Meta Algoritmo da Invenção, © MAI-TRIZ, de Michael Orloff – Exemplo Prático

Meta Algoritmo da Invenção:
Do lápis à lapiseira mundialmente conhecida, KOH-I-NOOR

Apresentamos aqui um exemplo completo do uso de TRIZ por meio do Meta Algoritmo da Invenção, analisado em nosso post anterior, de Michael Orloff, “Modern Triz – A Practical Course with EASyTRIZ Technology, Ed. Springer-Verlag, Berlin – 2012. Aplicaremos o método em um estudo relativo ao lápis KOH-I-NOOR e sua evolução para a lapiseira de mesmo nome.

© KOH-I-NOOR é uma marca Tcheca mundialmente conhecida.
© O método e exemplo aqui transcritos são de autoria de Michael A. Orloff, http://www.modern-triz-academy.com/.

Usaremos os princípios da MAI-TRIZ, metodologia que emprega princípios clássicos da TRIZ de  uma forma estruturada e inovadora.
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Figura 1 – Acima, a marca KOH-I-NOOR HARDTMUTH, o lápis e a lapiseira.
O criador do lápis que se tornou mundialmente conhecido foi José Hardtmuth, que em 1790 criou o produto que evoluiu em diferentes aspectos e variantes, chegando até os dias atuais. O nome KOH-I-NOOR vem do Persa e significa “Montanha de Luz”.

No exemplo a seguir, iremos considerar a evolução deste lápis para lapiseira segundo os princípios da MAI-TRIZ.

Consideremos o lápis com grafite preto, fabricado usando madeira macia proveniente dos pinheiros da Sibéria. Este lápis é comercializado com pontas em espessuras diversas, podendo ser encontrado em estojos com gradações de ponta segundo classificação do fabricante em 8B, 7B, 6B, etc, até 6H, 7H, 8H, 9H, 10H, indo do grafite mais escuro ao mais claro.
Qualquer que seja o grafite, tomemos um exemplar do lápis em separado, e admitamos que se deseja fazer uma ponta capaz de desenhar traços finos no papel. Para isto, é preciso apontar o lápis constantemente, fazendo com que ela se mantenha sempre afinada, com o diâmetro exigido, o que acarretará perda de tempo e material.
Consideremos em contrapartida a lapiseira, com um corpo de plástico ou de metal, no interior do qual são guardadas pontas completas, na espessura desejada e que podem ser mecanicamente e gradualmente ejetadas segundo as necessidades, por meio de leve pressão na tampa. É desnecessária uma descrição detalhada, de vez que a lapiseira é bastante conhecida.

Examinemos as contradições apresentadas pelo lápis segundo os pontos de vista do autor:

1 – Lápis

  • Afinamento da ponta
    A) Adaptação à espessura desejada do traço –> Para traçar uma linha fina
    B) Perda de tempo –> Para apontar o lápis
  • Afinamento da Ponta
    A) Adaptação à espessura desejada do traço –> Para traçar uma linha fina
    B) Perda de Material –> Para afinar a ponta, perde-se madeira e grafite

Podemos observar que propriedades contraditórias ocorrem e podem ser identificadas em qualquer objeto. Por isto, este tipo de contradição com duas propriedades opostas pode ser considerada um padrão, isto é, está presente em qualquer artefato, como uma característica intrínseca do mesmo, uma “template” ou molde, por assim dizer.

Poderemos tornar o conflito mais visível formulando uma síntese do que foi dito acima, em uma nova contradição:

  • A ponta
    A) Deverá ser fina –>Para traçar uma linha fina segundo a espessura exigida
    B) Não deverá ser fina –> Para evitar perda de tempo, de material ou que se quebre

Esta contradição denomina-se RADICAL.
De fato, em qualquer situação, existem duas possibilidades: “ser” ou “não ser” (fina); “ter” ou “não ter” (a possibilidade de ser fina).
Cada possibilidade nos leva a duas situações diametralmente opostas e (aparentemente) a resultados incompatíveis. Esta é uma CONTRADIÇÃO RADICAL, a RAZÃO, a RAIZ DO PROBLEMA.

A lapiseira mecânica, no entanto, nos  leva à seguinte ideia: nós poderemos fabricar pontas de grafite com a espessura desejada, colocando-as em um recipiente cilíndrico no interior da lapiseira, regular o comprimento da ponta de acordo com nossas necessidades de desenho e substituir o grafite gasto por um novo que esteja armazenado dentro da lapiseira. Quando todas as pontas estiverem gastas, uma nova carga será colocada no interior da mesma. Neste caso existem diversos processos intervenientes no artefato que mostram que a concepção e projeto da lapiseira obedecem aos seguintes princípios construtivos segundo a TRIZ:

  • Ação preliminar: As pontas de grafite são fabricadas já na espessura desejada e colocadas de antemão no interior da lapiseira, para uso subsequente.

Ação Preliminar – Princípio no. 10 da Tabela dos 40 Princípios Criativos de Altshuller que diz:
Ação Preliminar: Realizar, antes que sejam necessárias, alterações no objeto ou sistema (totalmente ou parcialmente). Predispor os objetos de modo que possam entrar em ação da forma mais conveniente, em lugar que evite perda de tempo para sua liberação e uso.

Exemplos:

  1. Estampilhas dos correios, que são fornecidas já pontilhadas e com cola adesiva;
  2. Madeiras ou caixilhos previamente cortados, para ajuste nas construções residenciais;
  3. Regras de conduta preventiva em caso de incêndios, disposição de sprinklers com detectores de fumaça, extintores posicionados para alcance rápido em caso de necessidades, etc.
  • Segmentação: Separação, na lapiseira, de suas diversas partes: o corpo principal separado das pontas; estas, por sua vez, se constituem de diversas pontas já prontas para uso: uma dúzia, por exemplo.

Segmentação, Separação – Principio no. 1 da Tabela dos 40 Princípios Criativos de Altshuller que diz:
Segmentação, fragmentação. Transição para o nível micro. Dividir um objeto ou sistema em partes independentes. Fazer com que um objeto seja fácil de desmontar. Aumentar o grau de fragmentação ou segmentação.

Exemplos:

  1. Para apagar incêndios, a nevoa (um tipo de fragmentação ao nível de espuma) é mais eficiente do que o jato de água sob pressão que, dependendo do local, pode danificar os objetos tanto quanto o fogo. Esta é a razão de terem sido criados os “sprinklers”, citados acima e que todos conhecem.
  2. Novelas na TV e filmes em capítulos, que mantem por longo tempo o interesse do espectador;
  3. Uso do sabão em pó, em vez de barras para limpeza de chão, por exemplo, etc.
  • Substituição de Interação Mecânica, Princípio 28 da Tabela dos 40 Princípios Criativos de Altshuller.

A substituição de componente mecânico também ocorre aqui: o protótipo construído usando componente sólido (lápis) é substituído por um sistema que possui uma estrutura especial, um mecanismo e suas partes moveis (lapiseira).

O principio 28 recomenda substituir o dispositivo mecânico, quando for possível, por um dispositivo sensorial (ótico, acústico, que afete o paladar, gosto ou cheiro).
Também recomenda o uso de campos elétricos, magnéticos e eletromagnéticos para interagir com o objeto. Deve-se procurar passar de campos estáticos para campos moveis e para sistemas que possuam estrutura. Procurar usar campos associados a materiais que possam ser ativados por eles, como materiais ferromagnéticos ou partículas.

Exemplos:

  1. Detectores de vazamento de gás em residências ou indústrias, que usam efeitos químicos visuais como mudanças de cor ou alarmes;
  2. Na Engenharia da Produção, o sistema JIT – Just in Time, que usa cartões Kanban para atender às demandas da linha de produção mantendo um mínimo de estoques;
  3. A lavadora por micro-ondas da Sanio, lançada recentemente no mercado japonês, que não usa sabão em pó (interação mecânica) e sim um campo de micro-ondas para lavar roupas.
  • Dinamização: Princípio 15 da Tabela dos 40 Princípios Criativos de Altshuller que diz:

Principio 15: Permitir (ou projetar) as características de um objeto, ambiente externo, processo ou sistema para alterar seu comportamento de modo que ele seja ótimo, ou para encontrar uma condição de operação otimizada. Dividir um objeto ou sistema em partes capazes de movimentos relativos entre si. Se um objeto (ou processo ou sistema) for rígido ou inflexível, deve-se torna-lo móvel ou adaptativo.
O uso repetitivo deste princípio em combinação com o Principio da Segmentação resulta em padrões de interações crescentes, com uma possível transição para nível micro. Algumas etapas no processo de dinamização crescente incluem:

  • Sistemas rígidos ou imóveis
  • Um anel
  • Muitos anéis
  • Sistema elástico
  • Uso de campo em vez de objeto físico ou sistema para interagir

Exemplos:

  1. Asas retráteis em aviões a jato de combate;
  2. Assentos retráteis nos automóveis, para maior capacidade de carga
  3. Mesas de refeição retráteis nos assentos de aviões
  4. Para-choques traseiros retráteis para transporte de bicicletas em automóveis, etc.

Ação Inversa: Princípio 13 da Tabela dos 40 Princípios Criativos de Altshuller que diz:

  • Considerar a forma oposta de realizar a função: inverter a ação(s) para resolver o problema (por exemplo, em vez de esfriar um objeto, aquecê-lo). Tornar partes móveis fixas (ou o ambiente externo) e partes fixas móveis. Colocar o objeto (ou processo) de cabeça para baixo. Inverter o processo.
    Algumas vezes este princípio é tomado ao pé da letra, literalmente.
    Virando máquinas de cabeça para baixo tem resolvido muitos problemas industriais, como na montagem dos veículos da FIAT, em Betim, na grande BH. Em determinado ponto da linha de montagem, o veiculo é virado de lado e até de cabeça para baixo, para facilitar a montagem, manuseio e/ou soldagem de certas peças:

linha-de-montagem-da-Fiat-em-Betim

Figura 2 – Principio 13 – “The other way around”, ou seja, uso do modo ou processo inverso. Em Betim, na linha de montagem da Fiat, um veículo é posicionado de lado para facilitar a montagem, podendo inclusive ficar de cabeça para baixo.

  • Descarte ou Renovação de Partes e/ou Componentes – Princípio 34 da Tabela dos 40 Princípios Criativos de Altshuller.
    No caso da lapiseira é simples: trata-se do descarte das sobras das pontas de grafite e o enchimento do compartimento da lapiseira com outra carga de pontas prontas para uso.
    O princípio 34 sugere que se deve descartar partes de um objeto após o desempenho suas funções (descarte por dissolução, evaporação, etc.), ou modificar este objeto durante a operação. Inversamente, pode-se pensar em restaurar partes consumíveis de um objeto diretamente durante a operação.

Exemplos:

  1. Na Engenharia de Produção, campo da Manufatura Enxuta, a troca rápida de ferramentas, SMED, obedece a este principio (SMED, ver em http://en.wikipedia.org/wiki/Single-Minute_Exchange_of_Die).
  2. No lançamento de foguetes, a coisa mais comum é o descarte de secções que já utilizaram seu combustível na ascensão, que constituem peso morto após esvaziadas. A dissolução destes componentes se dá durante a queda por atrito com a atmosfera.
  3. Após determinadas cirurgias, fios usados para sutura dos tecidos do paciente podem ser absorvidos pelo organismo, sem necessidade de que os pontos sejam retirados.
    Em ortopedia, parafusos e pinos são feitos de material que pode ser absorvido pelo organismo, substituindo parafusos de titânio, por exemplo.

Matrioska, ou Bonecas Aninhadas – Princípio 7 da Tabela dos 40 Princípios Criativos de Altshuller.

  • No caso aqui examinado como exemplo, refere-se ao uso da câmara interna da lapiseira para guardar as pontas que serão usadas.
    O principio recomenda: Projetar o sistema de modo a possibilitar que se coloque um objeto dentro de outro.
    A denominação Matrioska vem das conhecidas bonecas russas de madeira, em que umas se encaixam dentro das outras.

Exemplos:

  1. Antenas telescópicas, de uso variado na área automotiva, incluindo anteparo solar retrátil, presente em certos veículos. Tambem usadas como instrumento apontador na área educacional
    Obs: Segundo Tendências para Evolução, outro principio da TRIZ, apontadores mecânicos tem cedido lugar aos apontadores a laser, no formato de canetas, voltadas para palestrantes em geral (Tendências para Evolução).
  2. Cadeiras e mesas para piscinas, geralmente indeformáveis e fabricadas de plástico rígido as quais, para facilidade de transporte ou empilhamento, se encaixam umas nas outras com facilidade.
  3. Cabos de guarda chuvas, alças de carrinhos de transporte de bagagens, etc.

Conclusões:

Terminando de considerar alguns princípios aplicáveis à lapiseira estudada, poderemos resumir aqui o que foi conseguido. Eis o resultado:

  • Perdas Materiais: ZERO
  • Perda de Tempo: VIRTUALMENTE ZERO

CONCLUSÃO: Resultado Ideal, um dos objetivos do emprego da TRIZ!

O processo completo de invenção da lapiseira, aqui tomada como exemplo, após termos considerado todas as contradições plausíveis de ocorrer neste tipo de projeto, pode ser resumido da seguinte forma:

  • Estágio 1 – Tendência: Identificar deficiências no artefato considerado como protótipo, e determinar a direção ou direções de mudanças futuras. Por exemplo, “O que deveremos fazer para evitar ter de apontar a ponta do lápis?” Esta consideração, embora seja mínima, poderá indicar o caminho para uma solução ou melhoria do produto.
  • Estágio 2 – Redução: Identificar causas do problema na forma de contradições. Torna-se claro que a obtenção dos objetivos pretendidos é contingente após eliminação de contradições. De fato, se nós não tivermos de apontar o lápis, nenhum tempo será gasto com isto, e nenhum material será perdido! Resultado final ideal, mas não interessa neste caso!
  • Estágio 3 – Invenção. Ideia chave: fabricar as pontas na espessura exigida com antecedência!
    Do mesmo modo, projetar a lapiseira de modo que se possa obter uma nova ponta a partir daquelas guardadas no interior da lapiseira sempre que for preciso.
  • Estágio 4 – Zooming. Finalmente, da mesma forma que podemos ajustar o foco e o zoom em uma câmera, precisaremos rever o resultado a partir de varias posições e níveis de escrutínio.
    Por exemplo, ao nível do elemento de trabalho: a ponta não precisará ser afinada!
    Ao nível do lápis: as contradições originais foram eliminadas.
    Ao nível da produção: é muito mais simples fabricar o corpo mecânico da lapiseira e as pontas separadamente.
    Ao nível do usuário: o tempo é economizado, a espessura do traço é garantida e é muito mais fácil comprar uma carga completa de pontas do que novos lápis o tempo todo.
    Ao nível do meio ambiente: consumo de madeira preciosa não mais será necessária.

Conclusão: As quatro letras do nome destes estágios constituem-se em uma abreviação da sigla TRIZ, ou seja, T-R-I-Z. Os quatro estágios acima compreendem o que se postulou como sendo o método MAI TRIZ, Meta Algoritmo da Invenção.

FONTES CONSULTADAS:

Modern_TRIZ

Orloff, Michael A., “Modern TRIZ, A Practial Course With EASyTRIZ Tecnology – Ed. Springer –Verlag, Berlin, 2012

Rantanen, Kalevi & Domb, Ellen, “Simplified TRIZ – New Problem Solving Applications for Engineers and Manufacturing Professionals”, 2nd Edition, Auerbach Publications Taylor & Francis Group, USA, 2008.

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