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TRIZ
TEORÍA DE RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS INVENTIVOS
Lic Carlos Requena - UTN FRGP
CONFERENCIA EST - CEPTM “MOSCONI” - IUE 15 Oct 2015
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Ing. JUAN CARLOS NISHIYAMA
Lic. TATIANA ZAGORODNOVA
Lic. FERNANDO YONNI
Estud. Ingeniería ROCÍO DELGER
Estud. Ingeniería FERNANDO NAVASCUES
Lic. CARLOS REQUENA
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¿QUÉ ES TRIZ?
“TRIZ ES UNA METODOLOGÍA
SISTEMÁTICA ORIENTADA Y BASADA
EN CONOCIMIENTOS HUMANO.”
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Genrich Saulovich Altshuller
Creador del TRIZ
15 de octubre de 1926 –
24 de septiembre de 1998
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BREVE HISTORIA
DE TRIZ
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SU FILOSOFÍA DE TRABAJO ES LA DE
CONTRIBUIR AL SUEÑO DE CUALQUIER
PROYECTO:
SER INNOVADOR Y CONTRIBUIR AL
ÉXITO EMPRESARIAL
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LA METODOLOGÍA TRIZ ES
COMO UN INSTRUMENTO
CIENTÍFICO PARA
SISTEMATIZAR LA
INNOVACIÓN
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LA EMPRESA QUE NO
INNOVA,
SIMPLEMENTE...
¡DESAPARECE!
(Innovar o Morir, Darell Mann)
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INERCIA PSICOLÓGICA• RESOLVER
PROBLEMAS, DEPENDE DE LAS HABILIDADES PERSONALES.
• EL ANALISTA DE PROBLEMAS FRECUENTEMENTE BUSCA SOLUCIONES EN EL CONJUNTO ACOTADO DE SU CONOCIMIENTO Y EXPERIENCIA.
s
s s
s
Cuerpo del
conocimiento
Propio
conocimiento
s
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MÉTODOS TRADICIONALES PARA GENERAR
IDEAS:
• ITERATIVO O DE “PRUEBA Y ERROR”.
• TORMENTA DE IDEAS (BRAINSTORMING).
• DIAGRAMA DE ISHIKAWA O DE “CAUSA-
EFECTO”.
• ANÁLISIS MORFOLÓGICO.
• SINÉCTICA DE WILLIAM GORDON, ETC.
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TODOS ESTOS MÉTODOS SON MUY POCO
EFECTIVOS PARA LA GENERACIÓN DE
INVENTOS O INNOVACIONES
TECNOLÓGICAS, DE MANERA SISTEMÁTICA,
EN ESPECIAL PROBLEMAS CON UN ALTO
GRADO DE DIFICULTAD.
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PROBLEMA
SOLUCIÓN
ESTRATEGIA DE BÚSQUEDA DE
SOLUCIÓN A PROBLEMAS POR
MÉTODOS COMUNES, NO
ESTRUCTURADOS
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MUERTE POR
APLASTAMIENTO
DE UN MILLÓN DE
HERRAMIENTAS
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TODOS ESTOS MÉTODOS SON MUY
POCO EFECTIVOS PARA LA
GENERACIÓN DE INVENTOS O
INNOVACIONES TECNOLÓGICAS, DE
MANERA SISTEMÁTICA, EN ESPECIAL
PROBLEMAS CON UN ALTO GRADO DE
DIFICULTAD.
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¿QUÉ HACER PARA INNOVAR?
¡GENERAR
GRANDES IDEAS!
¡SER CREATIVO!
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PERO….
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¿Es posible destilar lo mejor del conocimiento
humano ?
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PROBLEMA
S S
SS
S
SS
S
LOS MÉTODOS ESTRUCTURADOS NO
LLEGAN A UNA SOLUCIÓN, SINO QUE
ALCANZAN ESPACIOS DE SOLUCIONES
Espacio
de
soluciones
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HAY DOS TIPOS DE PROBLEMAS QUE TODOS
CONOCEMOS:
•SOLUCIÓN CONOCIDA.
•SOLUCIÓN DESCONOCIDA.
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MÉTODO TRIZ•IDENTIFICAR EL PROBLEMA.
•REFORMULAR EL PROBLEMA
PARA TRIZ.
•BUSCAR POR PROBLEMAS
PREVIAMENTE RESUELTOS.
•BUSCAR POR SOLUCIONES
ANÁLOGAS.
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Problema
estándar
genérico
Solución
estándar
genérico
Mi
problema
específico
Mi solución
específica
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Herramientas del TRIZ dentro del ovalo y la
fertilización cruzada con otras herramientas fuera del
ovalo.
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QFD
SOLUCIÓN¿POR BRAINSTORMING?,
¿PENSAMIENTO LATERAL?
¿PRUEBA Y ERROR?
¿SINÉCTICA?
¿?
APQP
Planeamiento
avanzado de
la calidad del
producto
Taguchi y
DOE Diseño
de
experimento
DFM
Diseño para
manufactur
a
Diseño
axiomático
AMFE Análisis
de modo de fallas
y sus efectos
Seis
Sigma
Anàlisis de
riesgos
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QFD
TRIZAPQP
Planeamiento
avanzado de
la calidad del
producto
Taguchi y
DOE Diseño
de
experimento
DFM
Diseño para
manufactur
a
Diseño
axiomático
AMFE Análisis
de modo de fallas
y sus efectos
Seis
Sigma
Anàlisis de
riesgos
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QFD
Problemas inventivos
Análisis funcionales
Declaración del problema
Análisis de la causa raíz
(zona de conflicto)
SLP
Evolución de la tecnología
ARIZ Algoritmo para
la resolución de
problema inventivo Resolución contradicción técnica
.Matriz contradicción Altshuller
.39 parámetros de ingeniería
Resolución contradicción física
( principio de separación)
.Separación temporal
.Separación espacial
.Separación entre el sistema y sus partes
Análisis sustancia-
campos
76 Soluciones estándares
Aplicar efecto físico o
químico base de dato
TRIZ
APQP
Planeamiento
avanzado de
la calidad del
producto
Taguchi y
DOE Diseño
de
experimento
DFM
Diseño para
manufactur
a
Diseño
axiomático
AMFE Análisis
de modo de fallas
y sus efectos
Seis
Sigma
Anàlisis de
riesgos
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LA SOLUCIÓN IDEAL
(cero contradicciones)
No es compleja
No es costosa
No emplea tiempo
No usa esfuerzo humano
No consume energía
Y, sin embargo, la función se
cumple de manera satisfactoria
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EL CAPITAL INTELECTUAL DE CUALQUIER
ORGANIZACIÓN PUEDE INCREMENTARSE, EN
GRAN MEDIDA, SI LOS EMPLEADOS,
APRENDEN LA APLICACIÓN DE TRIZ, PARA
ENFRENTAR PROBLEMAS DE INVENTIVA O
INNOVACIÓN TECNOLÓGICA, CONTRIBUYENDO
AL ÉXITO DE LA EMPRESA.
TRIZ EN LAS EMPRESAS
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EMPRESAS QUE LO IMPLEMENTAN
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TRIZ EN INSTITUCIONES
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ENSEÑANZA DEL TRIZ
EN EL MUNDO
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Kai Yang Wayne State
University
National Cheng Kung University
Tainan
Shanghai Jiao Tong University
Chong Qing University
Hebei Industrial University
Northeastern University
Southwest Jiaotong University
Tianjin UniversityTsinghua UniversityZhejiang University
Chengdu Aircraft Design &
Research Institute (CADI)
Northeastern University
CHINA KOREAKorea Polytechnic
University
KITECH
LG Cable
Triz Korea Inc
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Enseñanza TRIZ en JAPÓN
Según Toru Nakagawa
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TRIZ EN
ARGENTINA
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BIBLIOGRAFÍA
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150 patentes y papers
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2da PARTE
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MUNDO CERRADO
Contenedor
Ácido
Espécimen
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Ácido
Espécimen
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Ácido
Espécimen/
Contenedor
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EJEMPLO: DESGASTE CODO
DURANTE EL TRANSPORTE DE
BOLAS
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SOLUCIONES COMUNES:
• CODOS REFORZADO
• USAR CODO CAMBIO RÁPIDO
• REDISEÑAR FORMA DEL CODO
• SELECCIONAR OTROS MATERIAL PARA EL CODO
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SOLUCIÓN
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BREVE HISTORIA
DE TRIZ
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39 PARAMETROS DE
INGENIERIA
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1. Peso De Objeto Móvil
2. Peso De Objeto Inmóvil
3. Longitud De Objeto Móvil
4. Longitud De Objeto Inmóvil
5. Área De Objeto Móvil
6. Área De Objeto Inmóvil
7. Volumen De Objeto Móvil
8. Volumen De Objeto Inmóvil
9. Velocidad
10. Fuerza
11. Tensión, Presión,
12. Forma
13. Estabilidad De Objeto
14. Resistencia
15. Durabilidad De Objeto Móvil
16. Durabilidad De Objeto Inmóvil
17. Temperatura
18. Brillo
19. Energía Gastada Por Objeto Móvil
20. Energía Gastada Por El Objeto
Inmóvil
21. Potencia
22. Desperdicio De Energía
23. Desperdicio De Sustancia
24. Pérdida De Información
25. Perdida De Tiempo
26. Cantidad De Sustancia
27. Fiabilidad
28. Precisión De Medida
29. Precisión De Manufactura
30. Factores Nocivas Que Actúan En El Objeto
31. Efectos Del Lado Nocivo
32. Manufacturabilidad
33. Conveniencia De Uso
34. Reparabilidad
35. Adaptabilidad
36. Complejidad De Dispositivo
37. Complejidad De Control
38. Nivel De Automatización
39. Productividad
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40 PRINCIPIOS
INVENTIVOS
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EN OTRAS PALABRAS, LA METODOLOGÍA TRIZ ES COMO
TENER MILES DE INVENTORES TRATANDO DE RESOLVER
NUESTRO PROBLEMA, APORTANDO LAS SOLUCIONES QUE
ELLOS EMPLEARON AL ENFRENTAR UNO SIMILAR.
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CONTRADICCIONES
“LAS CONTRADICCIONES OCURREN
CUANDO MEJORAMOS UN
PARÁMETRO O UNA
CARACTERÍSTICA DE INGENIERÍA EN
UN SISTEMA, AFECTANDO A OTRA
CARACTERÍSTICA O PARÁMETROS
DE INGENIERÍA.”
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CONTRADICCIONES TÉCNICAS: Una acción es consecuentemente útil y perjudicial.
Ejemplo 1: Si reduzco costos reduciendo el
tensioactivo de un detergente por dilución, voy en
detrimento de su viscosidad.
Ejemplo 2: Si en una pieza de chapistería deseo
reducir su peso, debo reducir el espesor, en
detrimento de su resistencia mecánica.
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PARAMETRO A
MALO
MALO
BUENO
TRIZ
ESTRATEGIA DE DISEÑO
TRADICIONAL
SOLUCION
INNOVADORA
PA
RA
ME
TR
O B
BUENO
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CONTRADICCIÓN TÉCNICA
Ejemplo
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EJEMPLO ANTERIOR: TRANSPORTE DE PERDIGÓN
DE ACERO EN TUBERÍA PLÁSTICA
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• SUBSISTEMA TÉCNICO: TUBOS Y CODOS PLÁSTICO
• OBJETIVOS TÉCNICOS: MOVER NEUMÁTICAMENTE LOS PERDIGONES DE ACERO LO MAS RÁPIDO POSIBLE
• CONFLICTO : LOS PERDIGONES DE ACERO DESTRUYE EL CODO
• SOLUCIONES COMUNES: CODOS REFORZADO, USAR CODO CAMBIO RÁPIDO, REDISEÑAR FORMA DEL CODO, SELECCIONAR OTROS MATERIAL PARA EL CODO
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• INCREMENTAR LA VELOCIDAD DE LOS PERDIGONES (PARÁMETRO QUE MEJORA) PARÁMETRO DE INGENIERÍA (9)
• LA ESTABILIDAD DE LA COMPOSICIÓN DEL OBJETO (PARÁMETRO QUE EMPEORA) PARÁMETRO DE INGENIERÍA (13)- CAPACIDAD DEL SUBSISTEMA A MANTENER SU INTEGRIDAD , ESTABILIDAD DEL ELEMENTO DEL SUBSISTEMA EN EL TIEMPO (DESGASTE, DESCOMPOSICIÓN QUÍMICA)
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1. Segmentación
a. Divida un objeto en partes independientesb. Cree un objeto seccionadoc. Incremente un grado la segmentación de un objeto
33. Homogeneidada. Haga que los objetos interactúen con un objeto primario fuera del mismo material que está cerca de el en comportamientoEjemplo:1. La superficie de un alimentador de granos abrasivos está hecho del mismo material que pasa por el alimentador -permitiendo que tenga una restauración continua de la superficie sin que se
desgaste.
18. Vibración mecánica:a. Ponga un objeto en oscilaciónb. Si la oscilación existe, incremente su frecuencia, aun tanto como hasta la ultrasónicac. Use la frecuencia de resonanciad. En lugar de vibraciones mecánicas, use piezovibradorese. Use vibraciones ultrasónicas en conjunción con un campo electromagnético
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ELIGIENDO EL PRINCIPIO 2828.- REMPLAZAR UN SISTEMA MECÁNICO CON OTRO, CON LAS
SIGUIENTES OPCIONES:
A).- SUSTITUIR EL SISTEMA MECÁNICO, CON UNO ÓPTICO, ACÚSTICO O TÉRMICO, EJEMPLO: EN ING. AMBIENTAL, EL OBSOLETO MUESTREO AMBIENTAL DE CONTAMINANTES EN EL AIRE HA SIDO REEMPLAZADO CON SISTEMAS ULTRAVIOLETA O INFRARROJO.
B).- EMPLEAR CAMPOS MAGNÉTICOS, ELÉCTRICOS O ELECTROMAGNÉTICOS QUE ACTÚEN CON EL SISTEMA TECNOLÓGICO, EJEMPLO: EN LOS MODERNOS TRENES DE ALTA VELOCIDAD SE UTILIZAN CAMPOS MAGNÉTICOS QUE EVITAN LA FRICCIÓN DEL VEHÍCULO CON LOS RIELES.
C).- USO DE CAMPOS MAGNÉTICOS CON PARTÍCULAS FERROMAGNÉTICAS, EJEMPLO: CUANDO SE QUIERE CALENTAR UNA SUSTANCIA, SE LE AGREGAN PARTÍCULAS FERROMAGNÉTICAS Y, EMPLEANDO UN CAMPO MAGNÉTICO EXTERNO, LAS PARTÍCULAS SE CALIENTAN TRANSMITIENDO DICHO CALOR A LA SUSTANCIA.
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• Sugiere ubicar un imán en el codo en el codo para amarrar perdigones de aceros al material plástico formando una manta protectora
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Resumen: Existen varios procesos industriales en los cuales se manejan soluciones acuosas en las que se genera espuma indeseable en la superficie. La espuma produce pérdida de tiempo productivo lo que hace necesario eliminarla rápidamente. Con ese objetivo se aplica una herramienta del TRIZ, la “Matriz de Contradicciones”.
PROBLEMA DEL EMBOTELLADO DE AGUA OXIGENADA
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1. Introducción: La generación de espuma sobre la superficie de soluciones acuosas es un problema que genera ineficiencias y pérdida de tiempo en los procesos y por lo tanto es necesario resolver mediante alternativas innovadoras. El a exponer se originó en una industria fabricante de agua oxigenada (H2O2) en México.
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ESPUMA
H2O2
ESPUMA QUE REBALSA
ENVASE
MESA DE TRABAJO
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2. Desarrollo del tema
2.1 Descripción particular del problema: Durante
la producción del agua oxigenada se genera una
solución supersaturada de oxígeno, el cual
fácilmente genera espuma indeseable sobre la
superficie del líquido y sobre todo en las etapas de
trasvasado de un recipiente a otro. Dicha espuma
permanece sobre el líquido durante un lapso de
tiempo que varía entre 4 y 8 minutos dependiendo
del volumen manejado y del tipo de recipiente.
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Ese tiempo se considera perdido ya que los
operarios deben esperar a que desaparezca la
espuma para continuar con el proceso regular.
Otros factores que afectan la generación de
espuma son: Presión sobre la superficie del agua
oxigenada, que en este caso fue la atmosférica y
la temperatura del agua oxigenada.
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2.2 Descripción del problema: La espuma solamente se produce en la superficie del líquido, “zona de conflicto”, durante el proceso de trasvase de un recipiente a otro y como objetivo se plantea eliminarla en el menor tiempo posible.
3. Propuestas de solución3.1 Mediante la aplicación de la “Matriz de Contradicción”Parámetros para resolver el problema Atributo o atributos que deben mejorarse:Nro 39, Capacidad o productividadNro 25, Evitar la pérdida de tiempo
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Atributo o atributos que empeoran:
Nro 9, Velocidad. Lo que significa pérdida de velocidad de los procesos y disminución en la productividad.Nro 23, Pérdida de sustancia. Principalmente en el proceso del agua oxigenada, en el cual se pierde parte del oxígeno.
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Solución: Primera combinación para resolver el problema: Atributos, 39 (Capacidad productiva) vs 9 (Velocidad). La Matriz de Contradicción no sugiere ningún principio, lo que significa que se debe emplear otra herramienta más poderosa del TRIZ como ser las relaciones “sustancia campo” (no lo emplearemos en el presente trabajo).
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Segunda combinación: 39 (Capacidad productiva) vs 23 Pérdida de sustancia). La matriz de contradicción sugiere: 10, 23, 28 y 35.
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10.- Acción anticipada. No parece aplicarse a este problema.23.- Retroalimentación. Significa llevar a cabo algún tipo de acción a medida que se genera la espuma. Esto significaría colocar un sensor que mida el espesor de la misma y en ese momento tomar las medidas necesarias para eliminar el problema. En el caso que se estudia, el propio operador del equipo es quién decide el momento en el que se debe aplicar la solución como se describe más adelante.
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28.- Reemplazar un sistema mecánico con otro sistema. Para atenuar el problema de la generación de espuma en el proceso de trasvasado del agua oxigenada, se recurrió, en primer lugar, a llenar los recipientes por la parte inferior disminuyendo un poco el problema pero no eliminándolo.
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Última combinación: 25 (Evitar pérdida de tiempo) vs 23 (Pérdida de sustancia). Sugerencias 10, 18, 35 y 39.
10.- Acción anticipada. No parece aplicarse a este problema.18.- Vibración mecánica. Es decir que por medio de algún sistema que genere ondas sonoras es posible eliminar la espuma. 35.- Transformación de propiedades. Se repite, lo cual significa que es muy probable que proporciones la solución, como así se demostró.39.- Ambiente inerte. No parece tener aplicación en este caso.
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a)Cambio del estado físico de algún
componente del sistema tecnológico.
b) Cambio de concentración o densidad.
c) Cambio de temperatura.
d) Cambio de grado de flexibilidad
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a) Para limpiar por erosión mecánica, piezas
metálicas sin que el polvo limpiador deje trazas,
se usa polvo de bióxido de Carbono ("hielo
seco") que una vez cumplida su misión
limpiadora se evapora y desaparece sin dejar
rastro.
b) El caso ya visto del agua de una piscina de
clavados en la cual se hace burbujear aire,
reduciendo su densidad y así protegiendo a los
clavadistas contra alguna lesión al efectuar un
mal clavado.
c) Mantener a baja temperatura las muestras
médicas de tejidos para su posterior análisis.
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35.- Transformación de propiedades. Es una de las soluciones que se estableció. Mediante un sistema de boquillas de aspersión, se inyectó agua oxigenada fría, sobre la espuma directamente en el momento que se formaba. Su rápida eliminación se debió a dos procesos:a) El propio impacto de las pequeñas gotas de agua, destruyen las burbujas de aire o de oxígeno.b) La reducción de la temperatura en la superficie del líquido evitaría la pérdida de gas y por lo tanto el volumen de espuma generado es menor.Segunda ronda de contradicciones, 25 vs 9. Sugerencias: no las hay.
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Solución ya en funcionamiento
con bastante éxito: Aplicar agua
oxigenada fría, sobre la superficie
del líquido en el momento en que
se forma la espuma, mediante un
aspersor simple como el
empleado para regar agua sobre
el césped.
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FORMACIÓN DE ELECTRODOS DE CONDENSADOR
TRENCH.
CONTRADICCIÓN TÉCNICA
PROBLEMA: Aumentar la capacidad de un
condensador oblea de silicio (mejora) implica
aumentar su tamaño (empeoramiento).
Por otro lado si se disminuye la capacidad
(empeoramiento) disminuye el tamaño del
condensador (mejora).
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39- Productividad/Capacidad: Número de
funciones o de operaciones que un objeto lleva
a cabo por unidad de tiempo. Puede incluirse
producción por unidad de tiempo o costo por
unidad de tiempo.
33- Facilidad de operación: Simplicidad en la
operación de un objeto o un sistema. Entre
menos componentes o etapas tiene un objeto o
un proceso es de más fácil operación.
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1. Segmentación a. Divida un objeto en partes independientesb. Cree un objeto seccionadoc. Incremente un grado la segmentación de un objeto
7. Anidamiento"a) Que un objeto pueda colocarse dentro de otro y ellos dos dentro de un tercero.b) Un objeto pasa a través de la cavidad de otro"
28. Reemplazar sistema mecánico con otro:a) Remplazar el sistema mecánico con un óptico, acústico o térmico. b) Emplear campos eléctricos, magnéticos o electromagnéticos para interactuar con un objeto. c) Uso de campos magnéticos en combinación con partículas ferromagnéticas.
19. Acción periódica:a) Remplazar una acción continua con una periódica o con impulsos. b) Si una acción ya es periódica, cambiar su frecuencia. c) Usar pausas entre los impulsos para obtener una acción adicional.
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APLICACIÓN DEL PRINCIPIO:
Formar un condensador micro-electrónico
que consiste en alternar capas dieléctricas
y conductoras, una dentro de otra. Las
capas conductoras están conectadas
eléctricamente en serie. Un condensador
de este tipo tiene una alta capacitancia
total y un tamaño relativamente pequeño.
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CONTRADICCIONES
FÍSICAS
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CONTRADICCIÓN TECNICA
CURVA DE DISEÑO
CAPACIDAD CONSTANTE
PARAMETRO B
PA
RA
ME
TR
O A
MALO
MALOBUENO
CONTRADICCIÓN FISICA
PARAMETRO A
PE
RF
OM
AN
CE
A ANTI- A
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PLATEANDO PARTES METÁLICAS
Para platear partes metálicas con níquel, estas deben ser ubicadas en un baño con sales de níquel. El baño es calentado para incrementar la productividad del proceso. Sin embargo, el calentamiento reduce la estabilidad de la sal en la solución y comienza a descomponerse.
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SEPARACIÓN EN ESPACIO
• En el plateado con níquel de partes, es necesario incrementar la temperatura solamente en la proximidad de las partes. Para llevar acabo esto, las partes pueden ser calentadas en vez de las solución.
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Sistema
inmóvil
Sistema con una
unión
Sistema
elástico
Sistema con
líquido
Sistema con
campo
Eficiencia
Grado de segmentación
Dinamización de Partes Trabajando
Eje de dirección sin
ajuste
Ajuste parcial de
posición
Ajuste total de posición
Montaje en
cualquier posición
Aceite
Dispositivo
hidráulico
Dispositivo
eléctrico
Voltaje
Montaje en cualquier
posición, bajo peso
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Herramienta de corte
Sólido Polvo Líquido Gas/Plasma Láser
Cojinetes
Suspensión cojinete a bolillas Doble fila Con microbolillas Con gas Con campo magnético
Eje
Actuador
Manual Semi-automático Automático
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Analizando el nivel de tecnología actual y contradicciones en
nuestros productos, el TRIZ puede usarse ver el progreso evolutivo y
crear el futuro. Por ejemplo, Altshuller pudo predecir la tecnología
futura de fabricación de plato de vidrio. El proceso primitivo fue rodar
el vidrio caliente hacia un portador. Durante este proceso, el vidrio
tiende a combarse entre los rodillos que producen la ondulación en el
producto final. Usando el patrón #7 usando, de transición del Macro a
Micro, Altshuller predijo que los rodillos se pondrían más pequeños y
más pequeños hasta que ellos alcanzaran el límite teórico de átomo
clasificado según tamaño. Varios años después, una compañía
inglesa introdujo un nuevo proceso de rodar el vaso fuera en un baño
de estaño líquido. La Evolución del Producto dirigida puede usarse para
desarrollar las patentes para la tecnología futura ante los competidores de
uno.
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ARIZ Algoritmo de resolución de problema inventivo
• El ARIZ es la herramienta analítica
central del TRIZ, que provee los pasos
secuenciales específicos para
desarrollar una solución para los
problemas complejos
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EL PENSAMIENTO
ES COMO EL
PARACAÍDAS…
SOLO FUNCIONA
CUANDO ESTA
ABIERTO
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MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN
Y MUCHO ÉXITO