Una vez que se han consolidado las ideas de implementación de un producto o servicio mediante la matriz morfológica y la selección del concepto ganador, el siguiente paso es la optimización del concepto. Para ello utilizaremos la metodología TRIZ para la innovación, que nos permite examinar de una forma metódica los problemas de inventiva, explorando el espacio de soluciones para generar ideas creativas.

Genrikh Saulovich Altshuller fue el creador del TRIZ, nació en Rusia y trabajó en la oficina de patentes de la marina de la antigua Unión Soviética. La palabra TRIZ es un acrónimo ruso que significa:

A continuación se muestra un video que explica de forma general los tres principios de TRIZ.

Kinetik Solutions. (2018, 8 de septiembre). What is TRIZ and how to use it in your business? [Archivo de video].
Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=0GNn6FyU6x0

Altshuller identificó regularidades recurrentes o patrones en el desarrollo y evolución de los sistemas tecnológicos. Concluyó que, si se pudiera identificar el estado actual de un sistema dado, con la aplicación de los patrones, se podría acelerar la evolución de ese sistema en su próxima generación.

El TRIZ establece que un verdadero problema de optimización de un producto o servicio surge cuando existen contradicciones técnicas que resolver. A esto se le llama problema de inventiva, ya que cuando se resuelve se estará innovando y rompiendo paradigmas. Las soluciones más óptimas son aquellas que no aceptan contradicciones.

Una contradicción técnica sucede cuando una característica de ingeniería o un requerimiento técnico aumenta su calidad provocando que otro requerimiento técnico disminuya su calidad debido a este cambio.

Por ejemplo, si deseamos que un automóvil sea más ligero y a su vez más resistente, entonces tenemos una contradicción técnica, ya que si la lámina del automóvil es menos gruesa el automóvil es más ligero, pero menos resistente. En cambio, si hacemos la lámina con más grosor será más resistente, pero más pesado. Revisa la figura 2.

El modelo anterior es un verdadero problema de optimización o inventiva, ya que encierra una contradicción técnica que hay que resolver. Una solución innovadora puede ser desarrollar un nuevo material que sea más resistente, pero a la vez muy ligero. La clave en esta innovación, es el nuevo material, ¿qué te parece?

Figura 2. Ejemplo de una contradicción técnica.

Una de las herramientas más importantes del TRIZ es la matriz de Altshuller, la cual se basa en premisas fundamentales de inventiva obtenidas del análisis histórico de patentes del mundo. Sólo de las patentes que tenían un verdadero mérito creativo diferenciado, se obtuvieron 40 premisas fundamentales de invención que pueden aplicarse a la mayoría de las invenciones de manera tipificada.

Altshuller identificó 39 parámetros genéricos (que son los requerimientos técnicos que mejoran o empeoran en una contradicción) y 40 operadores que llamó principios de inventiva y que son usados para resolver una contradicción. En las intersecciones de renglones y columnas de la matriz de Altshuller se muestran los principios de inventiva aplicables para la eliminación de contradicciones causadas por la interacción de los parámetros (ver figura 3).

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Figura 3. Matriz de Altshuller (TRIZ).

Para la resolución de una contradicción técnica, permitiendo con esto la optimización de un producto o servicio, se siguen los siguientes pasos:

Para entender mejor cómo optimizar un producto o servicio seguiremos utilizando el ejemplo del extractor de jugos donde se mostrará el uso del TRIZ, a través de la aplicación de la matriz de Altshuller.

El primer paso es identificar los requerimientos técnicos que están constituyendo una contradicción técnica, a esto se le denomina determinación del problema de optimización o problema de inventiva específico. En la primera acción se determina la dirección de la calidad para cada requerimiento técnico.

Con relación a la dirección de la calidad, se manifiestan los siguientes criterios:

1. Se selecciona el símbolo de flecha hacia arriba cuando se considera que incrementar el valor del requerimiento significa un aumento en la calidad del producto. Por ejemplo, si la máxima velocidad aumenta, entonces la calidad del extractor es mejor porque hace el jugo más rápido.
2. Se selecciona el símbolo de flecha hacia abajo cuando se considera que la disminución en el valor del requerimiento significa un aumento en la calidad el producto. Por ejemplo, si la potencia de consumo es baja, entonces la calidad del extractor es mejor ya que el costo por uso de electricidad es menor.
3. Puede no haber selección de la dirección de la calidad cuando no se pueda especificar un valor numérico para el requerimiento. En este caso se deja la casilla en blanco. Un ejemplo es el caso del requerimiento técnico cumplimiento de normativas de seguridad, cuyos valores son un sí o un no.

Como segunda acción se utiliza el techo del QFD (ver también figura 5) para establecer las relaciones entre cada requerimiento técnico o característica de ingeniería. Se pondera con un + si la relación entre ambas características permite que cuando una mejore su calidad, la otra también; por otro lado, se pondera con un negativo - si la relación entre ambas características provoca que cuando una mejore su calidad, la otra disminuya su calidad. Las flechas de la dirección de la calidad ayudan a realizar este análisis.

Las relaciones negativas son consideradas las contradicciones técnicas del producto o servicio.

El segundo paso es determinar cuáles son las contradicciones técnicas más importantes que necesitan ser eliminadas para aproximarse lo mejor posible al resultado final ideal del producto o servicio (o sea, sin efectos perjudiciales y menores costos) (ver figura 6). Se considera que la característica más importante es la potencia de consumo versus la máxima velocidad de operación, ya que los clientes expresaron como necesidades más preponderantes el hecho de que el extractor ahorre lo más posible energía eléctrica y que la extracción del jugo sea lo más rápida posible. Se puede seleccionar más de una contradicción que se considere fundamental.

La contradicción a resolver es: ¿cómo reducir los niveles de potencia de consumo en el extractor (300 watts) y que al mismo tiempo la velocidad del motor de extracción (3500 RPM) no disminuya? Los valores entre paréntesis son las características del producto ideal.

Figura 5. Paso 1 y 2: determinación y selección de las contradicciones técnicas.
Fuente: Reyes, A. (2018). Casa de Calidad QFD. Recuperado de https://n9.cl/t7zd

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El tercer paso es interpretar cada requerimiento técnico de las contradicciones seleccionadas y empatarlo con un parámetro genérico de Altshuller (ver figura 6).

En el ejemplo del extractor, el requerimiento técnico potencia de consumo es la característica que se desea mejorar y, de acuerdo a la tabla de parámetros de Altshuller, corresponde al parámetro 19, uso de energía de un objeto móvil. El requerimiento técnico máxima velocidad de operación es la característica que empeora cuando se mejora la primera y de acuerdo a la tabla de Altshuller corresponde al parámetro 9, velocidad.

 

Figura 6. Paso 3: convertir requerimientos técnicos a parámetros de Altshuller.

Como cuarto paso se identificarán en la matriz de Altshuller los principios de inventiva sugeridos como solución para la contradicción técnica del ejemplo del extractor de jugos. Utilizarás la herramienta de la matriz de Altshuller que se encuentra en la página de TRIZ40 de Solid Creativity, puedes acceder a través de la siguiente liga: http://www.triz40.com/TRIZ_GB.php

El resultado de la intersección de los parámetros que arroja la herramienta son los principios de inventiva: contrapeso, dinamicidad y transformación de los estados físicos y químicos de un objeto (ver figura 7).

Figura 7. Paso 4: identificar los principios de inventiva sugeridos.

El quinto paso consiste en convertir los principios de inventiva sugeridos en ideas de solución, insertándolos en el contexto del problema. Analizando los tres principios de inventiva del paso anterior, se descartan los dos primeros por no calzar en el contexto del problema y se toma el último para analizar cómo podría ser aplicado como solución. Se determina qué es necesario buscar o innovar en un motor eléctrico cuya concentración de densidad de campos magnéticos sea óptima para que mantenga los niveles de torque y velocidad con un gasto energético menor a lo habitual (3500 RPM con un consumo cercano a los 300 watts). Posiblemente tengan que investigarse nuevas tecnologías con principios físicos no explorados (ver figura 8).

Figura 8. Paso 5: convertir los principios de inventiva en ideas de solución.

El diseño detallado es la última actividad antes de la implementación del producto. Los problemas de diseño deben contemplarse claramente en un buen diseño detallado. Por lo mismo, esta etapa es medular.

Durante el diseño detallado se adoptan conceptos alternativos, se transforman arquitecturas físicas preliminares, surgen especificaciones de diseño y requerimientos técnicos para obtener una definición interdisciplinaria del diseño final. Este diseño es refinado y contiene la documentación requerida para que la implementación se complete.

Un proceso de diseño detallado optimizado, formalizado y flexible permite a las compañías proveer la alta calidad que se requiere en los diseños hoy en día. Lo beneficios son:

• Mejora la productividad del diseño.
• Optimiza el manejo de cambios.
• Mejora la colaboración.
• Mejora la localización de errores.

En el proceso de diseño detallado existe el diseño preliminar, durante esta etapa se define toda la configuración del sistema, de acuerdo al producto o servicio a innovar; también, durante esta etapa es necesario seleccionar los componentes que integran el proyecto. Es importante que, para estas consideraciones se tomen en cuentas las características del desarrollo de productos exitosos e innovadores, es decir, se evalúe el costo, el tiempo, las limitaciones, las facilidades de manufactura por parte de la organización, la fiabilidad, entre otros elementos relevantes para el diseño detallado.

Recuerda que no es necesario sacar ideas de la manga, pues los componentes los definiste en mayor o menor grado en la fase de diseño preliminar. Para recordar esta información, guíate de a la matriz morfológica, puedes seguir el ejemplo del extractor de jugos.

¿Cuál es la importancia de un diseño detallado sólido? Un buen diseño garantiza ahorro, calidad y satisfacción para el usuario. Para avalar el diseño detallado de tus productos o servicios revisa el siguiente checklist. Éste te puede brindar algunas consideraciones a tomar en cuenta antes de continuar con el diseño y evitar pérdidas de tiempo y dinero. Recuerda que si una idea no es factible en el diseño detallado es muy probable que la organización la rechace.

 

Para el caso de un producto, el diseño detallado generalmente consta de:

• Planos mecánicos.
• Planos eléctricos.
• Planos electrónicos.
• Diagramas de instrumentación.
• Diagramas de software.
• Lista de materiales o bill of materials.

En la figura 9 se muestran algunos ejemplos de lo antes mencionado.

Figura 9. Paso 5: Ejemplos de ingeniería de detalle de un producto.

Para el caso de un servicio, el diseño detallado generalmente consta de diagramas de procesos que pueden seguir diferentes normativas. Uno de ellos es utilizado por la Universidad Politécnica de Valencia (2014), revisa los ejemplos que han realizado aquí.

Al llegar al desarrollo de prototipos rápidos y funcionales estás casi en la última etapa del proceso de innovación, aquí se procede a realizar un prototipo que permia probar el producto o servicio, es decir, el prototipo permite observar de manera más cercana el producto terminado. En la mayoría de los equipos de diseño y en las organizaciones, cualquier entidad que muestra el aspecto del producto, es visto como un prototipo rápido, inicial o en fase I.

Normalmente, un prototipo es útil en las organizaciones o equipos cuando:

1. El producto no está definido en su totalidad, ya sea por dificultad o tradición en su diseño.
2. El costo del producto es alto, por no cumplir con las expectativas del usuario.
3. Hay que evaluar el impacto del sistema en los usuarios y en la organización.
4. Se utiliza una tecnología muy nueva o diferente.
5. Se utilizan nuevos métodos o técnicas.

Los prototipos se pueden utilizar para alguna de estas cuatro acciones:

Actualmente existen técnicas que permiten realizar un prototipo en un tiempo muy corto, comparado a su fabricación tradicional.

Uno de los ejemplos actuales que se utilizan para realizar prototipos es el uso de la impresión 3D, especialmente la tecnología de fabricación aditiva. El proceso para imprimir en 3D inicia al dar a la impresa un diseño virtual, utilizando un software de diseño asistido por computadora (CAD). La máquina lee los datos del dibujo y delinea la figura del diseño depositando capas sucesivas de material líquido. Éstas capas se unen automáticamente para crear la forma final. En la figura 10 se muestra un ejemplo de una máquina de impresión en 3D y una pieza de ejemplo realizada.

Figura 10. Ejemplos de tecnología para realizar prototipos rápidos.

El prototipo rápido es limitado, debido a que solo se puede utilizar para la representación de formas, texturas y colores en un producto. Los prototipos que muestran los subsistemas de un producto reproduciendo una o varias de sus funciones finales, se le denomina prototipo funcional.

Revisa el Toolkit de la metodología TRIZ para verificar que no te falte nada en el proceso.