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Capítulo

7

6. A TRIZ

A TRIZ é um acrônimo russo para "Teoriya Resheniya Izobretatelskikh

Zadatch"

(Теория

решения

изобретательских задач), Teoria da Solução de Problemas de Inventiva. Ela foi desenvolvida pelo engenheiro Genrikh Saulovich Altshuller (1926 - 1998) e colegas a partir de 1946. Altshuller pensava que se não existia uma metodologia para inventar, então alguém devia desenvolver uma. Estudou milhares de patentes e descobriu leis objetivas na evolução dos sistemas técnicos, e viu que a evolução desses não é um processo aleatório. Assim, ele estabeleceu oito padrões de

Figura 6-1 - Genrikh Altshuller

evolução dos sistemas técnicos, os quais podem ser usados para desenvolver sistemas e resolver problemas. Os cientistas da época opinavam que a inventiva é produto do caráter pessoal, do estado de ânimo, das circunstâncias afortunadas, de acidentes e/ou da inspiração. Entretanto, Altshuller tinha descoberto que a invenção aparece ao remover contradições técnicas usando certos princípios e que o processo de inventiva (resolver problemas) é mais fácil se o inventor conhece esses princípios. Assim, a teoria de Altshuller permite ver a criatividade com novos olhos e uma premissa da teoria é um verdadeiro terremoto: que a inventiva e a criatividade podem ser aprendidas. Ou como ele mesmo dizia: “Você pode esperar 100 minutos por inspiração, ou pode resolver o problema em 15 minutos com esses princípios”. A TRIZ faz as suas investigações começando com a hipótese de que há vários princípios de criatividade universal que são a base para as inovações criativas dos avanços tecnológicos. Se esses princípios pudessem ser identificados e decodificados poderiam ser usados para ensinar às pessoas a como tornar o processo criativo mais previsível. A TRIZ é uma metodologia, conjunto de ferramentas, base de conhecimento e tecnologia baseada em modelos para o desenvolvimento de idéias inovadoras para a solução de problemas. A TRIZ fornece ferramentas e métodos para o uso na formulação de problemas, análise de sistemas, análises de falha e padrões da evolução de sistemas (“como


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é” e “como pode ser”). A TRIZ, em contraste com as técnicas de brainstorming (que é baseada na geração aleatória de idéias), objetiva a criar um método algorítmico para a invenção de novos sistemas e o refinamento de sistemas antigos.

6.1.

A TRIZ para a Solução de Problemas Desde criança, Altshuller mostrava os seus talentos como inventor. Apenas com 15

anos recebeu a seu primeiro certificado de autoria de invenção de um aparelho submarino (naquele tempo a União Soviética não fornecida patentes aos cidadãos para não infringir a política de propriedade pública). Em 1946, na idade de 20 anos, Altshuller desenvolveu a sua primeira invenção madura, um método para escapar de um submarino imobilizado sem aparelhos de mergulho. Na década de 1940 ele trabalhou no departamento de Inspeção de Invenções da Frota do Mar Cáspio da União Soviética em Baku. O trabalho de Altshuller foi a de inspecionar as propostas de invenção, ajudar a documentá-las e ajudar os outros a inventar. Depois de examinar grandes quantidades de dados, das suas próprias invenções e as dos outros, Altshuller chegou à sua mais importante observação; Inventar é a remoção de uma contradição técnica com ajuda de certos princípios. Para desenvolver um método para a ação de inventar, ele argumentou que uma pessoa pode pesquisar um grande número de invenções, com isso, identificar as contradições inerentes e formular o princípio usado pelo engenheiro, para a remoção da contradição técnica. Os resultados da TRIZ são aplicados para resolver problemas de forma criativa em todos os campos da engenharia assim como em outros campos não-técnicos. A TRIZ é às vezes usada como ferramenta de solução de problemas em Projetos para Seis Sigma DFSS, um subconjunto do Seis Sigma que objetiva o projeto de novos produtos e processos, com não mais de 3,4 defeitos por milhão de unidades.

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Matriz de Altshuller 40 Princípios de Inventiva 76 Padrões da ARIZ

Problema Específico

Solução Típica

Concretizar

Abstrair

Problema Típico (contradição)

Tentativa & Erro

Solução Específica Criativa (eliminada a raiz da contradição)

Figura 6-2 – Processo da busca de soluções padronizadas para problemas típicos.

A efetividade da TRIZ está em discussão em vários círculos da engenharia. Alguns inventores dizem que alcançaram as suas invenções com ajuda da TRIZ, no entanto isto não pode ser verificado de forma independente. Com bastante freqüência alguns gerentes tentam introduzir a TRIZ nas suas organizações para não ser acusados das falhas (um tipo de “devida inteligência” e um meio de prevenir cobranças, tais como, “por que você não usou a TRIZ?”). Frequentemente a TRIZ é também utilizada por pessoas de outros campos fora da engenharia como um meio de “produzir” criatividade em vários campos da atividade humana, sem nenhum embasamento para tal, ignorando que a TRIZ é uma ferramenta exclusivamente orientada para os projetos de engenharia.

6 .1 .1 .

Funções da TRIZ

As funções básicas da TRIZ são as seguintes: 1.

Solução de problemas de inventiva ou criativa de qualquer grau de dificuldade e direcionamento sem ter que efetuar uma busca exaustiva de variantes. 2. Previsão no desenvolvimento de sistemas e obtenção de soluções em perspectiva, incluindo aquelas fundamentalmente novas. 3. Desenvolvimento do pensamento criativo. Outras funções são:     



Solução de problemas científicos e de pesquisa. Exposição dos problemas e tarefas durante o projeto de sistemas técnicos e durante o desenvolvimento. Exposição e eliminação das razões de deterioração e situações de emergência. Avaliação objetiva das soluções. Sistematização do conhecimento em qualquer área do saber, aumentando significativamente o uso deste e permitindo o desenvolvimento das ciências puras em uma nova base fundamenta. Desenvolvimento de qualidades de personalidade criativa.

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Desenvolvimento de comunidades criativas.

6 .1 .2 .

Eficácia da TRIZ

De acordo com as pessoas que promovem a TRIZ como um conjunto de conceitos de ferramentas, ela tem sido utilizada por muitas das empresas indicadas pela revista Fortune47 para resolver problemas de manufatura e para criar novos produtos. Esses promotores alegam que as companhias tais como BAE Systems, Procter & Gamble, Ford Motor Company, Boeing, Philips Semiconductors, Samsung, LG Electronics e muitas outras têm usado os conceitos da TRIZ para resolver complexos problemas técnicos de forma sistemática. Eles também declaram que o uso da TRIZ tem se expandido em outras áreas e que a TRIZ tem sido usada com sucesso em pesquisas biomédicas, medicina, programação de computadores, gerenciamento de empresas, etc. Essas alegações não puderam ser confirmadas de forma independente. O inventor David Levy, cujo portfolio inclui o trabalho no layout funcional do Apple PowerBook, classifica a metodologia como “tremenda”. Apesar de não ter usado formalmente a TRIZ, Levy diz que as suas práticas naturalmente seguem essa metodologia. “A parte mais excitante da TRIZ é que não se limita a como fazer um produto”, disse o Levy “mas como se procede para resolver o problema e como entender as suas inter-relações. Ela realmente mostra como ser criativo e como observar o mundo e resolver problemas”.

6.2.

Introdução à TRIZ Como já comentado, Altshuller analisou milhares de patentes ao longo do mundo

relacionadas com os campos mais avançados da engenharia. Ele então analisou as soluções, que de acordo com o seu julgamento, foram as mais eficientes. Nesta seção trataremos o primeiro entendimento das tendências ou padrões da evolução dos sistemas técnicos. Também serão tratadas as bases para o desenvolvimento de um método analítico para resolver problemas de inventiva e o axioma que se tornou a base da TRIZ: A evolução de todos os sistemas técnicos é determinada por leis objetivas. Essas leis revelam que durante a evolução de um sistema técnico, melhorar qualquer parte do sistema que tenha alcançado o topo do seu desempenho funcional, irá levar ao conflito com outra parte.

Este conflito levará a eventuais melhorias das partes menos

evoluídas. Este processo contínuo e auto-sustentável direciona o sistema para ficar cada vez mais próximo do seu estado ideal. O entendimento deste processo evolutivo nos permite predizer futuras tendências no desenvolvimento de um sistema técnico. Esta seção fornece uma pequena introdução a algumas ferramentas básicas da TRIZ. Isto é feito por dois motivos:

47

Revista estadunidense que elabora o ranking das empresas com os maiores faturamentos.

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Primeiro, é importante para iniciar o assunto, aprender inicialmente a terminologia da TRIZ e o seu significado para poder efetivamente utilizar os 40 princípios na solução de problemas. Segundo, é importante que você se familiarize com a filosofia que permeia as ferramentas e técnicas da TRIZ de forma a ganhar habilidade da aplicação total delas.

6 .2 .1 .

Os Sistemas Técnicos

Todas as coisas que executam alguma função são sistemas técnicos. Exemplos de sistemas técnicos incluem automóveis, canetas, livros e facas. Qualquer sistema técnico pode consistir de um ou mais subsistemas. Um automóvel é composto dos subsistemas: motor, mecanismo de transmissão, freios e outros. Cada um desses é também um sistema técnico em si (com a sua série de subsistemas) e cada um executa a sua própria função. A hierarquia dos sistemas técnicos vai do menos complexo (somente dois elementos) ao mais complexo (com muitos elementos). A Tabela 6-1 mostra a hierarquia do sistema técnico “Transporte”. Na coluna da esquerda estão os nomes dos sistemas técnicos. Eles foram colocados na ordem decrescente. As linhas contêm os nomes dos subsistemas que pertencem ao sistema técnico descrito na primeira coluna. Tabela 6-1 – Sistema técnico: Transporte48 Sistema

Subsistemas

Técnico Transporte

Automóveis

Estradas

Mapas

Motoristas

Automóveis

Transmissão

Freios

Aquecimento

Tração

Cilindros

Pedal

Freios Sistema de Atrito Pastilhas Ligações químicas

hidráulicos

Pastilhas

Discos

Partículas X

Partículas Y

Moléculas X

Moléculas Y

Fluido Elementos de fixação

Postos de Combustível Eletricidade

Sistema de atrito Pinças

Ligações químicas

Por exemplo, o sistema técnico “Freio” é um subsistema do sistema técnico “Automóvel”, assim com ele é um supersistema para o sistema técnico “Pastilhas”. Isto requer de redução imaginativa do sistema até o seu estado mais simples. Na TRIZ, o sistema técnico mais simples consiste de dois elementos com energia passando de um elemento para o outro. Giz e quadro-negro não são juntos um sistema técnico, a menos que alguma energia (força mecânica) passe através do giz causando a sua interação com o quadro-negro. O 48

Adaptado de Lev Shulyak.

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sistema técnico “giz, quadro-negro e força aplicada” pode então se tornar funcional: gizquadro. O giz e o quadro-negro, como elementos separados são sistemas técnicos independentes. O giz possui uma estrutura molecular. A interação de diferentes elementos químicos dentro desta estrutura produz uma ligação de elementos cujo resultado é chamado de “Giz”. Se a qualidade da ligação requer de melhorias, então deverá ser analisada a estrutura molecular. Ao mesmo tempo, o giz é um subsistema do supersistema giz-quadro. Todos os subsistemas estão interconectados uns aos outros dentro das fronteiras do sistema maior. As alterações em qualquer subsistema podem produzir alterações no supersistemas maiores. Quando estiver resolvendo problemas técnicos sempre considere as interações do sistema técnico existente com àqueles subsistemas acima e abaixo dele. Além dos sistemas técnicos existem os sistemas biológicos. Eles não são imortais. Eles emergem, alcançam à maturidade e então, morrem. Esse somente podem ser substituídos por novos sistemas.

6 .2 .2 .

Leis da Idealidade

O objetivo de qualquer sistema técnico é fornecer alguma função. O pensamento convencional da engenharia estabelece que: “É necessário executar tal-e-tal função, então devemos construir tais-e-tais mecanismos ou dispositivos”. A TRIZ estabelece que: “É necessário executar tal-e-tal função sem introduzir um novo mecanismo ou dispositivo no sistema”. A Lei da Idealidade estabelece que qualquer sistema técnico, durante o seu ciclo de vida, tende a ficar mais confiável, simples, eficiente e, mais ideal. Cada vez que melhoramos um sistema técnico, nós levamos esse sistema mais perto da Idealidade (menor custo, menos espaço, menores perdas de energia, etc.). A Idealidade sempre reflete a máxima utilização dos recursos existentes, internos e externos ao sistema. Quando mais livres ou facilmente disponíveis estiverem os recursos utilizados, mais ideal o sistema será. Nós podemos julgar um trabalho de inovação pelo seu grau de Idealidade. Quanto mais perto o sistema estiver do seu estado ideal, mais complexo será o sistema e vice-versa. O que acontece quando o sistema chega perto da Idealidade? O mecanismo desaparece enquanto a função é executada. Exemplo: Um frigorífico de carnes da América do Sul envia os seus produtos para os Estados Unidos. É necessário refrigerar a mercadoria durante o transporte para manter a carne congelada. A carne é transportada por avião e é necessária a instalação de um sistema de refrigeração na área de carga dos aviões. Quando a competição aumenta, o dono

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do frigorífico pensa em como reduzir os seus custos de distribuição. É óbvio que ele deve aumentar a quantidade de produto por remessa. Uma análise da situação revelou que ele pode competir melhor se ele substituir o peso do sistema de refrigeração pelo mesmo peso em carne. Ele fez exatamente isso. Voando a uma altitude de 5 000 a 8 000 metros a temperatura do ar é de aproximadamente –30 graus Celsius de maneira que nenhuma refrigeração é necessária. Conclusão: A utilização de recursos existentes em custo leva o sistema perto da Idealidade. A arte de inventar é a habilidade de remover barreiras para a idealidade de forma a melhorar um sistema técnico de forma quantitativa. Existem várias formas de fazer um sistema mais ideal: A. Aumentando a quantidade de funções do sistema Exemplo: Um equipamento de entretenimento contém um rádio, cassete, CD, DVD, MP3, karaokê e, um amplificador. B. Transferir quantas funções for possível para o elemento que produz a ação final do sistema Exemplo: Uma ferramenta de crimpagem de fios que também sirva para retirar o isolamento, cortar e crimpar. C. Transferir alguma função do sistema para um supersistema ou para o ambiente externo. Exemplo: Usualmente as janelas de uma estufa para plantas são operadas manualmente. Quando a temperatura externa é baixa, as janelas são fechadas. Quando for quente, as janelas são abertas para melhor ventilação. Um sistema novo, mais ideal, pode ser desenvolvido para que as janelas se abram e fechem de forma automática. Isto pode ser feito por um dispositivo mecânico sensível à temperatura na forma de espiral. D. Utilizar recursos internos e externos existentes ou que estejam facilmente disponíveis. Exemplo: A Comtrad Industries Inc. recentemente desenvolveu a sua Spectrum Antenna™ que utiliza o sistema de cabeamento de energia elétrica das casas como um receptor adicional.

6 .2 .3 .

As Contradições

Como mencionado anteriormente, as soluções mais efetivas são alcançadas quando o engenheiro resolve o problema técnico que contem a contradição. Quando e onde ocorre a contradição? Ela ocorre quanto nós tentamos melhorar uma característica, ou parâmetro,

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de um sistema técnico e ocasionamos a deterioração de outra característica, ou parâmetro, do sistema. Então, um compromisso de solução entre os parâmetros deve ser considerado. Um sistema técnico possui muitas características (parâmetros), tais como: peso, tamanho, cor, velocidade, rigidez, etc. Essas características descrevem o estado físico do sistema técnico. Quando resolvemos problemas técnicos, essas características ajudam a determinar cada condição técnica que residem no problema. Exemplo: Aumentando a potência de um motor (melhoria positiva) requer aumentar o seu tamanho (efeito negativo). Assim, o engenheiro considera aumentar a potência de forma parcial de forma a reduzir o efeito negativo (compromisso). Exemplo: Para aumentar a velocidade de um avião, é instalado um motor novo e mais potente. Isto aumenta o peso do avião de forma que as asas não podem mais suportar o peso durante a decolagem. Aumentando o tamanho das asas aumenta o arrasto dinâmico, reduzindo a velocidade do avião. Esses são alguns exemplos de como as melhorias geram contradições. A meta de melhorar ao máximo não pode ser alcançada, pois a raiz da contradição técnica nunca foi resolvida. Essas são chamadas contradições técnicas porque elas acontecem dentro dos sistemas técnicos. Os 40 Princípios são usados para resolver as contradições técnicas. Existe outro tipo de contradição, a contradição física, que aparece quando duas propriedades opostas são necessárias para o mesmo elemento de um sistema técnico ou do sistema técnico em si. Existem diferentes métodos para resolver as contradições físicas (separação de requisitos contraditórios no tempo ou espaço, alterando o estado físico de uma substância, etc.). Exemplo: Um trem de pouso deve estar presente no avião na hora de decolar e pousar. Ele não deve estar presente durante o vôo porque causa forças de arrasto. A contradição física é que o trem de pouso deve estar presente e ausente (?). Esta contradição é resolvida pela separação dos requisitos no tempo, fazendo que o trem de pouso seja retrátil.

6 .2 .4 .

Evolução dos Sistemas Técnicos

Altshuller

também

estudou a forma como

os sistemas técnicos têm

sido

desenvolvidos e melhorados com o tempo. A partir disso, ele descobriu várias tendências (também chamadas de Leis da Evolução Técnica dos Sistemas) que ajuda os engenheiros a predizer quais são as mais prováveis melhorias que devem ser feitas para um determinado produto. O mais importante dessas leis envolve o conceito do sistema ideal. O estudo dos caminhos da evolução dos sistemas técnicos tem sido o principal assunto de pesquisa da TRIZ desde a sua concepção. Entretanto, até 1970, os padrões recorrentes da evolução ainda não estavam consolidados em uma seção separada da TRIZ e

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estavam misturados em outras seções. Em 1970 Altshuller consolidou esses padrões em uma nova seção da TRIZ que foi chamada de “As Leis da Evolução dos Sistemas Técnicos”. Ela incluiu os resultados descobertos anteriormente sobre os padrões de evolução e alguns novos. O estudo das “leis da evolução” se constituiu num novo tópico independente de pesquisa da TRIZ. Outros

autores

que

contribuíram

no

desenvolvimento

das

leis

são:

Yuri

Khotimlyansky: estudou os padrões da condutividade de energia em sistemas técnicos; Vladimir Asinovsky: propôs princípios de correspondência entre vários componentes dos sistemas técnicos; Yevgeny Karasik: co-autor com Altshuller, da lei da transição do nível macro para o nível micro, apresentou a noção dos sistemas técnicos duais e estudou os padrões da sua evolução. Altshuller estabeleceu oito Padrões ou Linhas da evolução dos sistemas técnicos: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Ciclo de vida. Dinamização. Ciclo de Multiplicação (transição para um sistema Bi ou Poli). Transição do nível macro para o micro. Sincronização. Escalamento para cima ou para baixo. Desenvolvimento diferenciado das partes. Substituição dos humanos (automação)

O PADRÃO DA DINAMIZAÇÃO Sugere que qualquer sistema técnico, durante o seu processo evolucionário, efetua uma transição de uma estrutura rígida para uma flexível. Esta transição pode ser resumida como segue: Um sistema sólido obtém uma articulação, então, mais articulações, até ficar completamente flexível. A dinamização também significa que um sistema rígido pode ser dividido em elementos que se movimentam uns em relação aos outros. Exemplos: uma barra de direção com uma articulação que permite o ajuste da sua posição vertical. Uma antena que pode retrair ou expandir o seu comprimento. Um trem de pouso que expande e retrai. Um bom exemplo de dinamização completa é uma chave de fenda cuja estrutura é formada por duas molas, uma dentro da outra, com enrolamentos opostos tornando uma ferramenta completamente flexível.

O PADRÃO DA MULTIPLICAÇÃO Este padrão estabelece que um sistema técnico evolua primeiro como um único sistema e então se multiplica a si mesmo. Quando elementos similares são colocados juntos, isto é chamado de sistema homogêneo. Esta combinação de elementos adquire uma nova propriedade única.

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Exemplo: Duas canoas unidas através de um elemento mecânico (um catamarã) é mais estável que duas canoas separadas. Elementos diferentes colocados juntos formam um sistema heterogêneo. Esses sistemas fornecem mais funções enquanto ocupam menos espaço. Exemplo: um canivete de bolso começou o seu ciclo com uma única lâmina. Foram adicionados diferentes tipos de lâminas, então tesouras, chave de fenda, etc. Outra variação nos sistemas heterogêneos envolve a adição de uma função oposta que produz altos níveis de inovação. Exemplos: Um lápis e borracha colocados juntos. Um gravador de DVD que grava e apaga a informação. Um controle remoto que abre e fecha o portão com um único botão. O Padrão da Multiplicação usualmente finaliza com a rejeição de todos os elementos extras que pertencem ao sistema heterogêneo, voltando dos sistemas bi e poli, para o sistema mono, e então começarem um novo ciclo.

O PADRÃO DE TRANSIÇÃO PARA O NÍVEL MICRO Este padrão estabelece que os elementos de um sistema técnico durante o seu tempo de vida possuem a tendência de diminuir de tamanho, e eventualmente colapsar para o nível micro (moléculas e átomos). Exemplo: Um dispositivo de gravação evoluiu de uma agulha mecânica (contato mecânico com a superfície de um disco de vinil) em um sistema óptico com leitura a laser em um disco digital. Exemplo: O mouse de computador possuía uma bola que convertia o movimento mecânico da mão em um sinal elétrico. Uma evolução deste sistema é o touch-pad que converte o movimento de um dedo em um sinal elétrico.

6.2.5.

Os Standards ou Padrões

Os Padrões são regras estruturadas para sintetizar e reconstruir sistemas técnicos. Uma vez entendidas (e com alguma experiência na sua implementação), os padrões podem ajudar a encarar muitos problemas complexos. Os padrões provem duas funções principais: 1. Os padrões ajudam a melhorar um sistema existente ou a sintetizar um novo. Exemplo: Para melhorar um sistema, certa substância deve ser introduzida. Entretanto, a sua introdução é proibida pelas condições do problema original. O caso é de uma siderúrgica que produz um novo tipo de aço. São adicionados diferentes aditivos na mistura do aço derretido. Para prevenir que as pás do misturador derretam durante o

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processo de mistura, as pás são revestidas de uma substância protetora. Entretanto, este revestimento pode poluir a mistura do aço derretido. 2. Os padrões são os métodos mais eficientes para fornecer o modelo gráfico de um problema. Isso é chamado de modelagem S-Field (Substance Field).

Figura 6-3 - Misturador de Aço Líquido.

A modelagem S-Field de um sistema técnico é executada na Zona de Operação, que onde ocorre a essência do problema (contradição atual). Nesta área, duas substâncias (elementos) e um campo (energia) devem estar presentes. A análise do modelo S-Field ajuda a determinar as mudanças necessárias dentro do sistema técnico de forma a melhorá-lo.

Figura 6-4 - Modelo gráfico do problema do misturador de aço.

O diagrama da Figura 6-4 mostra um modelo gráfico do problema do misturador. S1 é o sistema de pás, S2 é o aço líquido e F2 é a energia térmica do aço que derrete as pás S1. A seta ondulada representa a interação prejudicial entre o aço quente líquido (S2) e as pás (S1). Para proteger as pás, uma terceira substancia (S3) deve ser introduzida. Neste caso, S3 é uma modificação de S2. Se fornecermos resfriamento às pás S1 será formada uma crosta a partir do material líquido encima da superfície das pás e que fará a proteção térmica necessária para evitar que estas derretam. Altshuller estabeleceu 72 Padrões divididos em cinco classes: Classe #1: Construir ou destruir um S-Field. Classe #2: Desenvolver um S-Field.

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Classe #3: Fazer a transição de um sistema base para um supersistema ou para o nível micro. Classe #4: Medir ou detectar todos os itens dentro do sistema técnico. Classe #5: Descrever como introduzir substâncias ou campos dentro do sistema técnico.

6 .2 .6 . Algoritmo para Resolver Problemas de Inventiva – ARIZ O ARIZ é a ferramenta analítica principal da TRIZ. Ele fornece os passos seqüenciais específicos para desenvolver a solução de um problema complexo. A primeira versão do ARIZ foi desenvolvida em 1968 e muitas modificações foram feitas durante os quase quarenta anos que se passaram. Com o passar dos anos, o ARIZ se tornou em uma ferramenta precisa para resolver uma ampla variedade de problemas técnicos. A versão mais recente, ARIZ-85C contém nove etapas. Cada passo inclui várias subetapas. A seguir foi colocada uma breve descrição das nove etapas do ARIZ.

ETAPA #1 – ANÁLISE DO PROBLEMA Começar pela transição da elaboração de uma declaração vagamente definida do problema (sem usar jargões ou terminologias específicas de qualquer especialidade) para a declaração simples de um mini-problema. Exemplo: “Um sistema técnico consiste dos elementos A, B e C, e possui uma contradição técnica CT (declarar a contradição). É necessário fornecer a função requerida F (declarar a função) enquanto mínimas alterações devam ser feitas no sistema”. Aqui não importa se tal resultado é alcançável; no entanto, é importante estabelecer que o sistema permaneça o mesmo (ou que fique ainda mais simples). A Etapa #1 é útil para a análise das situações conflitantes, i.e., contradições técnicas. Aqui uma decisão deve ser tomada sobre qual contradição deverá ser considerada para a solução. Depois de isso ser decidido, um modelo do problema será formulado.

ETAPA #2 – ANÁLISE DO MODELO DO PROBLEMA É desenhado um modelo diagramático simplificado do conflito na Zona de Operação49. Depois é feita uma estimativa de todos os recursos disponíveis.

49

A Zona de Operação é a menor área específica do conflito.

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ETAPA #3 – FORMULAÇÃO DO RESULTADO FINAL IDEAL (RFI) Usualmente,

a

declaração

do

RFI

revela

requisitos

contraditórios

para

os

componentes críticos do sistema na Zona de Operação. Essas são contradições físicas. Como resultado dessas três primeiras etapas, o problema vago é transformado em um problema físico específico (uma contradição física). Em muitos casos o problema é resolvido no final da Etapa #3. Se você quiser, pode prosseguir para as etapas 7, 8 e 9. Existem várias etapas do ARIZ que fornecem mais recomendações para resolver uma contradição.

ETAPA #4 – UTILIZAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS E FONTES DE ENERGIA EXTERNA Se o problema permanece não-claro, pode-se usar o método do “Modelo de Pequeno Homem Miniatura”, usando a imaginação para tentar entender melhor o problema.

ETAPA #5 – UTILIZAÇÃO DE BASE DE DADOS INFORMATIVA Considerar a solução do problema pela aplicação dos Padrões em conjunto com base de dados de efeitos físicos.

ETAPA #6 – ALTERAR OU REFORMULAR O PROBLEMA Se o problema ainda não tiver sido resolvido, o ARIZ recomenda retornar para o ponto inicial e reformular o problema com respeito ao supersistema. Este processo iterativo pode ser feito várias vezes. Os próximos passos se aplicam somente quando a solução já foi encontrada.

ETAPA #7 – ANÁLISE DO MÉTODO QUE REMOVE A CONTRADIÇÃO FÍSICA O principal objetivo desta etapa é verificar a qualidade da solução: A Contradição Física tem sido removida da forma mais ideal?

ETAPA #8 – UTILIZAÇÃO DA SOLUÇÃO ENCONTRADA Esta etapa serve de guia através de uma análise dos efeitos que o novo sistema poderá ter nos sistemas adjacentes. Isso também força a busca por aplicações para outros problemas técnicos.

ETAPA #9 – ANÁLISE DAS ETAPAS QUE LEVAM À SOLUÇÃO Esta etapa é o ponto de verificação onde o processo real usado para resolver o problema é comparado com as sugestões do ARIZ. Os desvios são analisados para possível uso futuro.

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6.2.7.

O Resultado Final Ideal

O RFI é uma descrição da melhor solução possível para a situação do problema (ou contradição), independente dos recursos ou requisitos do problema original. Uma RFI bem definida ajuda ao solucionador a superar a inércia psicológica e a alcançar soluções inovadoras pelo raciocínio sobre a solução em termos de funções e sem a intervenção de outros problemas ou da necessidade de recursos. Ele está focado nas funções necessárias e não nos atuais processos ou equipamentos. A idéia da formulação da RFI é claramente definir a meta de melhoria e eliminar o retrabalho (resolver o problema correto desde o início). Um conceito básico do TRIZ é que os sistemas evoluem aumentando a sua funcionalidade e que o resultado final desta evolução é o RFI:   

Possui todos os benefícios. Não possui nenhum de efeito negativo ou colateral indesejado. Não possui nenhum dos custos do problema original. O sistema ideal é uma função pura, pois:

    

Não ocupa nenhum espaço. Não tem peso. Não requer trabalho. Não requer manutenção. Resulta em benefícios sem nenhum efeito indesejado. Um exemplo onde o sistema ideal pode ser alcançado é no problema de “melhorar o

silenciador de uma máquina de cortar grama com motor de gasolina para fazer menos ruído”. Entretanto, olhando para a função da máquina de cortar grama, surge o problema real: “como manter a grama curta (sem fazer muito barulho)”. A solução ideal para isto é “tornar desnecessárias as máquinas de cortar grama”, por exemplo, comprando sementes transgênicas que produzem grama curta. Essas sementes podem não ter sido inventadas ainda, mas com o passo acelerado do desenvolvimento genético, elas aparecerão em breve (se é que já nào existem).

6.2.8.

Níveis de Inovação

A análise de um grande número de patentes revelou que nem todas as invenções são iguais no seu valor de inovação. Altshuller propôs cinco níveis de inovação: 

Nível #1: problemas rotineiros de projeto resolvidos por métodos bem conhecidos dentro da especialidade. Usualmente não precisa de nenhuma invenção. Melhorias simples de um sistema técnico. o Exemplo: uso de carvão mineral para a escrita.

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Figura 6-5 – Lápis. 

Nível #2: Uma invenção que inclui a resolução de uma contradição técnica. Requer de conhecimentos de diferentes áreas dentro da área relevante do sistema. Melhorias pequenas em um sistema existente. o Exemplo: lapiseira de grafite (uso de barra de grafite).

Figura 6-6 – Lapiseira. 

Nível #3: Uma invenção que contém a resolução de uma contradição física. Requer o conhecimento de outras áreas. Em geral, melhorias fundamentais em um sistema existente usando métodos conhecidos dentro e fora da indústria. o Exemplo: caneta de tinta (tinta no lugar de carvão).

Figura 6-7 - Caneta esferográfica. 

Nível #4: uma nova geração de um sistema que utiliza um novo princípio da ciência para executar as funções originais. Este nível também melhora o sistema técnico, mas sem resolver o problema técnico original. No lugar disso, ele resolve o problema substituindo a tecnologia original por uma nova tecnologia. o Exemplo: impressora (outro sistema para escrita).

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Figura 6-8 - Impressora. 

Nível #5: descoberta científica rara ou invenção pioneira de um sistema novo que permite elevar a tecnologia ao seu nível mais alto.. o Exemplo: caneta e papel digital (ver Digital Pen&Paper Anoto50).

Figura 6-9 - Papel e Caneta eletrônicos [cortesia da Anoto].

Altshuller concluiu da sua pesquisa que um grande número de patentes (77%) pertence somente aos níveis #1 e #2. O uso prático da metodologia TRIZ pode ajudar os inventores a elevar as suas soluções inovadoras para os níveis #3 e #4.

6 .2 .9 .

Identificando um Problema: Contradições

Altshuller pensava que os problemas inventivos surgem das contradições entre dois ou mais elementos, tais como, “Se nós queremos mais aceleração, precisamos de um motor maior; e isso irá aumentar o custo do automóvel”. Isto é, mais de um assunto desejável resulta em mais de alguma coisa indesejável. Essas foram chamadas Contradições Técnicas por Altshuller. Ele também definiu as Contradições Físicas ou inerentes: mais de uma coisa e menos de outra podem ser necessárias. Por exemplo, uma temperatura mais elevada pode ser necessária para derreter uma mistura mais rapidamente, porém uma menor temperatura pode ser necessária para alcançar uma mistura mais homogênea. Uma situação de inventiva pode envolver esse tipo de contradição. O engenheiro tipicamente “negocia” um parâmetro contraditório com outro; e nenhuma inventiva especial é necessária para fazer isso. No lugar disso, o engenheiro pode desenvolver algum método

50

Anoto: www.anoto.com.

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alternativo para “resolver” a contradição, tal como, inventar um motor que produza mais aceleração sem aumentar o custo do mesmo.

6.3. Princípios da Inventiva e a Matriz de Contradições Altshuller estudou as patentes para tentar achar quais tipos de contradições foram resolvidas ou dissolvidas pelas invenções, e a forma em que essas foram achadas. A partir disso ele desenvolve um grupo de 40 princípios e logo depois uma Matriz de Contradições. As linhas da matriz indicam as 39 características do sistema que alguém deseja melhorar, tais como velocidade, peso, exatidão da medição e assim sucessivamente. Cada célula da matriz aponta para os princípios que foram usados mais frequentemente nas patentes de forma a resolver as contradições. Por exemplo, Dolgashev menciona a seguinte contradição: “aumentar a precisão da fabricação das balas fabricadas por usinagem, sem resultar no uso de caros microscópios e equipamentos de controle”. A célula da matriz na linha 29 “Precisão da Fabricação” e a coluna 36 “Complexidade do dispositivo” aponta para vários princípios (26, 2, 18), dentre eles (ver seção 6.5) o princípio 26: “Cópia”, que estabelece o “uso de um dispositivo óptico simples com uma escala apropriada no lugar de um objeto complexo, caro, frágil ou inconveniente de operar”. A partir deste princípio geral da invenção, a seguinte idéia deve resolver o problema: tomando uma imagem de alta resolução na máquina de balas. Uma tela com uma grade deve fornecer a medição requerida.

6.4.

As 39 Características a Melhorar/Piorar da TRIZ Altshuller elaborou uma lista de 39 contradições:

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.

Peso do objeto em movimento Peso de um objeto estacionário Comprimento de um objeto em movimento Comprimento de um objeto estacionário Área de um objeto em movimento Área de um objeto estacionário Volume de um objeto em movimento Volume de um objeto estacionário Velocidade Força (Intensidade) Stress (tensão mecânica) ou pressão Forma Estabilidade do objeto Resistência mecânica Durabilidade do movimento do objeto

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16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39.

Durabilidade do não-movimento do objeto Temperatura Intensidade de Iluminação Uso de energia pelo objeto em movimento Uso de energia pelo objeto estacionário Potência/Energia Perda de Energia Perda de substância Perda de Informação Perda de Tempo Quantidade de substância Confiabilidade Exatidão da medição Precisão da fabricação Efeitos indesejados que afetam o objeto Efeitos indesejados provocados pelo objeto Facilidade de fabricação Facilidade de operação Facilidade de reparação Adaptabilidade ou versatilidade Complexidade do Dispositivo Dificuldade de Detecção Extensão da automação Produtividade

6.5.

Os 40 Princípios da TRIZ As ferramentas usadas para resolver contradições técnicas são chamadas de

Princípios. 1. 





Segmentação Dividir um objeto em partes independentes. o Substituir um computador mainframe por computadores pessoais. o Substituir um caminhão grande por uma boléia e um reboque. Faça um objeto fácil de desmontar o Móveis modulares o Encanamentos com juntas fáceis de conectar e desconectar. Aumento do grau de fragmentação ou segmentação o Substituir persianas por venezianas modulares. o Usar material para solda em pó no lugar de usar em folhas ou em barras, para obter melhor penetração nas juntas. Exemplo: Como podemos prevenir que um prego fure um pneu? O princípio da

segmentação indica que devemos separar todo o espaço interno em muitas seções: centenas, milhares, milhões,... 2. 

Remoção Separar a parte interferente ou propriedade de um objeto, ou manter somente a parte necessária do objeto.

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Localizar o compressor barulhento fora do edifício onde é usado o ar comprimido. o Usar fibras ópticas ou tubos de luz para separar a fonte quente de luz da localização onde a luz é necessária. o Usar o som do latido de um cão, sem o cão, como alarme contra assaltos. Qualidade Local Mudar a estrutura do objeto de uniforme para não uniforme, alterar um ambiente externo (ou influência externa) de uniforme para não uniforme. o Usar gradientes de temperatura, de densidade ou de pressão no lugar de valores constantes de temperatura, densidade ou pressão. Faça que cada peça do objeto funcione em condições mais apropriadas para a sua operação. o Lancheira com compartimentos separados especiais para alimentos quentes, frios e para líquidos. Faça com que cada peça do objeto atenda a uma diferente e útil função. o Lápis com borracha incluída. o Martelo com puxador (extrator) de pregos. o Ferramenta multifuncional para descamar peixes, que sirva como alicate, descascador de fios, chave de fenda, chave Phillips, jogo de manicura, etc. Assimetria Alterar a forma do objeto de simétrica para assimétrica. o Vasos assimétricos de mistura, ou vãos assimétricos em vasos simétricos melhoram a operação de mistura (caminhões de cimento, misturadores de massa para bolos, misturadores de bebidas, batedeiras). o Colocar um prego em eixo cilíndrico para fixar uma maçaneta firmemente. Se o objeto já for assimétrico, aumentar o seu grau de assimetria. o Alterar os anéis de vedação para formas circulares ou ovais para formatos especiais que melhorem a vedação. o Usar óptica astigmática para mesclar cores. Mesclar Colocar perto, uns dos outros, os objetos idênticos ou similares, montar junto às peças similares ou idênticas para poder executar operações paralelas. o Computadores pessoais em uma rede. o Milhares de microprocessadores em um computador de processamento paralelo. o Palhetas em um sistema de ventilação. o Chips eletrônicos montados em ambos os lados de uma placa de circuito impresso. Faça operações contíguas ou paralelas; coloque-as juntas todas de uma vez. o Fixar as palhetas juntas na construção de venezianas e persianas. o Instrumentos médicos de diagnóstico que analisam múltiplos parâmetros de forma simultânea. o Cortador de grama com recipiente para a grama cortada. Universalidade Faça uma peça ou objeto executar funções múltiplas; eliminar a necessidade de outras peças. o O cabo da escova de dentes contém a pasta dental. o O assento de segurança infantil se converte em um carrinho de passeio. o Cortador de grama com recipiente para a grama cortada (demonstra os princípios 5 e 6, Mesclar e Universalidade o CCD (Charged Coupled Device) com micro-lentes formadas na superfície. o

3. 





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Bonecas Aninhadas Colocar os objetos uns dentro dos outros. o Copos e colheres de medição. o Bonecas russas. o Sistema portável de áudio (o microfone e o sistema de transmissão cabem dentro do invólucro do amplificador) Faça uma peça passar pela cavidade de outra. o Antena de rádio extensível. o Apontador extensível. o Lentes de zoom. o Mecanismo de retração do cinto de segurança de automóveis. o Tem de pouso de aeronaves retrátil dentro da fuselagem (também relacionado ao princípio 15, Dinâmica). Anti-peso Para compensar o peso de um objeto, mescle-o com outros objetos que fornecem sustentação. o Injetar um composto espumoso em um feixe de toras para fazê-lo flutuar melhor. o Usar balões de hélio para elevar cartazes de propaganda. Para compensar o peso de um objeto, faça-o interagir com o ambiente (ex. usar aerodinâmica, hidrodinâmica, flutuabilidade e outras forças). o A forma das asas dos aviões reduz a densidade do ar encima delas e reduzindo abaixo delas, para criar a sustentação (Isto também está relacionado ao princípio 4, Assimetria). o Os sulcos de vórtex nas assas melhoram a sustentação dos aviões. o Os hidrofólios sustentam os navios fora da água para reduzir o arrasto. Anti-ação Preliminar Se for necessário efetuar alguma ação com efeitos, ao mesmo tempo úteis e prejudiciais, a ação deve ser substituída por uma anti-ação para controlar os efeitos indesejados. o Elaborar uma solução tampão para prevenir prejuízos de valores extremos de pH. Criar deformações de antemão em um objeto que irá suportar esforços conhecidos e indesejáveis mais adiante. o Pré-tensionar as barras de aço antes de colocar o concreto. o Proteger qualquer parte antes da exposição prejudicial ou inconveniente: usar macacões de chumbo nas partes que não devem ser expostas aos raios X. Usar máscaras de proteção para proteger as partes de um objeto que não devem ser pintadas. Ação Preliminar Efetuar, sempre que necessário, as alterações requeridas no objeto (total ou parcialmente). o Papel de parede auto-adesivo. o Esterilizar todos os instrumentos necessários para o procedimento cirúrgico em um recipiente selado. Pré-arranjar os objetos de forma que eles fiquem em ação no local mais conveniente e sem perda de tempo para a sua distribuição. o Arranjos Kanban em fábricas Just-In-Time. o Células de manufatura flexível. Amortecer e Proteger com antecipação

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Preparar meios de emergência de forma antecipada contra a baixa confiabilidade de um objeto. o Pára-quedas de reserva. o Sistemas de ventilação alternativos para os instrumentos de aviação. o Fita magnética em filmes fotográficos que direciona o revelador para compensar exposição pobre do filme. Eqüipotencialidade Em um campo potencial, limitar as mudanças de posição (por exemplo, alterar as condições operacionais para eliminar a necessidade de elevar ou descer objetos em um campo gravitacional). o Sistemas de distribuição de peças sujeitas por molas em uma fábrica. o Exclusas em um canal entre duas grandes massas de água (Canal de Panamá). o Recipiente que contém todas as ferramentas na posição na posição correta em fábricas de automóveis (também demonstra o princípio 10, Ação preliminar). A outra Forma Funcional Inverter as ações usadas para resolver o problema (por exemplo, no lugar de resfriar o objeto, aqueça-o). o Para soltar peças coladas, resfrie a parte interna no lugar de aquecer a parte externa. o Traga a montanha para Maomé, no lugar de trazer Maomé para a montanha. Faça as partes móveis (ou o ambiente externo) serem fixas, e as partes fixas serem móveis. o Rotacionar a peça no lugar da ferramenta. o Mover a calçada com as pessoas paradas. o Subir ou descer a escada com as pessoas paradas. o Esteira para caminhar ou corre no mesmo lugar. Deixe o objeto (ou processo) de “cabeça para baixo”. o Girar uma peça de “cabeça para baixo” para inserir os elementos de fixação (especialmente parafusos). o Esvaziar os grãos dos containeres (barcos ou caminhões) invertendo-os. Esfericidade – Curvatura No lugar de usar peças, superfícies ou formas retilíneas, usar curvilíneas; alterar as superfícies planas para esféricas; fazer peças cúbicas tomar formas elipsoidais. o Usar arcos e domos para melhorar a resistência mecânica em arquitetura. Usar rolos, bolas, espirais e domos. o Rolamentos espirais (Nautilus) que produzem resistência constante para a elevação de cargas. o Pequenas bolas e rolos nas pontas das canetas para a distribuição suave da tinta. De movimentos lineares para movimentos rotacionais, usar a força da gravidade. o Produzir movimento linear do cursor na tela de um computador usando um mouse ou um TrackBall. o Substituir o espremedor de roupas para retirar a água dos tecidos por um mecanismo giratório na máquina lava-roupas. o Usar rodinhas esféricas no lugar de cilíndricas para mover móveis. Dinâmica Permitir (ou projetar) para que as características de um objeto, ambiente externo ou processo, possam ser alterados para alcançar o ponto de funcionamento ótimo.

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Volante de automóvel com posição ajustável (bancos, suporte lombar, posição dos espelhos, etc.). Dividir um objeto em partes capazes de se movimentar relativamente umas com relação às outras. o O teclado “borboleta” dos laptops (também demonstra o princípio 7, Bonecas Aninhadas). Se um objeto (ou processo) for rígido ou inflexível, faça-o móvel ou adaptável. o Boroscópios flexíveis para observar motores. o Sigmoidoscópios flexíveis para realizar exames médicos. Ações Parciais ou Excessivas. Se for difícil de alcançar 100% do desejado para um objeto ou processo usando uma determinada solução, o problema pode ser consideravelmente mais fácil de resolver usando “um pouco menos” ou “um pouco mais” do mesmo método. o Exagere com o spray quando estiver pintando, então, remova o excesso (ou usar um estêncil. Esta é uma aplicação do princípio 3, Qualidade Local e do princípio 9, Anti-ação preliminar. Usar outra Dimensão Mover um objeto no espaço bidimensional ou tridimensional. o O mouse infravermelho se movimenta no espaço, no lugar de uma superfície. o Uma ferramenta de corte de cinco eixos. Usar um arranjo de múltiplos níveis de objetos no lugar de um arranjo em nível único. o Cassete com seis CD para aumentar o tempo e variedade de músicas. o Chips eletrônicos colocados a ambos os lados de uma placa de circuito impresso. o Os empregados de um parque temático “desaparecem dos clientes, descendo através de um túnel e caminhando para o próximo show, retornando à superfície onde eles reaparecem de forma “mágica”. Inclinar ou reorientar o objeto, apoiando-o em um dos seus lados. o Caminhão caçamba. Usar o “outro lado” de uma dada área. o Empilhar circuitos híbridos microeletrônicos para aumentar a densidade. Vibração Mecânica Fazer um objeto oscilar ou vibrar. o Facas elétricas com lâminas vibrantes. Aumentar a sua freqüência (mesmo até o ultra-som). o Distribuir pó com vibração. Usar a freqüência ressonante do objeto. o Destruir pedras na vesícula ou nos rins usando ressonância ultra-sônica. o Usar microondas para aquecer água e alimentos que a contém. Usar osciladores piezelétricos no lugar de osciladores mecânicos. o Oscilações dos cristais de quartzo resultam em relógios de alta exatidão. Usar oscilações combinadas de campos ultra-sônicos e eletromagnéticos. o Misturar ligas em um forno de indução. Ação Periódica No lugar de ações contínuas, usar ações periódicas ou pulsantes. o Bater repetidamente em alguma coisa com um martelo. o Substituir a sirene contínua por um som pulsado. Se a ação já for periódica, alterar a magnitude ou a freqüência. o





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Usar modulação em freqüência para carregar informação, no lugar do código Morse. o Substituir a sirene contínua com sons que mudam a amplitude e freqüência. Usar as pausas entre os pulsos para executar diferentes ações. o Na ressuscitação cardiopulmonar, respirar depois de 5 compressões no peito. o



Exemplo: regar a grama com um jato contínuo de água pode danificar o solo. Um sistema borrifador elimina este problema. 20. 



21. 

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23. 



Continuidade de uma Ação Útil Faça o objeto trabalhar continuamente; faça que todas as partes do objeto trabalhem com carga total, todo o tempo. o Usar um volante de inércia (ou um sistema hidráulico ou elétrico) para armazenar energia quando um veículo para, de forma a manter o motor trabalhando na sua potência ótima. o Executar as operações de enchimento de garrafas de forma contínua para alcançar o ritmo ótimo de produção. Eliminar todas as ações ociosas ou intermitentes do objeto. o Impressão durante o retorno do cabeçote de impressão. Evitar Dificuldades Conduzir um processo, ou certos estágios, em alta velocidade (por exemplo, operações destrutivas, nocivas ou perigosas). o Usar um torno de dentista de alta velocidade para evitar o aquecimento dos tecidos. o Cortar peças plásticas mais rápido que a velocidade de propagação do calor no material, para evitar a sua deformação. Tornar Limões em Limonada Usar fatores nocivos ou prejudiciais para alcançar um efeito positivo. o Usar o potencial calorífico do lixo para gerar energia elétrica. o Reciclar o material de refugo de um processo para uso como matéria prima para outro. Eliminar a ação prejudicial primária pela adição de outra ação prejudicial para resolver o problema. o Adicionar um material tampão a uma solução corrosiva. o Usar uma mistura de hélio e oxigênio para mergulhos, de forma a eliminar a narcose por nitrogênio e o envenenamento de oxigênio quando se usa ar e outras misturas de óxidos nitrosos. Amplificar o fator prejudicial em tal grau que ele não seja mais prejudicial. o Usar um incêndio provocado e controlado para eliminar o combustível em um incêndio florestal e evitar a propagação descontrolada. Realimentação Introduzir realimentação para melhorar o processo ou ação. o Controle automático do ganho em circuitos de áudio. o Os sinais de um giroscópio são usados para controlar o piloto-automático de pequenas aeronaves, especialmente em condições de visibilidade zero. o Controle Estatístico de Processos (CEP). Medições são usadas para decidir quando modificar um processo (nem todos os sistemas realimentados são automatizados). Se a realimentação já está sendo usada, alterar a sua magnitude ou influência. o Alterar a sensibilidade de um piloto-automático quando estiver a 10 km de um aeroporto.

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Alterar a sensibilidade de um termostato quando o processo requerer de resfriamento, pois este processo é menos eficiente que o aquecimento. Intermediário Usar um artigo ou processo intermediário. o Usar um assistente para afixar partes de madeira que fica entre o prego e o martelo, evitando bater nos dedos ou deformar o prego. Mesclar um objeto com outro de forma temporária (que possa ser facilmente removido). o Base para colocar panelas quentes na mesa. Auto-Serviço Fazer um objeto servir a si mesmo pela execução de funções úteis auxiliares. o Usar um sifão de soda baseado na pressão do dióxido de carbono para provocar bolhas em um líquido. Isto assegura que todas as bebidas terão o gás necessário eliminando a necessidade do uso de sensores. o As lâmpadas alógenas regeneram o seu filamento durante o uso (o material evaporado é re-depositado). Aproveitar refugos de energia ou de substâncias, que resultam de um processo. o Usar o calor de um processo para gerar eletricidade: “co-geração”. o Usar os dejetos dos animais como fertilizante. o Usar resíduos de alimentos e grama para criar adubo. Cópia No lugar de usar objetos indisponíveis, caros ou frágeis, usar cópias simples e baratas. o Tour de Realidade Virtual no lugar de tirar férias reais muito caras. o Assistir uma apresentação de vídeo no lugar de participar do seminário. Substituir um objeto ou processo com cópias ópticas do mesmo. o Fazer pesquisas a partir de fotografias tomadas do espaço no lugar das tomadas em terra. o Medir as dimensões de um objeto a partir da sua fotografia. o Fazer sonogramas para avaliar a saúde de um feto, no lugar de correr o risco de prejudicá-lo através de testes diretos. Se já estão sendo usadas cópias visíveis, alternar para cópias infravermelhas ou ultravioletas. o Tomar imagens infravermelhas para detectar fontes de calor, tais como de doenças em plantações de milho, ou intrusos em um sistema de segurança. Objetos Baratos de Curta-Vida Substituir um objeto barato por um conjunto de objetos baratos, mantendo certas qualidades (tais como tempo de vida, por exemplo). o Usar objetos de papel descartável para evitar o custo de limpar e armazenar objetos duradouros. Copos plásticos em motéis, fraldas descartáveis, seringas, implementos médicos, etc. Substituição Mecânica Substituir os equipamentos mecânicos por meios sensoriais. o Substituir um cercado físico para confinar o seu cachorro ou gato com um cercado não-acústico (ultra-som). o Usar um composto desagradável ao olfato para alertar vazamento de gás, no lugar de sensores mecânicos ou elétricos. Usar campos elétricos, magnéticos ou eletromagnéticos para interagir com o objeto. o Para misturar dois pós, carregar um deles com carga eletrostática positiva e o outro com carga negativa. Usar os campos para direcionar as partículas ou o

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para misturá-las mecanicamente e deixar que os campos elétricos adquiridos façam as partículas dos diferentes pós se associarem aos pares. Trocar os campos estáticos por dinâmicos; trocar sistemas não-estruturados por estruturados. o As comunicações antigas usavam radiodifusão onidirecional (em todas as direções). As comunicações modernas usam antenas com estruturas bem definidas de padrões de irradiação. Usar campos em conjunção com partículas ativadas pelo campo (ex. ferromagnetismo). o Aquecer uma substância que contém material ferromagnético usando um campo magnético variável. Quando a temperatura exceder o valor de Curie, o material ficará paramagnético e não mais absorverá calor. Hidráulica e Pneumática Usar partes líquidas e gasosas de um objeto no lugar das suas partes sólidas (por exemplo, elementos infláveis, preenchimento com líquidos, amortecedores a ar, etc.). o Solas de calçados confortáveis enchidas com géis. o Armazenamento de energia em um sistema hidráulico na desaceleração de um veículo. A energia armazenada pode ser usada para acelerar o veículo novamente. Embalagens Flexíveis e Filmes Finos Usar embalagens flexíveis e filmes finos no lugar de estruturas tridimensionais. o Usar estruturas infláveis em depósitos ou em quadras de tênis. Isolar o objeto do ambiente externo usando mantas ou filmes finos e flexíveis. o Flutuar uma manta de material bipolar (uma extremidade hidrofílica e outra hidrofóbica) em um reservatório para evitar ou limitar a evaporação. Materiais Porosos Tornar um objeto poroso ou adicionar elementos porosos (inserção, revestimento, etc.). o Fazer furos em estruturas para reduzir o seu peso. Se um objeto já for poroso, usar os poros para introduzir uma função ou substância útil. o Usar uma rede metálica porosa para retirar o excesso de material de solda para longe de uma junta. o Armazenar hidrogênio nos poros de uma junta de paládio (é mais seguros que o armazenamento direto do hidrogênio na forma de gás). Mudanças de Cor Mudar a cor de um objeto ou o do ambiente externo. o Usar iluminação de segurança em salas escuras de revelação de fotografias. Mudar a transparência de um objeto ou do seu ambiente externo. o Usar fotolitografia para alterar um material transparente em uma máscara opaca para a fabricação de chips semicondutores. Homogeneidade Fazer os objetos interagir com outro feito do mesmo material (ou com propriedades idênticas). o Fazer o container do mesmo material que o conteúdo, para reduzir reações químicas. o Fazer a superfície das ferramentas para corte de diamantes com diamantes. Descarte e Recuperação Fazer com que as partes dos objetos que tenham concluído a sua função sejam descartadas (descarte por dissolução, evaporação, etc.) ou modificar essas partes diretamente durante a operação.

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Usar cápsulas dissolvíveis para os remédios. Borrifar água encima de um pacote de feito em parte de maisena e verá reduzir o seu volume em mais de 100 vezes. o Estruturas de gelo: usar gelo ou dióxido de carbono (gelo seco) para fazer o molde de grandes, tais como barragens temporárias. Depois preencher com terra e deixar o gelo derreter ou sublimar ficando a estrutura final. Inversamente, recuperar as partes consumíveis de um objeto diretamente durante a operação. o Lâminas auto-afiáveis em máquinas de cortar grama. o Motores de automóveis que se auto-ajustam enquanto estão em funcionamento a cada 150 000 km. Alteração de Parâmetros Mudar um estado físico do objeto (por exemplo, para gasoso, sólido ou líquido). o Congelar o recheio líquido dos bombons e então mergulhá-los no chocolate derretido, no lugar de manipular os recheios pegajosos, sujos e quentes. o Transportar oxigênio, nitrogênio ou GLP na forma líquida, no lugar de gasosa, para reduzir o volume. Mudar a concentração ou consistência. o O sabonete líquido é menos concentrado e viscoso que uma barra de sabonete na hora de usar, tornando mais fácil a distribuição na quantidade correta e é mais higiênico no caso de uso por muitas pessoas. Mudar o grau de flexibilidade. o Usar amortecedores ajustáveis para reduzir o ruído e movimento das peças dentro de uma embalagem, restringindo também o movimento relativo entre paredes da mesma. o Vulcanizar a borracha para alterar a sua flexibilidade e durabilidade. Mudar a temperatura. o Aumentar a temperatura acima do ponto Courie para alterar uma substância ferromagnética em paramagnética. o Aumentar a temperatura para cozinhar alimentos (alteração do gosto, aroma, textura, propriedades químicas, etc.). o Reduzir a temperatura de espécimes médicos para preservá-los para uma análise posterior. Transição de Fases Usar os fenômenos que ocorrem durante uma transição de fase (por exemplo, mudanças de volume, perda ou absorção de calor, etc.). o A água expande durante o seu congelamento, ao contrário dos outros líquidos51. o Bombas de calor usam a energia envolvida na evaporação e condensação de um ciclo termodinâmico fechado para fazer trabalho útil. Expansão Térmica Usar a expansão (ou contração) térmica dos materiais. o Fazer uma junta forte pelo resfriamento da parte interior (que contrai) e pelo aquecimento da parte exterior (que expande), colocando os materiais juntos. Se a expansão térmica já está sendo usada, usar materiais múltiplos com diferentes coeficientes de expansão térmica. o o



35. 







36. 

37. 



Histórias contam que Aníbal (general cartaginês, há aproximadamente 2300 anos atrás) usou esta característica da água quando marchava para Roma quando encontrou bloqueada a passagem nos Alpes pelo gelo. Ele mandou jogar água no bloqueio acima do gelo. A noite fria congelou a água que penetrou nas frestas do bloqueio aumentando o seu volume, quebrando-o em pequenas peças que puderam ser retiradas à mão. 51

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O termostato bi-metálico: dois metais com diferentes coeficientes de expansão são conectados mecanicamente de forma que deflete de uma forma quando aquecido além de um valor nominal e de outra quando frio. Reforçar Oxidantes Substituir ar comum por ar enriquecido de oxigênio. o Mergulhos em profundidade com Nitrox ou outras misturas que não ar, para aumentar a duração dos mesmos. Substituir o ar por oxigênio puro. o Cortar em alta temperatura usando uma tocha de oxiacetileno (oxicorte). o Tratar ferimentos em ambiente de oxigênio em alta pressão para matar bactérias anaeróbicas e ajudar na cicatrização. Expor o ar ou oxigênio a radiação ionizante. o Esterilização de salas de cirurgia por radiação ultravioleta. Usar oxigênio ionizado. o Ionizar o ar para seqüestrar agentes poluidores em um purificador de ar. Substituir oxigênio ionizado por ozônio. o Aumentar a velocidade das reações químicas pela ionização do gás antes do seu uso. o

38. 









39. 



40. 

6.6.

Atmosfera Inerte Substituir um ambiente normal por um ambiente inerte. o Prevenir a degradação de um filamento metálico quente pelo uso de atmosfera de argônio (lâmpadas incandescentes e fluorescentes). Adicionar partes neutras ou elementos aditivos neutros a um objeto. o Aumentar o volume de um detergente em pó, pela adição de ingredientes inertes. Para tornar mais fácil a medição com ferramentas convencionais. Materiais Compósitos Mudar de material uniforme para compósito (múltiplos materiais). o Os tacos de golfe feitos de resina epóxi com fibra de carbono são mais leves, fortes e flexíveis que os metálicos. O mesmo para as peças dos aviões. o As pranchas de surfe são mais leves, controláveis e fáceis de moldar em uma variedade de formatos que as feitas em madeira.

Como usar a Matriz de Contradições A Matriz de Contradições indica quais dos 40 princípios podem ser usados para

resolver um problema de Inventiva. As 39 características a melhorar/piorar (contradições) referencia uma célula da matriz, onde estão colocadas quais foram as soluções padrão para este tipo de problema. Por exemplo, se você deseja resolver um problema de “1: Peso em Movimento” e não tiver problemas de piorar o item “3: Comprimento de um Objeto em Movimento”, a matriz indica que para resolver este tipo de problemas foram (e podem ser) usados os princípios 15, 8, 29 e 34.    

15: Dinâmica 8: Anti-peso 29: Hidráulica e Pneumática 34: Descarte e Recuperação

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Tabela 6-2 – Parte da Matriz de Contradições52.

1

2

1: Peso do objeto em movimento

*

-

3 15 8 29 34

2: Peso de um objeto estacionário

-

*

3: Comprimento de um objeto em movimento

8 15 29 34

4: Comprimento de um objeto estacionário

-

5: Área de um objeto em movimento 6: Área de um objeto estacionário

2 17 29 4

7: Volume de um objeto em movimento

2 26 29 40

-

8: Volume de um objeto estacionário

2 28 13 38 81 37 18

9: Velocidade 10: Força (Intensidade)

-

5 29 17 38 34

-

10 1 29 35

-

35 30 13 2

-

*

-

15 17 4

-

35 28 40 29

-

*

-

17 7 10 40

26 7 9 39

*

-

-

*

17 4 17

-

30 2 14 18 35 10 19 14 18 13 1 28

14 15 18 4 17 4 35 19 14 13 14 8 17 19 9 36

4

35 8 2 14 28 10

29 30 34 19 10 15

6

-

1 18 36 37

6.7. 1.

52

Exercícios sobre a TRIZ Identificar os problemas-causa que geraram estas soluções: 1.1.

Martelo com cabo de Fibra Vidro e Suporte Magnético

1.2.

Telefone que gera um cheiro quando toca.

1.3.

Airbus A380 o maior avião de passageiros do mundo.

1.4.

Células fotovoltaicas.

1.5.

A roda.

1.6.

Máquina de fazer a barba.

1.7.

Escova de dentes com limpador de língua.

1.8.

A lâmpada.

1.9.

O automóvel.

1.10.

O mouse óptico.

1.11.

Estação Espacial Internacional.

A planilha completa pode ser descarregada de: http://www.ulbra.tche.br/~cocian/Academico/Publications/DE.htm..

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2.

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1.12.

Metrô subterrâneo.

1.13.

Ponte Rio - Niterói.

Para os itens acima, identificar que tipo de fatores de contradições e princípios está relacionado. 2.1.

O computador.

2.2.

As estradas.

2.3.

Os edifícios de múltiplos andares.

2.4.

As indústrias petroquímicas.

2.5.

Os robôs industriais.

2.6.

O perfume.

2.7.

O telefone celular.

2.8.

O pen-drive.

2.9.

O tomógrafo computarizado.

2.10.

O software Microsoft Word.

2.11.

O pneu de borracha vulcanizado.

2.12.

A corrente alternada.

2.13.

A disposição transversal e frontal nos bancos no transporte de passageiros.

2.14.

Os ônibus de dois andares.

2.15.

Os viadutos.

2.16.

A máquina de lingotamento contínuo.

2.17.

As máquinas colheitadeiras.

2.18.

A internet.

2.19.

O quadro branco.

3.

Elaborar uma lista de 10 produtos/necessidades que possam ser melhorados.

4.

Usando a matriz de contradições, sugira como os dez produtos do item anterior poderiam ser melhorados.

5.

Fazer uma análise da evolução dos seguintes sistemas técnicos: 5.1.

Impressoras.

5.2.

Automóveis.

5.3.

Aviões.

Descobrindo a Engenharia: O Método

203


A

6.

T R I Z

5.4.

Mouse.

5.5.

Casas.

5.6.

Combustíveis.

5.7.

Computadores.

5.8.

Guerras.

5.9.

Lâmpadas.

5.10.

Computadores.

5.11.

Soja.

5.12.

Materiais plásticos.

5.13.

Alimentos.

Faça uma lista de 10 itens que não apresentaram pouca ou nenhuma evolução nos últimos 100 anos.

7.

Faça um comentário de quais princípios foram usados para a otimização dos seguintes sistemas técnicos.

Câmeras miniatura para o registro de imagens.

Células fotovoltaicas.

Descobrindo a Engenharia: O Método

204


A

T R I Z

Veículo aquático semisubmari no.

Jipe manobr ável (4 rodas).

Monomóvel (4 rodas).

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A

T R I Z

Rhoades car (4 rodas).

SegWay ÂŽ Centaur (4 rodas).

Mercede s F300 LIfe Jet.

Triciclo (3 rodas).

Descobrindo a Engenharia: O MĂŠtodo

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A

T R I Z

Totoya i-Real (3 rodas).

Motocicl eta modern a (2 Rodas).

Bicicleta QBike (2 rodas) sem corrente .

SegWay ÂŽ HT (2 rodas)

Descobrindo a Engenharia: O MĂŠtodo

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A

T R I Z

Bombar dier Embrio (1 roda).

McLean V8 Monowh eel (1 roda).

Autom贸 vel voador (0 roda).

LandWalker exoesqu eleto (2 patas).

Descobrindo a Engenharia: O M茅todo

208


II - Descobrindo a Engenharia: O Método - Capítulo 06