Problem solving strategies

TRIZ (del ruso Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch) es una teoría enfocada a resolver problemas que fue desarrollada en la unión soviética a finales de la década de los 40’s por Genrikh Altshuller. Se desarrolló basándose en un exhaustivo estudio de las soluciones más satisfactorias a problemas de la ciencia y la ingeniería, haciendo un análisis sistemático de patentes alrededor del mundo. Se dedicaron cientos de años-persona para analizar miles de patentes. Algunas de las conclusiones más importantes que se obtuvieron a través de este estudio son: [11]

• La evolución de los sistemas/productos ingenieriles se desarrollan de acuerdo a los mismos patrones, independientemente de la rama de ingeniería a la que pertenezca. Dichos patrones pueden ser utilizados para predecir las tendencias de evolución en el futuro dentro del dominio de un producto.

• Las contradicciones son los precursores claves para el desarrollo de invenciones. Las innovaciones más sobresalientes usualmente presentan una completa resolución de las contradicciones, no solamente un compromiso entre parámetros. Los principios para eliminar estas contradicciones son universales. La aplicación de estos principios implica que los compromisos entre parámetros son inaceptables.

• La aplicación sistemática de los efectos físicos ayuda a las invenciones, ya que un equipo de desarrollo de un producto en particular no tiene todos los conocimientos físicos.

Metodología TRIZ

La metodología para resolver problemas TRIZ tiene en cuenta todos los elementos mencionados anteriormente. El primer paso consiste en definir el problema. Cómo es de suponerse, es de suma importancia definir con la mayor precisión posible el problema. Para la definición del proyecto se utilizan las técnicas que se describen a continuación: [15]

• Análisis Funcional. En este paso se incluye la modelación y análisis funcional del sistema.

• Análisis de la Evolución Tecnológica. En este paso vemos la madurez relativa de cada subsistema en cuanto a su desarrollo tecnológico. Si un subsistema o parte es demasiado maduro, puede que haya alcanzado su límite y por lo tanto se convierta en un cuello de botella para todo el sistema.

• Resultado Final Ideal. El resultado final ideal es el límite virtual del sistema dentro de TRIZ. Tal vez nunca se alcance pero nos provee de un “sueño” que nos puede ayudar a pensar “fuera de la caja”.

5.2.1 Análisis Funcional

Una función se puede definir como la acción característica desarrollada por un producto o servicio. Usualmente, un producto o servicio provee de muchas funciones. Como se explicó en la sección de descomposición funcional, la función primordial es la “función básica principal”, que se define como el propósito primario o la acción más importante desarrollada por el producto o servicio. La función básica principal debe existir siempre, aunque los métodos o diseños para alcanzarla pueden variar.

Además de la función básica principal, existen otro tipo de funciones:

• Secundarias: Funciones que los clientes necesitan sin que sean la función principal. • No básicas pero benéficas: Funciones que proveen al cliente valores cómo confort o

estatus.

• Funciones de soporte: Estas funciones soportan a la función básica principal o a otras funciones benéficas. Entre las funciones de soporte están: las funciones de asistencia (ayudan a que se realice alguna de las funciones benéficas) y las funciones correctivas (corrigen algunos efectos negativos de alguna función benéfica).

• Funciones Dañinas: Esta es una función no deseada, son causadas por el método utilizado para alcanzar las funciones útiles.

Diagrama de análisis funcional

Una función puede ser completamente descrita mediante tres elementos: un sujeto, un verbo y un objeto. Un diagrama de análisis funcional es una herramienta gráfica que sirve para describir y analizar las funciones. En la siguiente figura se muestra como ejemplo un diagrama muy sencillo:

Donde el sujeto es la fuente de la acción y el objeto es quien recibe la acción. El verbo representa la acción en una declaración funcional, y se representa mediante una flecha. En un sistema técnico, la acción es comúnmente realizada al aplicársele algún tipo de campo, por ejemplo un campo mecánico, eléctrico o químico.

Existen cuatro tipos de acciones que comúnmente son representadas por las siguientes flechas: Acción benéfica o útil

Acción útil insuficiente Acción útil excesiva

Acción dañina (se utiliza indistintamente cualquiera de los dos tipos de flecha)

Las acciones pueden ser recíprocas, es decir un sujeto puede realizar una acción sobre un objeto y a la vez recibir una acción, invirtiéndose los papeles (el sujeto ahora es el objeto y viceversa). Además, un sujeto puede realizar acciones sobre más de un objeto. A manera de ejemplo, podemos analizar casos específicos del diseño del sistema de ósmosis inversa centrífugo. En la Figura 29 A, se puede apreciar el caso en el que se aplica al agua de entrada una presión (acción) excesiva, la membrana semipermeable si va a realizar la ósmosis inversa, pero eventualmente se romperá. En la Figura 29 B, el agua de entrada está realizando la acción de contaminar las membranas semipermeables, por lo cual las mismas, solamente pueden realizar una ósmosis inversa insuficiente.

Sujeto Acción o Objeto Campo

A

B

Figura 29. En estos dos ejemplos se muestran acciones que el agua de entrada realiza sobre las membranas semipermeables, así como la interacción de estas últimas con el agua.

Para el diseño del sistema de ósmosis inversa centrífugo, que se presentó en la sección 4.3.2, se realizó el diagrama funcional utilizando el programa computacional Innovation WorkBench. Existen algunas diferencias con respecto al diagrama funcional clásico, por ejemplo, no se especifican los verbos entre el sujeto y el objeto, pero en general son muy similares. Este diagrama también busca facilitar la detección de las relaciones entre las diversas funciones que se llevan a cabo en el sistema completo. A continuación se presenta el diagrama:

Figura 30. Diagrama de Descomposición funcional realizado mediante el software Innovation WorkBench.

Presión Mecánico Ósmosis Inversa Químico Agua de entrada Membrana semipermeable Membrana semipermeable Contaminar Químico Agua de

entrada _{Ósmosis Inversa}

En este diagrama funcional se puede ver el proceso completo del filtro centrífugo. Primeramente; la corriente alterna energiza al motor, el cual mediante la transmisión hace rotar la carcasa y al mismo tiempo el agua de mar entra en la misma. La rotación de la coraza, junto con el agua, genera las fuerzas centrífugas; con lo que se crea un diferencial de presión entre la presión osmótica y la presión aplicada que origina que haya un flujo de agua a través de la membrana. Este diferencial de presión genera esfuerzos en la membrana y el agua de mar ocasiona que la misma se contamine; ambas funciones son dañinas para el sistema (rectángulos con esquinas redondeadas). En la membrana se divide el flujo, el agua que fluye a través de la membrana se convierte en agua dulce o pura, mientras que el resto del agua es el rechazo o salmuera.