I migliori 40 principi TRIZ per aumentare le sfide di progettazione

Per i progettisti di prodotti. I 40 principi TRIZ sono le soluzioni per risolvere il problema del "TRIZ contraddizioni" nella risoluzione dei problemi di progettazione del prodotto o per evidenziare altri approcci durante le sessioni di brainstorming di progettazione del prodotto.

Questo articolo si concentra sui 40 principi triz da utilizzare con o senza la metodologia TRIZ.

Consultare i metodi, i suggerimenti e gli strumenti TRIZ alla fine di questo articolo.

I 40 principi TRIZ

Poiché si tratta di traduzioni dal russo - che possono variare da un libro all'altro -, abbiamo preso la terminologia più comunemente usata e abbiamo raggruppato i principi triz per famiglia.

Nota: abbiamo aggiunto principi e tecnologie complementari nel capitolo successivo.

In verde è evidenziata la nostra selezione di principi di grande interesse e di uso frequente nel Product Design.

Assemblaggio diverso

Questa famiglia raggruppa tutti i mezzi per assemblare in modo diverso i componenti o le parti. Da applicare chiaramente durante le scelte progettuali.

			esempi	i nostri commenti
#1	Segmentazione	Dividere un oggetto in parti indipendenti		È un'ottima soluzione per risolvere un problema tecnico o per procurarsi un componente a scaffale, ma può comportare complessità e costi aggiuntivi.
#2	Estrazione	Separare una parte o una proprietà che interferisce con un oggetto, o individuare l'unica parte o proprietà necessaria di un oggetto.		può essere molto efficace, ma l'intento del prodotto deve essere chiaro per poter eventualmente incidere sulle specifiche del prodotto.
#4	Asimmetria	Non applicare la forza o i carichi in modo uniforme o omogeneo.		Applicato localmente con frequenza permette di ridurre la potenza e snellire la struttura (riduzione delle eccezioni e della fatica).
#5	Fusione	Raggruppa parti o componenti più piccoli per raggiungere l'obiettivo principale.		Dipende dal contesto e dal volume: una parte o un componente dedicato potrebbe essere più efficace dal punto di vista dei costi e dei materiali.
#7	Nidificazione	Vi ricordate il "Progetto"?Matrioshka", le bambole russe intagliate nel legno?		Modularità, guadagno in termini di stoccaggio e trasporto, varianti di prodotto …
#27	Intermediario	Aggiungere una parte o una funzione intermedia nell'assieme		Non è l'approccio più snello. È l'unica soluzione?

Adattarsi agli utenti o al contesto

Questa categoria raggruppa tutti i mezzi per modificare il prodotto o il sistema rispetto al suo ambiente. Per lo più nella fase di specifica piuttosto che in quella di progettazione.

			esempi	i nostri commenti
#3	Qualità locale	adattare il livello di qualità allo stretto necessario, e solo nel luogo richiesto		"Overprocessing" nei 7 sprechi della mentalità Lean, ma per la fase di progettazione
#6	Universalità	Dare altri utilizzi a una parte o a un prodotto esistente		Aprire nuovi mercati con uno sforzo molto ridotto e nel rispetto dell'ambiente. Non proprio per risolvere un problema di design, ma a monte.
#22	Benefici da danni	Riducendo, aggiungendo o aumentando il fattore nocivo, lo si rende una funzione benefica o secondaria.
#23	Feedback	Adattare l'attuatore al parametro effettivamente richiesto; anello di controllo		Autolivellante e senza intervento dell'utente.
#25	Self-service	Fare in modo che la parte o il prodotto svolga altre funzioni, si rigeneri o produca rifiuti utilizzabili.		Quando è possibile, un bel modo di dare valore aggiunto
#26	Copiare	Sostituire componenti complessi e costosi con copie leggere e semplici, oppure lavorare su un'immagine piuttosto che sull'oggetto costoso stesso.		(l'essenza dell'analisi del valore, nel caso in cui non la steste già utilizzando)
#27	Materiali di consumo	Sostituire qualcosa di robusto e costoso con parti o componenti consumabili		tenere conto degli sprechi, dell'ambiente e delle nuove normative. Esistono altri approcci Lean

Le forme seguono le funzioni

Uno dei motivi di questo sito. Leggete il post corrispondente su Forms Follow Functions (fff): raggruppa tutti i mezzi che modificano la forma o lo spazio. Di solito, le soluzioni più semplici, affidabili ed economiche.

			esempi	i nostri commenti
#8	Antipeso	Utilizzare il peso per abbassare altri attuatori		tipicamente il contrappeso di un ascensore
#14	Sferoidalità, curvatura	Rendere è rotondo
#17	Un'altra dimensione	ha reso 2D ciò che è 1D, e 3D ciò che è 2D		Permette opportunità (lacune, spazi) nella risoluzione dei problemi
#30	Sottile e flessibile	Rendere sottili le strutture pesanti ed eventualmente flessibili se è necessario un movimento.		Per le cerniere stampate o le pareti sottili, consultare la libreria dei progetti di trucchi in plastica.

Il tempo è l'essenza

Raggruppamento familiare di tutti i principi TRIZ funzione legata al tempo e alla nuova sequenza.

Poiché non è visibile sul tavolo da disegno, la soluzione di una sfida tecnica con una nuova sequenza temporizzata può essere trascurata.

... ma attenzione a non degradare il esperienza dell'utente con passaggi più lunghi o aggiuntivi

			esempi	i nostri commenti
#9	Azione preventiva	Anticipare il danno con una controazione		es: precarico di travi in calcestruzzo, prima del carico stesso
#10	Azione preliminare	Eseguire in anticipo il requisito o la modifica o prepararsi in anticipo
#11	Ammortizzazione preventiva	"Prevenire piuttosto che curare" prima che sia troppo tardi		Qualità, Lean (...) ma per la progettazione qui
#13	Il contrario	Invertire il principio fisico o le parti in relazione tra loro		es: su un modulo Peltier, raffreddare un lato invece di riscaldare l'altro
#20	Continuità dell'azione utile	Non interrompere il processo o il movimento		limitare le operazioni e il WIP e utilizzare l'inerzia
#21	Correre attraverso	Eseguire l'azione in modo rapido		Stessa logica dell'applicazione della forza non uniformemente elencata prima, ma in tempo, per limitare lo sforzo, l'energia o il rischio.
#34	Scarto e recupero	Utilizzare, smaltire o riutilizzare in un secondo momento		Rispettoso dell'ambiente e della produzione

Proprietà fisiche

TRIZ Principi legati alle proprietà meccaniche, fisiche o chimiche dei materiali o dell'ambiente.

			esempi	i nostri commenti
#12	Equipotenzialità	Per conservare l'energia, limitare le variazioni di posizione in un campo potenziale		non spostare il metallo in un campo magnetico, né sollevare parti in un campo gravitazionale
#15	Dinamica	Far muovere parti o componenti l'uno rispetto all'altro
#16	Azione parziale o eccessiva	Ridurre o aumentare leggermente alcune specifiche per raggiungere la zona conforme.		Pareto: 20% fanno 80%. O è sufficiente la 95%?
#18	Vibrazioni meccaniche	Utilizzate le vibrazioni piuttosto che i grandi movimenti		permette un effetto molto locale, di solito più efficiente dal punto di vista energetico
#19	Azione periodica	Sostituire gli attuatori lineari continui con strumenti rotanti, pulsanti o ripetitivi.		collegamento con il precedente, a seconda dell'entità
#28	Sostituzione della meccanica	Sostituire Meccanica con magnete o elettromagnetismo		Consultate il nostro post Progettare con i magneti
#29	Pneumatica e idraulica	Sostituire la meccanica con il sistema idraulico		alcuni vincoli, ma vale ogni centesimo quando è adattabile, flessibile o per le lunghe distanze
#31	Materiali porosi	Progettazione con materiali porosi (o aumento della micro o macro porosità)		Più leggero. Il CAD 3D e la sinterizzazione di polveri metalliche sono di grande aiuto in questi giorni.
#32	Cambio di colore	Modificare il colore o la trasparenza per facilitare il processo. Indicare le informazioni con un cambiamento di colore.		Sono disponibili molti inchiostri o materiali speciali per l'indicazione della pressione, della temperatura, della densità, dell'umidità (...).
#33	Omogeneità	Due parti interagenti devono avere materiali uguali o simili.		... e, se riparato, sarà lo stesso pezzo!
#35	Modifiche alle proprietà dei materiali	utilizzo del cambiamento delle proprietà del materiale: cambiamento di stato fisico, resistenza, rigidità, consistenza, flessibilità ...		(colore, lunghezza in altri principi)
#36	Transizione delle fasi	utilizzare le conseguenze della transizione di fase: assorbimento o generazione di calore, cambiamento di volume, cambiamento di trasparenza ...
#37	Espansione termica	Utilizzare l'espansione (o la contrazione) termica del materiale per applicare una forza.		Assemblaggi fissi o temporanei. Utilizzare anche i bimetalli
#38	Forti ossidanti	Atmosfera arricchita di O2 o O3		Attenzione agli aspetti di infiammabilità e corrosività
#39	Atmosfera inerte	Atmosfere abbassate di O2 o O3 per congelare alcune reazioni chimiche		L'opposto del precedente; fare riferimento al Triangolo di Fuoco.
#40	Materiali compositi	Utilizzare materiali compositi		Più leggero. Ben noto al giorno d'oggi, ma attenzione all'invecchiamento e alla ripetibilità del processo.

La metodologia TRIZ in breve

La matrice di contraddizione e i principi TRIZ sono gli strumenti fondamentali di questa metodologia, sviluppata dall'inventore e scrittore di fantascienza sovietico Genrich Altshuller.

1 - Preparazione della tabella delle contraddizioni

La tabella consiste nell'allineare tutti i 39 parametri ingegneristici alle funzioni del nuovo prodotto. Incrociando questi parametri all'interno della matrice, i progettisti e gli ingegneri possono identificare potenziali soluzioni che potrebbero non essere immediatamente ovvie, favorendo il pensiero innovativo e la risoluzione efficiente dei problemi.

I 39 parametri ingegneristici

Le funzioni del prodotto

Fare riferimento ad altri articoli di questo sito per definire le funzioni del prodotto per l'utente, da non confondere con i vincoli (es: uno standard legale obbligatorio è un vincolo dal punto di vista della progettazione del prodotto... a meno che non siate il distributore o il rivenditore dello standard). 

2 - Applicazione dei 40 principi

Affrontare le contraddizioni è la fase cruciale della risoluzione dei problemi. Il processo inizia con l'identificazione della contraddizione specifica, che di solito rientra in una delle due categorie: tecnica o fisica.

• Una contraddizione tecnica si verifica quando il miglioramento di un aspetto di un sistema porta al deterioramento di un altro.
• Una contraddizione fisica comporta requisiti contrastanti per lo stesso elemento.

A questo punto, il passo fondamentale è riempire la tabella con uno o più dei 40 principi sopra elencati in ogni cella.

Poiché la tabella è composta probabilmente da diverse centinaia di celle, da rivedere nei dettagli con una mente aperta a soluzioni creative e nuove, il processo può essere molto lungo. Alcuni software aiutano in questo senso, ma si perde la visione globale della tabella, le colonne o le righe adiacenti che possono essere raggruppate in una soluzione comune.

Abbiamo visto alcune ricerche dettagliate sull'IA applicata all'TRIZ, senza che finora ci sia uno strumento disponibile pubblicamente (vedi ricerca pubblica carta qui)

Suggerimento: se il tempo è un fattore, si consiglia di concentrarsi sulle contraddizioni chiave e sulle funzioni dell'utente, piuttosto che riempire superficialmente tutte le celle. A progettazione a costi contenuti o prodotto minimo vitale Gli approcci possono aiutare a stabilire le priorità - si vedano altri post per questi metodi -.

Questo approccio sistematico consente di trasformare la contraddizione in un'opportunità creativa, facilitando le svolte innovative.

Esempi di metodologia Triz

Un classico esempio di TRIZ in azione è la sua applicazione nell'industria automobilistica per affrontare la sfida di ridurre il peso dei veicoli senza compromettere la sicurezza. Utilizzando i principi dell'TRIZ, gli ingegneri hanno individuato l'uso di materiali leggeri e ad alta resistenza, come i compositi in fibra di carbonio, che hanno consentito una sostanziale riduzione del peso mantenendo l'integrità strutturale.

Un altro esempio si trova nell'elettronica, dove l'TRIZ è stato utilizzato per migliorare la durata della batteria negli smartphone. Analizzando e superando le contraddizioni, come l'aumento della capacità della batteria senza aumentare le dimensioni del telefono, gli ingegneri hanno innovato con processori ad alta efficienza energetica e ottimizzazioni software. Questi esempi dimostrano come l'TRIZ permetta di ottenere un'efficienza energetica sistematica. innovazione trasformando i problemi in opportunità di soluzioni inventive.

I nuovi 9 principi complementari dell'innovazione.world

Abbiamo ritenuto che questi principi o tecnologie complementari mancassero nell'elenco originale dei 40 principi TRIZ:

• • • standardizzare: sia all'interno dei vostri strumenti di produzione e della vostra gamma di prodotti, ma anche utilizzare componenti OEM e di serie (questo non può essere il principio di risultato di qualsiasi ricerca brevettuale, la radice della metodologia TRIZ)
    • gas o liquido solidificato: esempio: pick-and-place che utilizza l'umidità congelata dell'aria per prelevare piccoli componenti. Alcuni punti in comune con le modifiche di #35-Proprietà dei materiali
    • impatto: per ottenere picchi di energia improvvisi solo quando necessario, piuttosto che aumentare la potenza media (es. denti meccanici o estrattori a rulli). Alcuni punti in comune con #21-Rushing Through
    • fluidi non newtonianiLiquido quando è fermo, diventa duro quando riceve energia, colpi o movimento. Utilizzato già nell'industria del foraggio. Con una certa somiglianza con l'effetto finale, può anche essere una polvere metallica che si solidifica quando viene esposta a un campo magnetico, come nei ferrofluidi.
    • capillarità: sollevare il liquido più in alto o aspirare o rendere visibili o mescolare i liquidi
    • osmosi e osmosi inversa: attraverso una membrana porosa per separare gli elementi ultrafini
    • materiali additivi: varie tecnologie di stampa 3D, dalle resine e dalle fusioni plastica alle polveri metalliche sinterizzate
    • magneti: non solo l'elettromagnetismo citato nell'elenco; si veda l'articolo dedicato al design con i magneti.
    • sorgentilineare o concentrico. Per scaricare movimenti o picchi di energia, ma anche per immagazzinare energia e restituirla in un secondo momento (una delle soluzioni della contraddizione TRIZ: "separare nel tempo").

Risorse di interesse per i principi TRIZ

Ci sono molti video sui principi TRIZ, ma in questo Karen Gadd spiega i concetti, l'obiettivo reale e il contesto, piuttosto che elencare i 40 principi. Controllare

Una presentazione con illustrazioni originali per ciascuno dei 40 principi:

TRIZ Principi - Teoria della soluzione dei problemi inventivi de LogeshrajV