la generación de ideas de solución (en especial, Principios Inventivos y Estándares de Inventiva), se lograron los siguientes resultados:

  1. Reemplazo del accesorio de sellado para hacer vacío y presurizar el electrolito, adaptándolo a una estación de trabajo donde se procesan 1.000 baterías de manera simultánea (aumento de la producción).
  2. Cambio de la temperatura del electrolito, soplando aire caliente para aumentar la temperatura de éste hasta los 35 – 40 ºC; de esta forma el tiempo de absorción del electrolito se reduce en un 14%, por lo que la eficiencia de absorción se mejora considerablemente.
  3. Incremento del espacio central de la batería al depositar el núcleo en un depósito con nitrógeno a 0,3 MPa. El espacio central se expande después de generar el vacío, lo que facilita la inyección del electrolito; posteriormente, vuelve a cerrarse después de la presurización.

Sistema de empaquetado para vegetales frescos

¿Cuál era la necesidad?

La empresa necesitaba desarrollar un nuevo sistema de empaquetado que permitiese la cocción de los vegetales frescos en un horno microondas sin tener que abrir el paquete.

¿Cuál era la situación de partida?

La cocción por micro agitación en un microondas se puede usar convenientemente para la preparación de verduras frescas, ya sea utilizando su contenido natural de agua o agregando un poco de agua según sea necesario. Lo anterior se podría mejorar aún más si fuera posible cocer las verduras directamente en el mismo embalaje utilizado para su almacenamiento. Este embalaje a menudo es una bolsa delgada de polímero, sellada en los bordes, en la cual las verduras lavadas se mantienen protegidas de una posible contaminación.

Si el embalaje se coloca en un horno de microondas, la acción de las microondas convierte rápidamente el agua en vapor; el aumento resultante de la presión, junto con la temperatura del vapor, en realidad provoca una efectiva cocción al vapor de las verduras. Desafortunadamente, debido a este aumento de presión, el embalaje puede experimentar una ruptura repentina, como una explosión; además existe el riesgo de que el usuario se queme por el vapor al abrir el paquete.

Hay varias soluciones conocidas para hacer frente a este problema. La mayoría de ellas intentan controlar el nivel de presión, ya sea mediante el uso de diferentes tipos de válvulas de alivio de presión o introduciendo una o más aberturas en el paquete, con el fin de limitar el nivel máximo de presión en la bolsa, dejando escapar algo de vapor.

Sin embargo, ninguna de estas soluciones cumplía con los requisitos del cliente en cuanto a bajo costo, comodidad de uso y mínimo impacto en el proceso de embalaje existente.

¿Cuál fue el resultado obtenido?

Por medio de un análisis RCA+ se determinaron las contradicciones técnicas asociadas a este problema. En base a estas contradicciones se buscaron las entradas en la Matriz de Contradicciones, encontrándose una serie de Principios Inventivos sugeridos.

Con el propósito de hallar una solución con el máximo nivel de “idealidad” posible, era imprescindible utilizar los recursos disponibles. Esto significa que no se deseaba introducir una válvula específicamente diseñada en el sistema, sino que se buscaba que el paquete (bolsa) actuase como válvula.

El diseño de bolsa previo se obtenía sellando dos bordes de una película de plástico de forma cilíndrica con un cierre perfilado aplicando presión y temperatura durante un cierto período de tiempo.

Sobre la base de lo sugerido por los Principios Inventivos se desarrolló un cierre que produce el sellado de forma tal que puede abrirse por la presión solo en la parte más débil. Este concepto de paquete ha sido patentado.

Horno de arco eléctrico

¿Cuál era la necesidad?

Mejorar la productividad y aumentar la rentabilidad del proceso de producción de aleación de ferroníquel (NiFe) mediante mejoras en el horno de arco eléctrico.

¿Cuál era la situación de partida?

El horno de arco eléctrico para la producción de aleación de ferroníquel (NiFe) utiliza electrodos para fundir el mineral de níquel. Se presentaba un problema de rotura de los electrodos después de una parada o cuando el horno se sometía a un proceso de reparación; esto se debía a defectos presentes en el núcleo de los electrodos que se manifestaban durante el enfriamiento.

Se intentó solucionar el problema mediante la instalación de mantas calefactoras, pero se rechazó debido a la complejidad de la instalación de las mantas y su escaso efecto.

¿Cuál fue el resultado obtenido?

Gracias a la aplicación de herramientas de análisis (Análisis de Funciones) y de generación de ideas de solución (Estándares de Inventiva), se logró rediseñar partes esenciales de los electrodos para disminuir en un 35% el área de máxima concentración de esfuerzos en el  núcleo, reduciéndose un 60% la rotura de electrodos.

Máquina CMM portátil

¿Cuál era la necesidad?

Los objetivos principales eran: reducir el tiempo de medición, aumentar la productividad del proceso de medición y los análisis de datos, y reducir la complejidad y costo de una máquina de medición por coordenadas portátil.

¿Cuál era la situación de partida?

Las empresas de automoción utilizaban un determinado modelo de CMM (máquina de medición por coordenadas) portátil de seis ejes para: realizar comprobaciones rápidas durante la fase de desarrollo de vehículos (preproducción), verificar las dimensiones en lotes de automóviles y analizar datos de los automóviles de los clientes (servicio).

Se trataba de una CMM portátil cuya estructura estaba hecha de un compuesto ligero de fibra de carbono no homogéneo. Las mediciones se realizaban por medio de encoders incrementales con una comunicación inalámbrica bidireccional entre el brazo de medición y un PC de evaluación a través de la transmisión de datos por WiFi.

El problema radicaba en encontrar alternativas novedosas y más económicas a los actuadores eléctricos y a la producción de los mecanismos complejos y costosos de este equipo.

¿Cuál fue el resultado obtenido?

Gracias a la aplicación de herramientas de análisis, Trimming y generación de ideas de solución de TRIZ (Principios Inventivos), se desarrolló un equipo CMM portátil innovador con los siguientes logros:

  • Eliminación de los elementos móviles, electrónicos y mecánicos y su sustitución por un sistema neumático.
  • Eliminación del mecanismo de ajuste de altura y su reemplazo por un actuador neumático con detención mecánica.
  • Eliminación del posible desplazamiento horizontal del dispositivo de medición mediante el uso de un sistema de fijación de vacío con Flip-Pods.
  • Reducción en el tiempo de preparación y aumento en el rango de medición del equipo CMM, lo que permite un incremento en la capacidad de los análisis dimensionales y de datos en un 25%.
  • Reducción de costos de producción en un 43%.