Tarea
43
Ejemplos de Aplicación de la Metodología TRIZ Ejemplos de Aplicación Triz Tecnología Industrial Lady Ylaquita Baldárrago Universidad Nacional Mayor de San Marcos
description
Aplicación Triz
Transcript of Tarea
Eje
mp
los
de
Ap
lic
ac
ión
de
la
Me
tod
olo
gía
TR
IZ
Ejemplos de Aplicación Triz
Tecnología Industrial
Lady Ylaquita Baldárrago
Universidad Nacional Mayor de San Marcos
EJEMPLOS DE APLICACIÓN METODO TRIZ
DESARROLLO DE LA MATRIZ DE CONTRADICCIÓN UBICANDO LOS PRINCIPIOS DE INVENTIVA.
Se ha indagado en diversos diseños pero luego de realizar las respectivas pruebas, con certeza se puede asegurar que las características deben ser muy simples, modulares y de gran rendimiento.
Figura 4.4: Esquema de procedimiento de desarrollo mediante TRIZ.
El método de TRIZ permite encontrar soluciones a problemas de inventiva donde existen contradicciones técnicas entre sus características. Como por ejemplo el peso del dispositivo, el tamaño, volumen, forma, facilidad de uso, facilidad de construcción, complejidad del dispositivo, etc. TRIZ analizó aproximadamente entre 20 a 40 mil de 1.5 millones de patentes que consideró verdaderamente inventivas o creativas, concluyó que nuestro problema puede haber sido resuelto en otro campo del conocimiento radicalmente diferente. Entonces clasificó las patentes según el tipo de problema que resolvían y constató que los caminos seguidos para solucionar los problemas se repetían elaborando así 40 principios fundamentales para resolver problemas de inventiva basados en una matriz donde colocamos 39 parámetros técnicos que empeoran o mejoran la solución del objetivo. Para encontrar cuales son nuestros parámetros se emplean los siguientes pasos para obtener la solución al problema utilizando la matriz de contradicción de TRIZ
Eje
mp
los
de
Ap
lic
ac
ión
de
la
Me
tod
olo
gía
TR
IZ
Figura 4.5: Matriz de contradicciones técnicas con las soluciones respectivas.
Descripción de los principios de TRIZ
Se utilizaron algunos de los parámetros técnicos de TRIZ para encontrar la solución al problema. A continuación se describe como se aplicaron los principios de TRIZ mostrados en la tabla anterior de color crema:
1 Segmentación.
a) Dividimos el objeto en partes independientes, (El sistema posee partes como: alimentación, medición, procesamiento, salidas).
b) Creamos un objeto seccionado, (El dispositivo cuenta con una tarjeta electrónica, el sensor, la batería, adicionalmente se conecta el cargador).
Figura 4.6: Segmentación de las partes que conforman la carcasa.
3 Calidad Local.
a) Transición de una estructura homogénea de un objeto o medio ambiente ex- terno (acción externa), a una estructura heterogénea. (El dispositivo debe ser capaz de detectar los objetos sobre el bastón pero no debe alterara su funcionalidad, la solución es construirlo lo más pequeño y liviano posible).
b) Hacer que diferentes partes del objeto lleven a cabo diferentes funciones. (El mismo micro controlador maneja el motor de carga desbalanceada así como la luz del led y el pitido del Buzzer).
c) Coloque cada parte del objeto en las condiciones más favorables para su funcionamiento. (El sensor se coloca en la superficie de la carcasa formando 90° con el bastón, se aprovecha el movimiento del bastón para rastrear los obstáculos, el motor de carga desbalanceada se encuentra cerca de la carcasa, el encendido y el botón de selección de modo de operación están en el mismo lado y el jack de carga eléctrica está en la superficie inferior) Figura 10. Esquema electrónico del circuito del sistema
Figura 4.7: Se realizan pruebas de funcionamiento para verificar que el sistema electrónico aproveche al máximo los recursos disponibles por ejemplo los pines libres del micro controlador, en este ejemplo se desperdician muchos pines con el PIC 16F876A además de ocupar más espacio que otro PIC más pequeño.
5 Combinando.
a) Combine en un espacio objetos homogéneos u objetos destinados a operar contiguamente. (El mismo dispositivo puede ser adaptado a uno u otro bastón, incluso puede ser utilizado sin el mismo para detectar obstáculos).
Eje
mp
los
de
Ap
lic
ac
ión
de
la
Me
tod
olo
gía
TR
IZ
b) Combine en tiempo operaciones homogéneas o contiguas. (El programa grabado en el PIC realiza mediciones cada 8 us sin embargo mientras genera la salida para controlar el micro motor continúa midiendo para garantizar la medición).
10 Acción Previa.
a) Lleve a cabo la acción requerida con anticipación por completo, o al menos una parte. (En el programa grabado en el PIC las líneas de código están ordenadas de tal manera que no se desperdician ciclos de reloj para leer constantemente la distancia del sensor y poder generar la salida simultáneamente y si ocurre una interrupción el programa pasa a estado inactivo o activo de acuerdo a la situación) b) Ordene los objetos de tal manera que puedan entrar en acción sin pérdidas de tiempo esperando la acción. (El PIC controla al Buzzer, al led y al micromotor simultáneamente, no existen otros dispositivos que resten tiempo a este control).
11 Precaución Previa.
a) Compensación por la relativa baja confiabilidad de un objeto por medio de contramedidas tomadas en avance. (El dispositivo se puede adaptar al bastón por medio de un estuche de tela acolchonado que protege al dispositivo de eventuales caídas, golpes, etc)
Figura 4.8: Un ejemplo de adaptación del prototipo al Bastón.
13 Inversión
a) Haga una parte movible del objeto o el ambiente exterior ina- movible y la parte inmóvil hágala movible. (Aunque el dispositivo es inmóvil al adaptarse en el bastón se convierte en un objeto móvil).
14 Esfericidad.
a) Reemplace partes lineales o superficies planas con otras curvadas, formas cúbicas con formas esféricas. (El diseño electrónico de la tarjeta ha tomado en cuenta estas consideraciones para evitar perturbaciones electromagnéticas, además de la carcasa que también tiene los bordes redondeados) b) Reemplace un movimiento lineal con uno rotatorio, utilice una fuerza centrífuga. (El movimiento semicircular del bastón provee mayor rango de medición para ubicar obstáculos a los costados).
15 Dinámica.
a) Haga características de un objeto, o un ajuste automático del ambiente externo para el desempeño óptimo en cada estación de operación. (El led indica a las personas videntes en la noche la presencia de un No Vidente Transitando para que le brinden facilidades de transito).
16 Acciones Parciales.
a) Es difícil obtener un 100 % del efecto deseado, ejecute algo de más o de menos para simplificar el problema. (Aquí un punto vital del proyecto, aunque el sistema de medición tiene un error muy bajo, las vibraciones que percibe el No Vidente pueden ser interpretadas erróneamente, por lo tanto se controla con pulsos cuan alejado o cercano está el objeto, entonces un No Vidente con la práctica podría llegar a describir una distancia muy aproximada a la que se encuentra del obstáculo).
17 Otra dimensión.
a) Use un ensamble de objetos en multicapa en lugar de una simple capa. (La tarjeta electrónica fue elaborada en 2 Layers para permitir la reducción del espacio, sobre la cara superior se montan los elementos, debajo de la cara inferior está la batería de litio que ocupa el espacio de la tarjeta electrónica).
b) Incline el objeto o voltéelo como debe estar. (Se aprovecha la inclinación del bastón respecto a la persona para que la señal de ultrasonido se propague perpendicularmente al bastón blanco)
Eje
mp
los
de
Ap
lic
ac
ión
de
la
Me
tod
olo
gía
TR
IZ
Figura 4.9: Se utilizaron diferentes materiales para la elaboración de piezas como este cabezal Braille.
19 Acción periódica
a) Reemplace una acción continua con una periódica, o un impulso. (Se pensaba controlar las vibraciones generadas por el micro motor pero se prefirió controlar la frecuencia con que se producían las mismas manteniendo la amplitud, de esta manera es más fácil su percepción).
b) Si una acción es periódica, cambie su frecuencia. (La frecuencia varía según la distancia a la que se encuentra el objeto cambiando el duty cicle para que sea más fácil percibirla).
c) Use pausas entre impulsos para dar acción adicional. (Esto es muy importante, las pausas entre impulsos permiten que en el programa del PIC se pueda continuar midiendo la distancia mientras se generan estos tiempos muertos que son muy pequeños proporcionales a la distancia del objeto).
25 Autoservicio.
a) Haga que el objeto tenga su propio servicio y ejecute operaciones de reparación suplementarias. (El sistema se alimenta con la energía de la batería, para recargar cuenta con un cargador que tarda un par de minutos en cargar completamente. La batería es de 3.7 voltios a 850mAh por lo que ofrece autonomía de al menos 10 días utilizándola un promedio de 1.5 horas diarias, el cargador que se utiliza para esta
batería se consigue fácilmente en el mercado y es fácilmente adaptable). b) Haga uso de desperdicios de material y energía. (La carcasa que sostiene a los componentes además de protegerlos de golpes o agua, permite el mantenimiento del sistema, además está ubicado en una parte del mango del bastón donde no interfiere con su uso normal).
Figura 4.10: Este es el módulo de carga eléctrica. Se lo utiliza de un cargador universal.
26 Copiado.
a) Use una simple y poco costosa copia en lugar de un objeto que es complejo, costoso, frágil o inconveniente de operar. (Es difícil pensar en que el bastón blanco cuyo diámetro posee 13mm de diámetro pueda albergar un sistema electrónico completo a menos que se lo diseñe con componentes mucho más pequeños y que elevarían el costo de producción, por lo tanto se copió la autonomía de un teléfono celular utilizando el mismo principio de alimentación, recarga eléctrica, vibración, sonido, forma, etc. De hecho el cargador del sistema está elaborado casi en su totalidad sobre un cargador universal de baterías cuyo costo es mucho menor al que se podría generar si se lo construyera desde cero).
Figura 4.11: Sistema de recarga eléctrica muy económico para el sistema.
Eje
mp
los
de
Ap
lic
ac
ión
de
la
Me
tod
olo
gía
TR
IZ
27 Objeto barato de vida corta en vez de uno caro y durable.
a) Reemplace un objeto costoso por una colección de algunos poco costosos, comprometiendo otras. (A pesar de que el sistema cuenta con todo el respectivo diseño electrónico se omitieron elementos que al inicio hacían que dispositivo se vuelva difícil de manejar y sobre todo costoso como por ejemplo el módulo de reproducción MP3 con el que las distancias se entregaban con un audífonos o dos, un sistema Braille que indicaba las distancias de los obstáculos para personas Sordo Ciegas, además gracias a esto se pudo reducir el espacio considerablemente).
28 Reemplazo de sistemas mecánicos.
a) Reemplace el sistema mecánico por uno óptico, acústico u odorífero. (Se pensaba colocar un micro servo que controle el ángulo al cual se enviaba y se recibía la señal pero este sistema electromecánico volvía muy engorroso la utilización del sistema).
b) Use un campo electromagnético, eléctrico o magnético para interacción con el objeto. (La señal de ultrasonido utiliza el espectro electromagnético aunque a una frecuencia muy baja (42.5KHz) comparada con otras señales pero el sensor está diseñado para medir la distancia a esta frecuencia).
40 Materiales compuestos
a) Reemplace materiales homogéneos con compuestos. (El sistema cuenta con todo tipo de materiales, por ejemplo las tarjetas electrónicas son de fibra de vidrio que a su vez son mezcla de otros materiales, el cobre tiene una capa de estaño y plomo para eliminar la oxidación y la tarjeta está barnizada, la carcasa es de acrílico pero puede ser construida por molde con materiales plásticos compuestos).
Figura 4.12: Se utilizaron diferentes materiales para la elaboración de piezas como este cabezal Braille.
EJEMPLO DE APLICACIÓN TRIZ AL DISEÑO DE TRANSMISIÓN DE ENGRANAJES CILÍNDRICOS DE DIENTES RECTOS.
Se desea diseñar una transmisión abierta de engranajes cilíndricos de dientes rectos, cuyas exigencias técnicas de diseño se muestran en la tabla 3:
PROPUESTA DE DISEÑO SIGUIENDO LOS PASOS DE LA METODOLOGÍA TRIZ
1. PROBLEMA PARTICULAR O ESPECÍFICO
En las transmisiones cilíndricas de dientes rectos, resulta crítico el comportamiento del diente en la resistencia a la fatiga por flexión. Por lo que se requiere encontrar cuales son las condiciones geométricas que garantizan el mejor desempeño de este. En el caso de las transmisiones abiertas que se desea garantizar la máxima resistencia a la flexión, se ha demostrado, que haciendo cambios en la geometría del diente puede variarse el comportamiento de la transmisión; sin embargo se deteriora el factor de recubrimiento, el cual influye notablemente en la potencia a transmitir.
Parámetro que se desea mejorar: Resistencia a la fatiga por flexión, el cual es uno de los criterios más importantes a considerar en el diseño de engranajes, también conocido como fallo por rotura en la base del diente. Se corresponde con el parámetro número 14 (Resistencia)
Parámetro que se deteriora: Factor de recubrimiento. Este parámetro es de gran importancia en las transmisiones por engranajes, dando una idea de los pares
Eje
mp
los
de
Ap
lic
ac
ión
de
la
Me
tod
olo
gía
TR
IZ
de dientes que se encuentran simultáneamente en contacto a lo largo de la línea práctica de engranajes.
Mientras más alto sea este valor, más suavemente funcionará la transmisión y más potencia será capaz de transmitir [14]. Se corresponde con el parámetro número 21 (Potencia).
2. PROBLEMA GENÉRICO:
Selección de los principios de inventiva usando la matriz de contradicciones. A continuación se muestra en la tabla 4 la intersección de los parámetros contradictorios
La matriz de contradicciones propone los principios de inventiva que según Altshuller deben ser empleados en la solución de la contradicción (10, 26, 28 y 35).
Análisis de cada uno de los principios de inventiva:
Principio 10. Acción anticipada. (No se corresponde con la naturaleza del problema)
Principio 26. Copiado. (No se corresponde con la naturaleza del problema)
Principio 28. Remplazar un sistema mecánico con otro sistema. (No se corresponde con la naturaleza del problema)
Principio 35. Transformación de propiedades. (No se corresponde con la naturaleza del problema)
Luego de un estudio detallado de cada uno de los principios que sugiere la matriz, así como de los restantes propuestos por el profesor Altshuller, no se dispone principios que tenga asociada una definición que permita resolver la contradicción del problema planteado. Teniendo en cuenta que las transmisiones por engranajes presentan un alto grado de exigencias y especificaciones de diseño, propias de esta metodología para dar respuestas a las diferentes exigencias técnicas que se presentan, se propone incorporar el siguiente principio de inventiva:
Variación de la geometría:
Definición: Reacondicionar la forma geométrica de un objeto, sistema tecnológico o parte de este, en función de su comportamiento.
Argumentación: Está demostrado que en el diseño mecánico, muchas veces es la variación de la geometría de un objeto o sistema tecnológico, la que da solución a disímiles problemas de ingeniería, puesto que en muchas ocasiones de esta depende el comportamiento.
Como ejemplo se puede mencionar el cambio en la aerodinámica del fuselaje de los aviones, en la carrocería de los automóviles, trenes y todos los medios de transportes, el cual influye notablemente en la resistencia al aire. Los grandes depósitos de combustibles con formas de domos geodésicos, cilíndricos con casquetes esféricos, en los cuales a de garantizarse la máxima resistencia al almacenar grandes volúmenes. La tendencia en las cámaras de combustión de los motores de combustión interna a ser esféricas y así garantizar la menor superficie de contacto para que la mayor cantidad de energía sea transformada en trabajo. En el diseño de perfiles para la carpintería de aluminio donde la geometría define la resistencia y rigidez con el menor costo por concepto de material.
Se puede afirmar que la geometría juega un papel importante en la resistencia, costos, fiabilidad, durabilidad, etc. de los sistemas tecnológicos. Por lo que el principio de inventiva, variación de la geometría el cual responde a la definición antes planteada, se corresponde con muchas de las soluciones en el marco de la ingeniería.
Eje
mp
los
de
Ap
lic
ac
ión
de
la
Me
tod
olo
gía
TR
IZ
3. SOLUCIÓN GENERAL
Aplicar el principio de inventiva, variación de la geometría y así garantizar la máxima resistencia a la flexión para las exigencias de diseño planteadas.
4. SOLUCIÓN ESPECÍFICA
Para garantizar la resistencia a la fatiga por flexión, se cambia la geometría del diente mediante el desplazamiento de la herramienta. La esencia del desplazamiento del engranaje consiste en que, según sea la necesidad del cambio de unas u otras características del mismo, se utilizan distintos sectores de la evolvente de la circunferencia básica dada [15]. El grado de desplazamiento, se determina por los coeficientes de corrección X1 y X2. Con el cambio de la magnitud de éstos, varían las dimensiones relativas de los dientes, puesto que cambia el desplazamiento real de la herramienta, con respecto a la pieza que se elabora [15]. Mediante el desplazamiento, puede aumentarse la capacidad portante de los engranajes [16-18] debido a:
Engrosamiento del diente cerca de su base. Posibilidad de reducir el número de dientes y aumentar respectivamente el módulo. Aumento de los radios de curvatura de las superficies de la evolvente. Disminución del deslizamiento específico.
APLICACIÓN DE TRIZ
Referencia Y. Mohamed and S. AbouRizk (University of Alberta, Edmonton, Canada). Application of the Theory of Inventive Problem Solving in Tunnel Construction. Journal of Construction Engineering and Management. Vol 131, N° 10, October 1, 2005. ASCE, USA. A juicio de los autores, la teoría del TRIZ proporciona una herramienta importante, sino única, para el desarrollo estructurado de soluciones innovadoras en problemas técnicos. El artículo describe el TRIZ y lo utiliza en el campo de construcción de túneles. La teoría genera soluciones conceptuales a varios problemas en este campo. En la comparación con otras herramientas, el TRIZ puede ser usado por personal no experto y proporciona ideas para las tecnologías en uso. Le auguran mucho futuro en el campo de la construcción.
Introducción Para generar mejoras innovadoras en sistemas técnicos de construcción, hay que superar dos problemas: (1) crear un ambiente que motive y adopte soluciones de innovación, y (2) gestionar el conocimiento técnico y la experiencia necesarias para generar este tipo de soluciones de una manera estructurada y sistemática. El TRIZ se ha usado en el campo de la construcción como en el izado de losas, en cabezales de pilotes sumergidos y en la erección de silos de acero. Además, como es conocido, se ha aplicado extensamente en campos distintos a la ingeniería civil.
Matriz de conflictos Los principios identificados en TRIZ también se convierten en una herramienta básica al ser expresada como una matriz de conflictos, relacionando los principios convertidos en parámetros, e identificados en pares que entran en contracción, tal como se ilustra en el diagrama adjunto. La matriz está conformada por renglones y columnas empleando los parámetros. Cada celda representa un tipo particular de contradicción técnica, y contiene un grupo de números que corresponden a los principios inventivos que han sido exitosamente aplicados para resolver dicha contradicción. El primer paso es emplear la matriz para analizar el problema e identificar sus componentes y sus respectivas funciones. El siguiente paso es el análisis del problema, y de ahí a formular las contradicciones entre parámetros. Una contradicción ocurre si al mejorar una característica se deteriora otra, y viceversa. Así, si una actividad es esencial para garantizar la exactitud de la construcción, pero al mismo tiempo provocará la demora de otras, tal conflicto puede ser formulado como una contradicción entre dos parámetros: el número 25 (desperdicio de tiempo) y el número 29 (exactitud de manufactura). En la celda de intersección se consigna esta contradicción. Los parámetros de resolución que se consignan se ordenan según la
Eje
mp
los
de
Ap
lic
ac
ión
de
la
Me
tod
olo
gía
TR
IZ
frecuencia de uso. En el gráfico, son: 24 (intermediación), 26 (copiado), 28 (reemplazo de un sistema mecánico), y 18 (vibración mecánica), los cuales representan orientaciones para encontrar una solución.
Proceso de trabajo en túneles
Tres son los procesos principales en los proyectos de túneles: excavación, remoción de escombros, y sostenimiento del túnel. Al utilizar una máquina excavadora de túnel (TBM, por las siglas en inglés), paralelamente a la excavación se realiza la remoción de escombros y su correspondiente retiro (puede utilizarse uno o varios vehículos de
carga). La investigación muestra el uso de TRIZ para solucionar problemas asociados a la máquina excavadora.
Problema de alineamiento El problema de alineamiento de la máquina surge cuando se trata de mantener la trayectoria correcta para la excavadora. Ello se dificulta en una curva de la trayectoria del túnel, cuando el rayo láser se desvía de la placa, y una cuadrilla tiene que reconfigurar el lanzador o disparador del rayo. Durante ese tiempo, la excavadora no puede operar sin el alineamiento apropiado, y porque la cuadrilla ocupa el espacio hacia la frontera del túnel.
Aplicación del TRIZ
Eje
mp
los
de
Ap
lic
ac
ión
de
la
Me
tod
olo
gía
TR
IZ
La solución con el empleo de TRIZ implica reformular el problema específico en una forma genérica. Esto libera el problema en términos de sus límites conceptuales. Una vez que se formula el problema genérico, varios principios o soluciones estándar del método aparecen como sugerencias para su solución. Estas actúan como orientadores para soluciones conceptuales del problema original.
Al usar la matriz de contradicciones, el problema genérico es formulado en la forma de una o más contradicciones entre los diferentes parámetros del sistema.
Caso del alineamiento El objetivo del problema que nos ocupa es conseguir que el sistema de alineamiento de la máquina excavadora sea tal que la excavación se realice en la dirección correcta. La contradicción en esta situación está entre la exactitud de la excavación y el tiempo perdido al reconfigurar el sistema láser de alineamiento. Los parámetros genéricos que corresponden a esta situación son el 25 (pérdida de tiempo) y el 29 (exactitud de la manufactura). Así el problema genérico se describe como sigue: para mejorar el tiempo perdido en el sistema, el proceso de manufactura llega a ser menos exacto. Como conclusión, la resolución del problema puede ser calificada de mejora de métodos tradicionales. En consistencia con los 76 estándares del TRIZ, la solución se ubica en el grupo de Métodos para simplificación y mejora de las soluciones tradicionales, de los que se han seleccionado los principios de resolución 24, 26, 28, y 18.
Generando una solución
Los siguientes conceptos son considerados para conseguir un mejor sistema de guía de la máquina excavadora. Una opinión especializada puede conducir a propuestas de diseño detalladas.
Un sistema que incremente la automatización y la menor participación humana, especialmente en la reconfiguración del sistema láser.
Cambiar el sistema fijo del disparador láser por otro más fácil de controlar con prismas ajustables. Un teodolito láser en vez del disparador láser, incluso puede ser guiado por un sistema de cómputo.
Cambiar a un campo diferente que sea más controlable y flexible, como el de ondas sonoras o ultrasonido. Un sistema que use giroscopios y acelerómetros en vez de láser.
Eje
mp
los
de
Ap
lic
ac
ión
de
la
Me
tod
olo
gía
TR
IZ
APLICACIÓN DE LA TEORÍA TRIZ PARA EL DESARROLLO DE UN NUEVO PRODUCTO DE LIMPIEZA
Problema
El presente proyecto surge a partir de detectar la necesidad de utilizar dos herramientas diferentes para las siguientes acciones:
Escoba: barrer Cepillo: tallar y trapear.
Una actividad previa para barrer es necesario rociar agua en el piso para evitar la dispersión del polvo en el aire, lo que conlleva a cargar y trasladar dentro de toda el área que se desea barrer una cubeta con agua. Los problemas detectados al realizar dicha acción son los siguientes:
Incomodidad al trasladar la cubeta con agua y la escoba, dentro del área en la cual se está barriendo. El movimiento generado al trasladar la cubeta entre punto y punto ocasiona derrames de agua en mayor cantidad a los necesitados, provocando la necesidad de trapear o en un segundo caso generando aun mayor suciedad (lodo). La cubeta ocupa un espacio dentro del área a barrer, para lo cual es necesario moverla de lado a lado, a fin de barrer toda el área. Al ocupar la cubeta con agua el tiempo de ejecución de la actividad de barrer incrementa considerablemente. Es necesario la inmersión de la mano del usuario en el agua para realizar el rocío en el piso. Cabe destacar que en algunos casos el agua es mezclada con sustancias químicas, lo que puede generar ciertas reacciones en la piel si estas no se lavan a tiempo.
Es importante resaltar que ninguna de estas dos herramientas (escoba –cepillo) permiten limpiar zonas en donde se encuentren vértices, además de que la limpieza de ambos utensilios es desagradable y poco sanitaria
Aplicación de Teoría TRIZ
Definición del productoEl presente proyecto plantea la solución a los problemas mencionados con anterioridad.
La escoba –cepillo Nimbus 3000 elimina la necesidad de tener dos objetos diferentes para realizar las acciones de barrer y tallar, elimina la necesidad de la utilización de un objeto más para realizar la dispersión del agua previa del barrido, elimina los molestos derrames de agua de la cubeta y elimina la fatiga de trasladar la cubeta de lado a lado.La escoba –cepillo Nimbus 3000 combina la acción de barrer, tallar y esparcir agua en un solo producto. Provee un mejor agarre del usuario al soporte del producto, otorgándole un mejor confort y evitando de esta manera el maltrato continuo de las manos del usuario.La escoba –cepillo Nimbus 3000 asegura la limpieza de áreas con esquinas que se deseen limpiar, es ligera y de fácil traslado, con mayor resistencia en el soporte y provee una mayor facilidad para su limpieza. La escoba –cepillo Nimbus 3000 excluye el concepto de ser solo “La escoba”y pasa a ser lo desea).
Aplicación de TRIZ en el diseño conceptualPara hacer frente a este problema, se propone un proceso de cinco pasos:Paso 1. Reconocimiento de las necesidades del cliente. Esta información fue obtenida de clientes de la localidad que utilizan escobas y cepillos para fines de limpieza. Así mismo, se recopiló información internacional de tipos de escobas existentes en el mercado. Es importante resaltar que la teoría TRIZ no posee una herramienta para la detección de las necesidades. Paso 2. Definición del problema. La información disponible de las necesidades de los clientes proporcionó las bases para la definición del “diseño del problema” que involucra aspectos tales como materiales, medios de producción, especificaciones ergonómicas, el mismo mercado y en general todos aquéllos recursos necesarios para la elaboración de dicho producto. Paso 3. Desarrollo de conceptos ideales que podrían satisfacer las dimensiones del producto. Paso 4. Relaciona con el concepto de validación. Paso 5. Transformación del concepto seleccionado en especificaciones del producto y requerimientos de producción
Fast
Con ayuda de esta herramienta podremos identificar y desplegar gráficamente las funciones del producto a elaborar mediante las siguientes preguntas ¿Cómo? ¿Por qué?. El diagrama de nuestro producto se presenta a continuación.
Eje
mp
los
de
Ap
lic
ac
ión
de
la
Me
tod
olo
gía
TR
IZ
Paso 1. Reconocimiento de las necesidades del clienteComo primer paso fue necesario comprender al cliente, para lo cual se aplicaron encuestas en la ciudad de Orizaba de donde se obtuvo información sobre el mercado potencial y sus características. Los resultados se muestran concentrados en la tabla que se muestra a continuación:
E* Significa que esta información proviene del cliente o por su observación.
I* Es información que ha sido inferida por el equipo de trabajo.
Funciones requeridas del productoDe manera simultánea se realizó un análisis funcional del nuevo producto para identificar las funciones que deberían ser consideradas en el proceso de diseño. Estas funciones podrían ser negativas, esenciales o superfluas.
1. Limpiar superficies (barrer)2. Tallar superficies3. Resistencia del mango4. Resistencia de las cerdas5. Facilidad de limpieza de las cerdas6. Diseño atractivo7. Que el producto no pese
La información obtenida de las encuestas sirvió como base para el desarrollo de este nuevo producto, con lo que el equipo procedió a dar inicio al proceso de diseño.
Otra de las herramientas que se utilizaron en el Paso 1 fue QFD (Quality Function Deployment), ya que resulta útil para transformar las necesidades de los clientes en parámetros de diseño (Akao, 2004).
Eje
mp
los
de
Ap
lic
ac
ión
de
la
Me
tod
olo
gía
TR
IZ
La aplicación de esta herramienta dio origen a una serie de características de diseño que deberían satisfacerse con la finalidad de abarcar la mayor cantidad de mercado posible, las cuales se muestran a continuación.
Definición de los parámetros
Tabla 1. Definición de parámetros.
IFR: El producto ideal es aquel que pueda ser escoba y cepillo en un solo producto, que cada una de estas funciones este presente cuando se necesite, que sea capaz de limpiar en superficies esquinadas, que sea ligero y resistente. Este concepto se utiliza como referencia para la generación de nuevos conceptos de soluciones.
Paso 2. Definición del problema.Analizando los datos obtenidos hasta el momento se identificaron contradicciones, las cuales representan un problema para el diseño del producto, ya que este debe:
• Ser resistente, pero que el esfuerzo para cargarlo debe ser mínimo.
• Contenedor de agua grande pero pequeño al mismo tiempo.
La reducción o eliminación de estas contradicciones son de vital importancia, pues con esto se asegura el cumplimiento del objetivo planteado al inicio de este proyecto.
Para resolver la segunda contradicción fue necesario el uso de la matriz de contradicciones, una de las herramientas más populares de TRIZ. La finalidad de esta
Eje
mp
los
de
Ap
lic
ac
ión
de
la
Me
tod
olo
gía
TR
IZ
es reducir el espacio de solución para encontrar de forma más rápida soluciones potenciales, para esto se deben de analizar los principios de solución asociados a la contradicción, los cuales se encuentran en una base de principios.
Ilustración 1. Matriz de contradicciones
La contradicción descrita anteriormente no pueden ser analizadas bajo esos términos en la matriz, por lo que estas deben plantearse nuevamente en base a la características que se desean mejorar y a las que se desean empeorar, tal y como se muestra en la matriz. Por lo que el equipo definió nuevamente as contradicciones, obteniendo las siguientes:
• Tensión/presión contra peso de un objeto móvil.
• Cantidad de sustancia contra facilidad de operación.
En lo que resta de esta sección se describe cómo fue que se aplicó esta herramienta y cuáles fueron las soluciones encontradas.
Contradicción 1: Tensión/presión contra peso de un objeto móvil.
Los principios aplicados para resolver este tipo de contradicción son el 40, 35, 31 y 10; Los cuales señalan lo siguiente (El principio 40 y 31 fueron los que proporcionaron una solución al problema planteado en este caso).
40. Materiales compuestos
a. Reemplace materiales homogéneos con compuestos
35. Transformación de los estados físicos y químicos de un objeto
a. Cambiar un estado de agregación de un objeto, concentración de densidad, grado de flexibilidad, temperatura
31. Uso de material poroso
a. Haga un objeto poroso o use elementos porosos adicionales (insertos, cubiertas, etc.)
b. Si un objeto ya es poroso llene sus poros con alguna sustancia
10. Acción previa
a. Lleve a cabo la acción requerida con anticipación por completo, o al menos una parte
b. Ordene los objetos de tal manera que puedan entrar en acción sin pérdidas de tiempo esperando la acción
Solución: Aplicando el principio 40 se decidió ocupar material de aluminio para la fabricación del mango del producto ya que satisface los requerimientos (resistente y ligero), además de utilizar materiales plásticos para los demás componentes del mismo.
Aplicando el principio numero 31 se decidió aprovechar la estructura del mango del producto (la cual es hueca) como contenedor del liquido.
Contradicción 2: Cantidad de sustancia contra forma.
Los principios aplicados para resolver este tipo de contradicción son el 3, 30, 31 y 36,; los cuales señalan lo siguiente (El principio 3 fue el que proporciono una solución al problema planteado en este caso.):
3. Calidad Local
a. Transición de una estructura homogénea de un objeto o medio ambiente externo (acción externa), a una estructura heterogénea.
b. Hacer que diferentes partes del objeto lleven a cabo diferentes funciones.
c. Coloque cada parte del objeto en las condiciones más favorables para su funcionamiento.
Por ejemplo un lápiz y un borrador son una unidad.
31. Uso de material poroso
a. Haga un objeto poroso o use elementos porosos adicionales (insertos, cubiertas, etc.)
b. Si un objeto ya es poroso llene sus poros con alguna sustancia
30. Película flexible o membranas delgadas
Eje
mp
los
de
Ap
lic
ac
ión
de
la
Me
tod
olo
gía
TR
IZ
a. Reemplace las construcciones habituales con membranas flexibles y películas delgadas
b. Aísle un objeto del ambiente externo con películas delgadas o membranas finas
36. Transición de fase
a. Implemente un efecto desarrollado durante el cambio de fase de una sustancia.
Propuesta de solución:
Está basada en el principio 3, en la cual se decidió incluir el aspersor de agua en la escoba como una sola unidad.
Paso 3. Diseño conceptual Una vez que los principios fueron identificados y las contradicciones resueltas, el equipo de diseño procedió a convertirlas en soluciones mediante el uso de su experiencia y conocimientos anteriores, creando de esta forma un diseño conceptual que cumple con todas las características demandadas por el usuario. Además se agregaron varias funciones que no fueron específicamente declaradas por el cliente, pero que añadiéndolas se espera tener un mayor impacto en este, así como también diferenciar el producto de los demás.
En base a lo anterior, el diseño del producto es el siguiente:
Ilustración 2. Escoba -Cepillo Nimbus 30000
En el dibujo anterior ser pueden observar las dimensiones del objeto las cuales fueron especificadas anteriormente, así como la forma del mismo. A continuación se describe el producto con mayor detalle.
Ilustración 3. Diámetro del mango de la escoba –cepillo Nimbus 3000
MangoEl diámetro del mango es de 8 cm y la longitud del mango es de 103 cm. El mango del cepillo-escoba es de aluminio, cubierto con una capa de plástico asegurando así las especificaciones del cliente de ligereza y resistencia, ocasionada por las propiedades naturales del material.
Es importante resaltar que el mango proporciona dos funciones principales las cuales son:
Proporcionar un soporte donde ejercer fuerza para ejecutar una acción (tallar o barrer).
Contenedor de líquidos.
La estructura del mango tiene un área acolchonada que permite un mejor agarre y provee mayor comodidad para el usuario en esa zona.
Aspersor
Para poder esparcir agua se necesita decidir entre dos opciones: Querer rociar el agua por la parte de arriba, es decir, con ayuda del atomizador, o por la parte de abajo, es decir, directamente del cepillo. Se explicara a continuación la primera opción.
El Aspersor se une al mango para poder rociar líquido, es necesario girar el aspersor si se quiere ajustar o retirar del mango. Para poder rociar agua es necesario presionar ligeramente la palanca que se encuentra debajo del área de donde sale el líquido. A lo largo del mango, por la parte interna, se encuentra una manguera muy delgada, la cual forma parte del aspersor y su largo es equivalente al del mango. Su función principal es la de obtener el líquido contenido en el mango para poder esparcirlo posteriormente.
Eje
mp
los
de
Ap
lic
ac
ión
de
la
Me
tod
olo
gía
TR
IZ
Ilustración 4. Aspersor
Si escogemos la opción de querer rociar agua desde el cepillo, tenemos que como componente del aspersor, se encuentra una pieza colocada en la parte superior del cepillo, su función principal es permitir o no, el paso del agua, ¿cómo se logra esto?, oprimiendo un botón incluido en la misma pieza.
Ilustración 5. Bloqueador
Cepillo
Ilustración 6. Cepillo- Escoba
El cepillo –Escoba como su nombre lo dice, está compuesto por cerdas blandas y cerdas duras. Las cerdas amarillas son blandas, ya que esta condición es necesaria para barrer; Las cerdas rojas son duras ya que esta condición es necesaria para tallar. Ambas se encuentran en la misma cantidad. El cepillo-escoba posee un ángulo de inclinación el cual asegura el poder barrer en las áreas con vértices. El largo del cepillo es de 30 cm, el ancho está compuesto de dos valores debido a que una parte es más larga que la otra por la razón explicada anteriormente. Sus medidas son: 11cm y 9 cm respectivamente.
Limpieza de la escoba
Parte importante de las actividades de limpieza es la recolección de la basura que se pudiera acumular después de realizar dicha acción, para lo cual se decidió complementar el producto con un recogedor.
La necesidad de mantener limpia la escoba o el cepillo era ocasión de tener que retirar con las manos los restos de basura acumulados entre las cerdas. Debido a esto se incluyo en el recogedor un peine que facilita la eliminación de estos restos. Para lo cual solo hay que introducir las cerdas en el peine y posteriormente jalar hacia arriba la escoba-cepillo para que los residuos se contengan en el recogedor. El recogedor se muestra a continuación.
Ilustración 7. Recogedor cepillador
Eje
mp
los
de
Ap
lic
ac
ión
de
la
Me
tod
olo
gía
TR
IZ
Diseño atractivo de la escoba
Para satisfacer este objetivo trazado al inicio del proyecto, se propone integrar diversos estilos de estampar las escoba – cepillo Nimbus 3000, para lo cual se deberá contar con una amplia gama de estampados de diversos colores y estilos. En las siguientes imágenes se presentan algunos modelos de cubiertas propuestos:
Ilustración 8. Estampados
