Herramientas TRIZ

Herramientas de TRIZ

La TRIZ moderna cuenta con más de 30 herramientas prácticas para afrontar las distintas fases de los procesos de innovación, tanto en la resolución de problemas específicos, como para el análisis de sistemas y el desarrollo de nuevas generaciones de productos o tecnologías.

Seguidamente se presenta una pequeña explicación de algunos de los conceptos básicos que forman parte de la filosofía y los fundamentos de TRIZ, así como una muestra seleccionada de las principales herramientas, sobre todo las que se mencionan en los Casos de Éxito.

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Conceptos de TRIZ

Una medida adimensional de una solución inventiva que identifica cualitativamente qué tan cerca de cero se encuentra la suma de factores de compensación para producir, mantener y utilizar la solución.

De esta forma se utiliza el denominado “Grado de Idealidad” que establece el cociente entre el valor de la funcionalidad útil proporcionada por el sistema/proceso/solución y los costos para producir, mantener y utilizar dicha funcionalidad. El Grado de Idealidad se utiliza principalmente para evaluar si el sistema/proceso/solución que se analiza es más o menos ideal que otro sistema/proceso/solución que proporciona la misma funcionalidad útil principal.

Una solución que ofrece el resultado deseado sin el uso de materiales, recursos energéticos o costes asociados. Como se desprende de las leyes de la física tal solución no se puede alcanzar y por lo tanto, el concepto de Resultado Final Ideal sirve para reducir el grado de inercia psicológica durante el proceso de resolución del problema, de forma tal que se apunte hacia la búsqueda de una solución con el mejor ratio de Idealidad.

Se trata de la situación que surge cuando se tienen que cumplir dos requisitos opuestos con el fin de proporcionar el resultado requerido. Se dice que una contradicción es un obstáculo importante para resolver un problema de inventiva y se usa como un modelo abstracto del problema en una serie de herramientas de TRIZ.

Se conocen tres tipos de contradicciones en TRIZ:

  1. Administrativas
  2. Técnicas
  3. Físicas

Término original y todavía en uso acuñado por el fundador de TRIZ, G. Altshuller, para presentar un número de patrones genéricos comunes, tendencias y líneas que rigen la evolución de todos los sistemas técnicos. Más tarde el término comenzó a ser sustituido por “Tendencias de Evolución de los Sistemas Técnicos”, debido a la falta de prueba estadística exacta de que las leyes de evolución de los sistemas técnicos son válidas para todos los sistemas técnicos, bajo ciertas circunstancias, sin excepción.

Herramientas de TRIZ

Método para la descomposición de un problema inventivo formulado en términos de un efecto negativo, generando un árbol de causas de contradicción interralacionadas, efectos negativos y efectos positivos.

Es una herramienta muy útil para la identificación de contradicciones técnicas.

Se trata de una herramienta analítica para modelar sistemas técnicos y sus supersistemas en términos de funciones, «portadores» funcionales, objetos de las funciones, y los costos de generación de las funciones y los componentes del sistema. El modelo funcional resultante ayuda a comprender, extraer, visualizar y categorizar mejor las relaciones funcionales en el sistema, clasificar funciones e identificar problemas.

Los Principios Inventivos son recomendaciones que proporcionan una guía para resolver un problema de inventiva representado como una contradicción técnica. Los 40 Principios Inventivos se extrajeron y se formularon sobre la base de estudios extensivos de diversos documentos que describen invenciones (como patentes) e innovaciones. Cada uno de estos principios demostró el éxito de su aplicación en más de 80 invenciones.

Seguidamente se presentan los 40 Principios Inventivos y algunas estrategias o recomendaciones para su uso:

  1. SEGMENTACIÓN
  • Dividir un objeto en partes independientes.
  • Seccionar un objeto.
  • Incrementar el grado de segmentación de un objeto.
  1. EXTRACCIÓN
  • Extraer (eliminar o separar) una parte o propiedad “perjudicial” de un objeto.
  • Quitar únicamente la parte o propiedad necesaria.
  1. CALIDAD LOCAL
  • Transición de una estructura homogénea de un objeto o medio ambiente externo (acción externa), a una estructura heterogénea.
  • Hacer que diferentes partes del objeto lleven a cabo diferentes funciones.
  • Colocar cada parte del objeto en las condiciones más favorables para su funcionamiento.
  1. ASIMETRÍA
  • Reemplazar una forma simétrica de un objeto con una forma asimétrica.
  • Si el objeto ya es asimétrico, incrementar el grado de asimetría.
  1. COMBINACIÓN
  • Combinar en el espacio objetos homogéneos u objetos destinados a operar en forma contigua.
  • Compaginar en tiempo operaciones homogéneas o contiguas.
  1. UNIVERSALIDAD
  • Que el objeto realice múltiples funciones, de esta manera se elimina la necesidad de utilizar otros objetos.
  1. ANIDACIÓN
  • Contener el objeto dentro de otro el cual contiene un tercer objeto.
  • Un objeto que pasa a través de la cavidad de otro objeto.
  1. CONTRAPESO
  • Compensar el peso de un objeto uniéndolo con otro que tenga una fuerza de elevación.
  • Contrarrestar el peso de un objeto mediante la interacción con un medio que proporcione fuerzas aerodinámicas o hidrodinámicas.
  1. ACCIÓN CONTRARIA PREVIA
  • Si se necesita llevar a cabo una acción, considerar ejecutar una acción contraria por adelantado.
  • Si el problema especifica que el objeto debe tener una tensión, proveer una contratensión por adelantado.
  1. ACCIÓN PREVIA
  • Llevar a cabo la acción requerida con anticipación de forma total, o al menos en parte.
  • Ordenar los objetos de tal manera que puedan entrar en acción sin pérdidas de tiempo.
  1. AMORTIGUAMIENTO ANTICIPADO
  • Compensar la relativa baja confiabilidad de un objeto por medio de contramedidas tomadas con anterioridad.
  1. EQUIPOTENCIALIDAD
  • Cambiar las condiciones de trabajo para que un objeto no necesite ser izado o bajado.
  1. INVERSIÓN
  • En lugar de una acción dictada por las especificaciones del problema, implementar una acción opuesta.
  • Hacer inmóvil una parte móvil del objeto o del ambiente exterior, y hacer móvil la parte inmóvil.
  • Dar la vuelta al objeto de manera que la parte de arriba quede hacia abajo.
  1. ESFEROICIDAD
  • Reemplazar partes lineales o superficies planas con otras curvadas, formas cúbicas con formas esféricas.
  • Utilizar espirales, bolas, rodillos.
  • Sustituir un movimiento lineal con uno rotatorio, utilizar la fuerza centrífuga.
  1. DINAMISMO
  • Hacer que las características de un objeto, o el ambiente externo, se ajusten automáticamente para el desempeño óptimo en cada estación de operación.
  • Dividir un objeto en elementos que puedan cambiar de posición relativa entre sí.
  • Si un objeto es inmóvil, hacerlo móvil o intercambiable.
  1. ACCIÓN PARCIAL O SOBREPASADA
  • Si es difícil obtener el 100% del efecto deseado, ejecutar algo de más o algo de menos para simplificar el problema.
  1. MOVER A UNA NUEVA DIMENSIÓN
  • Eliminar los problemas para mover un objeto sobre una línea mediante movimientos en dos dimensiones (a lo largo de un plano). Similarmente, los problemas para mover un objeto en un plano desaparecen si el objeto puede ser cambiado para permitir un espacio tridimensional.
  • Utilizar un ensamblaje de objetos en capas múltiples en lugar de una simple.
  • Inclinar el objeto o darle la vuelta a “su posición”.
  • Proyectar imágenes en áreas cercanas o en el anverso del objeto.
  1. VIBRACIONES
  • Poner un objeto a oscilar.
  • Si la oscilación existe, incrementar su frecuencia, aun hasta la ultrasónica.
  • Utilizar la frecuencia de resonancia.
  • En lugar de vibraciones mecánicas, utilizar piezovibradores.
  • Emplear vibraciones ultrasónicas en conjunción con un campo electromagnético.
  1. ACCIÓN PERIÓDICA
  • Reemplazar una acción continua con una periódica, o un impulso.
  • Si una acción es periódica, cambiar su frecuencia.
  • Utilizar pausas entre impulsos para dar cabida a otras acciones.
  1. CONTINUIDAD DE UNA ACCIÓN ÚTIL
  • Realizar una acción sin descanso (todas las partes del sistema deben funcionar de manera continua a su capacidad máxima).
  • Eliminar tiempos ociosos y movimientos intermedios.
  1. ALTA VELOCIDAD
  • Ejecutar operaciones que entrañen peligro o efectos dañinos a muy alta velocidad.
  1. CONVERTIR UN DAÑO EN BENEFICIO
  • Utilizar factores o efectos dañinos de un ambiente para obtener efectos positivos.
  • Eliminar un factor dañino agregándolo a otro factor negativo.
  • Incrementar la cantidad de acciones dañinas hasta que dejen de serlo.
  1. RETROALIMENTACIÓN
  • Introducir retroalimentación.
  • Si ya existe retroalimentación, incrementar su escala y magnitud, o revertirla.
  1. MEDIADOR
  • Utilizar un objeto intermediario para transferir o llevar a cabo una acción.
  • Conectar temporalmente un objeto a otro que sea fácil de remover.
  1. AUTOSERVICIO
  • Hacer que el objeto realice su propio servicio y ejecute operaciones de ajuste y reparación suplementarias.
  • Emplear de desperdicios de material y energía.
  1. COPIADO
  • Utilizar una copia simple y poco costosa en lugar de un objeto complejo, costoso, frágil o inconveniente de operar.
  • Reemplazar un elemento o un sistema por una copia óptica, una imagen. Se puede escalar la imagen (reducirla o aumentarla).
  • Si se usan copias ópticas visibles, reemplazarlas con copias infrarrojas o ultravioletas.
  1. OBJETO BARATO DE VIDA CORTA
  • Reemplazar un objeto costoso por una colección de algunos baratos, comprometiendo otras propiedades (longevidad, por ejemplo).
  1. REEMPLAZO DE SISTEMAS
  • Sustituir el sistema mecánico por uno óptico, acústico u odorífero.
  • Utilizar un campo electromagnético, eléctrico o magnético para una interacción con el objeto.
  • Reemplazar campos: estacionarios con móviles, fijos con periódicos, de aleatorios a estructurados.
  • Utilizar un campo en conjunción con partículas ferromagnéticas.
  1. USO DE GASES O FLUIDOS
  • Reemplazar las partes sólidas de un objeto por gas o líquido: emplear aire o agua para incrementar volumen; cojinetes; diseños hidroestáticos o hidroreactivos.
  1. PELÍCULAS FLEXIBLES O MEMBRANAS DELGADAS
  • Reemplazar las construcciones habituales con membranas flexibles y/o películas delgadas.
  • Aislar un objeto del ambiente externo con películas delgadas y/o membranas finas.
  1. MATERIALES POROSOS
  • Hacer un objeto poroso o utilizar elementos porosos adicionales (insertos, cubiertas, etc.).
  • Si un objeto ya es poroso, llenar sus poros con alguna sustancia.
  1. CAMBIO DE COLOR
  • Cambiar el color de un objeto o sus alrededores.
  • Cambiar el grado de traslucidez de un objeto o sus alrededores.
  • Utilizar aditivos con color para observar objetos o procesos que son difíciles de ver.
  • Si los aditivos ya se utilizan, emplear trazadores luminiscentes.
  1. HOMOGENEIDAD
  • Hacer que los objetos interactúen con un objeto primario hecho del mismo material o algún material de similar comportamiento.
  1. RECHAZO Y REGENERACIÓN 
  • Rechazar o modificar un elemento de un objeto después de que ha completado su función o se haga inútil (descartar, disolver o evaporar).
  • Restaurar completamente cualquier parte usada de un objeto.
  1. CAMBIO DE PARÁMETROS
  • Cambiar un estado de un objeto, densidad, grado de flexibilidad, temperatura, presión, etc.
  1. TRANSICIÓN DE FASE
  • Implementar un efecto desarrollado durante el cambio de fase de una sustancia. Por ejemplo, durante el cambio de volumen, durante la liberación o absorción de calor.
  1. EFECTOS DE EXPANSIÓN
  • Utilizar la expansión o contracción de un material por gradientes térmicos.
  • Emplear efectos similares a la expansión térmica: magnetostricción, electrostricción.
  1. MEDIO AMBIENTE ENRIQUECIDO
  • Reemplazar aire normal con aire enriquecido.
  • Reemplazar aire enriquecido con oxígeno.
  • Tratar el aire o el oxígeno con radiaciones ionizantes.
  • Usar oxígeno ionizado.
  1. MEDIO AMBIENTE INERTE
  • Reemplazar el ambiente normal con uno inerte.
  • Colocar el sistema en un entorno de “vacío”.
  1. MATERIALES COMPUESTOS
  • Reemplazar materiales homogéneos con materiales compuestos.
  • Utilizar composiciones basadas de capas, fibras, gránulos, estructuras en forma de celda.

Proporciona un acceso sistemático a los Principios de Inventiva más utilizados para resolver un tipo específico de contradicción técnica. En la Matriz de Contradicciones, el tipo específico de contradicción se selecciona por medio de los parámetros de ingeniería predefinidos. La matriz, en su versión original, presenta 39 características del sistema en pares contradictorios, de esta forma en la columna de la izquierda se encuentran los aspectos positivos de la contradicción, y en la fila superior los aspectos negativos. En la intersección entre un aspecto negativo y uno positivo se encuentra un juego de principios inventivos asociados que permiten resolver la contradicción. No todos los pares contradictorios tienen un juego de principios inventivos asociados.

La matriz original fue desarrollada por G. Altshuller (conocida como “Matriz de Altshuller”) y posteriormente actualizada por otros desarrolladores de TRIZ. Las revisiones y modificaciones  posteriores de la matriz original son generalmente conocidas como “Matriz de Contradicciones”.

Técnica para mejorar un sistema técnico mediante la eliminación (recorte) de ciertos componentes y la redistribución de sus funciones útiles entre los componentes restantes del sistema o supersistema, al tiempo que se preserva la calidad y el rendimiento del sistema.

Es una modelización de un sistema técnico mínimo que consta de dos componentes formados por sustancias (Su) y campos (Field) que proporcionan interacción entre los componentes “sustancias”. Las sustancias pueden ser moléculas, agua, gas, arena, un equipo, una pluma, un coche, un perro, ruedas, etc.; por otra parte, los campos pueden ser magnéticos, eléctricos, mecánicos, químicos, térmicos, nucleares, acústicos, etc.

El mínimo modelo Su-Field completo se presenta gráficamente como un triángulo con nodos simbólicos que representan dos sustancias y un campo, y líneas entre los nodos que representan interacciones entre los componentes. Cualquier sistema técnico puede considerarse ya sea como una sola o como una red de Su-Fields. Un tipo especial de Su-Field se conoce como “Su-Field de Medición” que puede incluir sólo un componente “sustancia”.

Es un método de resolución de problemas que propone una regla para transformar un Su-Field dado y conseguir el resultado requerido. La descripción de la regla consta de dos partes: su parte izquierda presenta un Su-Field existente que tiene que ser mejorado (modelo genérico de un problema) y su parte derecha presenta una Su-Field que implementa dicha mejora (modelo genérico de una solución).

A partir de la definición anterior se han desarrollado conjuntos de Estándares de Inventiva que en su vertiente clásica llegan a 76, clasificados en 5 clases: síntesis y descomposición de sistemas, evolución de sistemas, transición a supersistemas y micronivel, síntesis de sistemas de medición y detección, y ayudantes.

Es un método para analizar un sistema técnico considerando las propiedades y características del sistema en sus relaciones con los subsistemas y el supersistema, así como con las generaciones anteriores del sistema, sus subsistemas y supersistema, y sus proyecciones a las generaciones futuras del sistema.

También se le conoce como Operador del Sistema o 9 Ventanas (o Pantallas).

Herramienta para la resolución de problemas basada en la identificación de soluciones existentes en otras áreas de la tecnología, utilizando como criterio de búsqueda las funciones realizadas por los sistemas técnicos.

Base de datos de los efectos científicos de una disciplina determinada en la que se estructuran y categorizan de acuerdo a funciones técnicas genéricas que pueden ser obtenidas sobre la base de efectos científicos específicos.

En cada Catálogo, los efectos que pueden ofrecer una función técnica genérica se asocian a diferentes grupos. Se conocen los siguientes Catálogos de Efectos Científicos:

  1. Catalogo de Efectos Físicos.
  2. Catálogo de Efectos Químicos.
  3. Catálogo de los Efectos Geométricos.
  4. Catálogo de Efectos Biológicos.

Son métodos para resolver dos demandas contradictorias presentadas como contradicciones físicas. Se conocen 4 tipos de métodos en función de cómo se aplican:

  • Separación en Espacio: Método para separar dos demandas contradictorias involucradas en una contradicción física que propone satisfacer las demandas conflictivas en diferentes partes del espacio donde realiza su función el sistema técnico.
  • Separación en Tiempo: Método para separar dos demandas contradictorias involucradas en una contradicción física que propone satisfacer las demandas conflictivas en diferentes intervalos de tiempo.
  • Separación en Estructura: Método para separar dos demandas contradictorias involucradas en una contradicción física que propone perjudicar una determinada propiedad de algún/os componente/s de un sistema técnico o su/s subsistema/s, mientras que el sistema (completo) tendrá una propiedad opuesta.
  • Separación por Condición: Método para separar dos demandas contradictorias involucradas en una contradicción física que propone generar condiciones específicas dentro de un sistema técnico o su supersistema para evitar la ocurrencia del conflicto.

Es la herramienta analítica central de TRIZ (ARIZ, acrónimo ruso de Algoritmo para la Resolución de Problemas de Inventiva). Se fundamenta en una secuencia de procedimientos lógicos para analizar una situación o problema inicial poco o mal definido y transformarlo en un contradicción técnica distinta.

La definición de la contradicción técnica conduce a la formulación de una contradicción física cuya eliminación se realiza con la ayuda de los Principios de Separación, y por medio de la utilización máxima de los recursos del sistema que se está analizando. En ARIZ se emplean los conceptos y métodos fundamentales de TRIZ,  tales como sistema técnico ideal (sistema ideal), contradicción técnica, contradicción física, análisis de Su-Field, Estándares de Inventiva y las Leyes de Evolución de los Sistemas Técnicos.

La técnica incluye una serie de operadores psicológicos y sistémicos para apoyar sus procedimientos.