Per ingegneri progettisti di prodotto. I 40 principi TRIZ sono le soluzioni per risolvere il problemaContraddizioni TRIZ” nella risoluzione dei problemi di progettazione del prodotto o per evidenziare altri approcci durante le sessioni di brainstorming sulla progettazione del prodotto.
IL risultato finale ideale in TRIZ resembles the clean sheet design meaning: a new concept is imagined without the limits of the current product. A cleansheet analysis of cost can then compare that concept with the existing one.
Questo articolo si concentra sui 40 principi TRIZ da utilizzare con o senza la metodologia TRIZ.
Alla fine di questo articolo troverete informazioni sui metodi, i suggerimenti e gli strumenti TRIZ.
I 40 principi del TRIZ
Poiché si tratta di traduzioni dal russo (che possono variare da libro a libro), abbiamo adottato la terminologia più comunemente utilizzata e abbiamo raggruppato i principi triz per famiglia.
Nota: abbiamo aggiunto principi e tecnologie complementari nel capitolo seguente.
In verde sono evidenziati i principi di maggiore interesse e di frequente utilizzo nella progettazione del prodotto che abbiamo selezionato.
Due Assemblee
Questa famiglia raggruppa tutti i metodi di assemblaggio di componenti o parti in modi diversi. Chiaramente da applicare durante le scelte di progettazione.
| esempi | i nostri commenti | |||
| #1 | Segmentazione | Dividere un oggetto in parti indipendenti |  | Utile per risolvere un problema tecnico o reperire un componente a scaffale, ma può comportare complessità e costi aggiuntivi. |
| #2 | Portando fuori | Separare una parte o proprietà interferente da un oggetto, oppure isolare l'unica parte o proprietà necessaria di un oggetto. |  | può essere molto efficace, ma l'intento del prodotto deve essere chiaro per poter eventualmente rientrare nelle specifiche del prodotto |
| #4 | Asimmetria | Non applicare forza o carichi in modo uniforme o omogeneo |  | Applicato localmente frequentemente consente di ridurre la potenza e snellire la struttura (minima eccezione e fatica) |
| #5 | Fusione | Raggruppa parti o componenti più piccoli per raggiungere l'obiettivo principale |  | Dipende dal contesto e dal volume: un componente o una parte dedicata potrebbero essere più convenienti in termini di costi e materiali. |
| #7 | Nidificazione | Ti ricordi il “Matrioska", le bambole russe intagliate nel legno? |  | Modularità, un guadagno in termini di stoccaggio, trasporto, varianti del prodotto … |
| #27 | Intermediario | Aggiungere una parte o una funzione intermedia nell'assemblaggio |  | Non è l'approccio più efficiente. È l'unica soluzione? |
Adattarsi agli utenti o al contesto
Questa categoria raggruppa tutti i mezzi per modificare il prodotto o il sistema in relazione al suo ambiente. Principalmente nella fase di specifica, piuttosto che in una fase successiva, al tavolo di progettazione.
| esempi | i nostri commenti | |||
#3 | Qualità locale | adattare il livello di qualità ai rigorosi requisiti richiesti, e solo nel luogo richiesto |  | "Sovra-elaborazione" nel 7 sprechi del Lean mentalità, ma per la fase di progettazione |
| #6 | Universalità | Assegnare altri usi a una parte o a un prodotto esistente |  | Aprire nuovi mercati con il minimo sforzo e nel rispetto dell'ambiente. Non si tratta esattamente di risolvere un problema di progettazione, ma di intervenire a monte. |
| #22 | Trarre beneficio dal danno | Riducendo, aggiungendo o aumentando il fattore dannoso, lo si trasforma in una funzione benefica o secondaria. |  | |
| #23 | Feedback | Adattare l'attuatore al parametro effettivamente richiesto; ciclo di controllo |  | Autolivellante e senza intervento dell'utente. |
| #25 | Self service | Far sì che il componente o il prodotto svolga altre funzioni, si rigeneri o produca scarti utilizzabili. |  | Quando possibile, un bel modo per aggiungere valore |
| #26 | Copiare | Sostituisci i componenti complessi e costosi con copie economiche, leggere e semplici, oppure lavora su un'immagine anziché sull'oggetto costoso in sé. |  | (l'essenza di Analisi del valore (nel caso non lo stessi già usando) |
| #27 | Materiali di consumo | Sostituisci qualcosa di robusto e costoso con parti o componenti di consumo |  | Attenzione agli sprechi, all'ambiente e alle nuove normative. Esistono altri approcci Lean. |
La forma segue la funzione
Uno dei motti di questo sito. Leggi il post corrispondente su Forms Follow Functions (fff): i regroup significano tutti che cambiano la forma o lo spazio. Solitamente, le soluzioni più semplici, affidabili ed economiche.
| esempi | i nostri commenti | |||
| #8 | Anti-peso | Utilizzare il peso per abbassare altri attuatori |  | in genere il contrappeso in un ascensore |
| #14 | Sferoidalità, Curvatura | Rendilo rotondo |  | |
| #17 | Un'altra dimensione | ha reso bidimensionale ciò che è unidimensionale e tridimensionale ciò che è bidimensionale. |  | Consente opportunità (lacune, spazi) nella risoluzione |
| #30 | Sottile e flessibile | Rendere sottili le strutture pesanti e, se necessario, flessibili qualora si renda necessario il movimento. |  | Consulta la libreria di design Plastic Tricks per cerniere stampate o pareti sottili |
Il tempo è essenziale
Il raggruppamento familiare di tutti i principi TRIZ funziona in relazione al tempo e alla nuova sequenza.
Poiché non è visibile sulla tavola da disegno, la risoluzione di una sfida tecnica con una nuova sequenza temporizzata può passare inosservata
… ma attenzione a non degradare il esperienza utente con passaggi più lunghi o aggiuntivi
| esempi | i nostri commenti | |||
| #9 | azione preliminare | Anticipare il danno con una contromisura |  | Esempio: precarico delle travi in calcestruzzo, prima del carico vero e proprio |
| #10 | Azione preliminare | Eseguire in anticipo il requisito o modificare o preparare 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 l'una rispetto all'altra |  | es: su un Modulo Peltierraffreddare un lato invece di riscaldare l'altro |
| #20 | Continuità di azione utile | Non interrompere il processo o il movimento |  | operazioni limite e WIP e utilizza l'inerzia |
| #21 | Correndo attraverso | Eseguire l'azione rapidamente |  | Stessa logica dell'applicazione della forza non uniformemente elencata in precedenza, ma nel tempo, per limitare lo sforzo, l'energia o il rischio |
| #34 | Scartare e recuperare | Utilizzare, smaltire o riutilizzare in un secondo momento |  | Rispettoso dell'ambiente e della produzione |
Proprietà fisiche
Principi TRIZ relativi alle proprietà meccaniche, fisiche o chimiche dei materiali o dell'ambiente.
| esempi | i nostri commenti | |||
| #12 | Equipotenzialità | Per conservare energia, limitare le variazioni di posizione in un campo potenziale |  | Non spostare oggetti metallici in un campo magnetico, né sollevare pezzi 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 di conformità |  | Pareto: il 20% fa l'80%. O è sufficiente il 95%? |
| #18 | Vibrazione meccanica | Utilizzare vibrazioni anziché movimenti ampi. |  | consente un effetto molto localizzato, solitamente più efficiente dal punto di vista energetico |
| #19 | Azione periodica | Sostituire gli attuatori lineari continui con mezzi rotanti, pulsanti o ripetitivi |  | collegamento al precedente, a seconda della grandezza |
| #28 | Sostituzione meccanica | Sostituire i meccanici con magnete o elettromagnetismo |  | Consulta il nostro articolo "Progettare con i magneti". |
| #29 | Pneumatica e idraulica | Sostituzione dei componenti meccanici con un sistema idraulico. |  | Alcuni limiti, ma vale ogni centesimo quando si tratta di adattabilità, flessibilità o lunghe distanze. |
| #31 | materiali porosi | Progettare con materiali porosi (o aumentare la micro o macro porosità) |  | Più leggero. 3D CAD e la sinterizzazione delle polveri metalliche è utile oggigiorno |
| #32 | Cambio di colore | Modifica il colore o la trasparenza per semplificare il processo. Indicare informazioni tramite un cambio di colore. |  | sono disponibili molti inchiostri o materiali speciali, per l'indicazione di pressione, temperatura, densità, umidità (…). |
| #33 | Omogeneità | Le due parti interagenti devono essere costituite da materiali uguali o simili. |  | e se è fisso, sia lo stesso pezzo! |
| #35 | Modifiche delle proprietà del materiale | utilizzo del cambiamento delle proprietà del materiale: cambiamento dello stato fisico, resistenza, rigidità, consistenza, flessibilità |  | (colore, lunghezza in altri principi) |
| #36 | transizione di fase | utilizzare le conseguenze della transizione di fase: assorbimento o generazione di calore, variazione di volume, variazione di trasparenza |  | |
| #37 | espansione termica | Utilizzare l'espansione (o la contrazione) termica del materiale per applicare una forza |  | Assemblaggi fissi o temporanei. Utilizzare anche bimetalli |
| #38 | Forti ossidanti | atmosfera arricchita di O2 o O3 |  | Prestare attenzione agli aspetti di infiammabilità e corrosività |
| #39 | Gas inerte | Atmosfere ribassate di O2 o O3 per congelare alcune reazioni chimiche |  | Il contrario 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 sintesi
La matrice delle contraddizioni 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 nuove funzioni del prodotto. Attraverso il confronto incrociato di questi parametri all'interno della matrice, progettisti e ingegneri possono identificare potenziali soluzioni che potrebbero non essere immediatamente evidenti, favorendo il pensiero innovativo e un'efficiente risoluzione dei problemi.
I 39 parametri ingegneristici
| Peso dell'oggetto in movimento Peso dell'oggetto non in movimento Lunghezza dell'oggetto mobile Lunghezza dell'oggetto immobile Area di movimento dell'oggetto Area dell'oggetto immobile Volume dell'oggetto in movimento Volume dell'oggetto immobile Velocità Forza Tensione, pressione Forma Stabilità dell'oggetto | Forza Durata dell'oggetto in movimento Durabilità di un oggetto immobile Temperatura Luminosità Energia spesa dall'oggetto in movimento Energia spesa da un oggetto immobile Energia Spreco di energia Spreco di sostanza Perdita di informazioni Perdita di tempo Quantità di sostanza | Affidabilità Accuratezza della misurazione Precisione della produzione Fattori dannosi che agiscono sull'oggetto Effetti collaterali dannosi Producibilità Comodità d'uso riparabilità Adattabilità Complessità del dispositivo Complessità del controllo Livello di automazione Produttività |
Le funzioni del prodotto
Per definire le funzioni del prodotto per l'utente finale, si rimanda ad altri articoli presenti su questo sito, da non confondere con i vincoli (ad esempio, uno standard legale obbligatorio rappresenta 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 il passo cruciale nella risoluzione dei problemi. Il processo inizia con l'identificazione della contraddizione specifica, che in genere rientra in una di queste due categorie: tecnica o fisica.
- Si verifica una contraddizione tecnica quando il miglioramento di un aspetto di un sistema comporta il deterioramento di un altro.
- Una contraddizione fisica si verifica quando vi sono requisiti contrastanti per lo stesso elemento.
Il passaggio fondamentale consiste nel riempire ogni cella della tabella con uno o più dei 40 principi elencati sopra.
Poiché la tabella è probabilmente composta da diverse centinaia di celle, da esaminare nel dettaglio con una mentalità aperta a soluzioni creative e innovative, il processo può essere molto lungo. Alcuni software possono essere d'aiuto, ma si perde la visione d'insieme della tabella, delle colonne o delle righe adiacenti che potrebbero essere raggruppate in una soluzione comune.
Abbiamo visto alcune ricerche dettagliate sull'IA applicata al TRIZ, senza finora uno strumento disponibile pubblicamente (vedi ricerca pubblica) carta qui)
Mancia: Se il tempo è un fattore determinante, consigliamo di concentrarsi sulle contraddizioni chiave e sulle funzioni utente, piuttosto che riempire superficialmente tutte le celle. progettazione in base ai costi O prodotto minimo funzionante L'approccio può essere utile in questa fase di prioritizzazione (vedi altri post per i metodi).
Questo approccio sistematico permette di trasformare la contraddizione in un'opportunità creativa, facilitando scoperte innovative.
Esempi di metodologia Triz
Un classico esempio di applicazione del TRIZ è la sua applicazione nell'industria automobilistica per affrontare la sfida di ridurre il peso dei veicoli senza compromettere la sicurezza. Applicando i principi del TRIZ, gli ingegneri hanno individuato l'utilizzo di materiali leggeri e ad alta resistenza, come i compositi in fibra di carbonio, che hanno permesso una sostanziale riduzione del peso mantenendo l'integrità strutturale.
Un altro esempio si trova nel settore dell'elettronica, dove il TRIZ è stato utilizzato per migliorare la durata della batteria degli smartphone. Analizzando e superando le contraddizioni, come ad esempio aumentare la capacità della batteria senza ingrandire le dimensioni del telefono, gli ingegneri hanno innovato con processori a basso consumo energetico e ottimizzazioni software. Questi esempi dimostrano come il TRIZ consenta un'innovazione sistematica trasformando i problemi in opportunità per soluzioni ingegnose.
I nostri 9 nuovi principi complementari per l'innovazione globale
Riteniamo che questi principi o tecnologie complementari mancassero nell'elenco originale dei 40 principi TRIZ:
- standardizzare: sia all'interno dei tuoi strumenti di produzione che della tua gamma di prodotti, ma anche utilizzando componenti OEM e standard (questo difficilmente può essere il principio di risultato di qualsiasi brevetto ricerca, la radice della metodologia TRIZ)
- gas o liquido solidificato: Esempio: prelievo e posizionamento utilizzando l'umidità congelata dell'aria per prelevare piccoli componenti. Alcune analogie con le modifiche alle proprietà dei materiali n. 35.
- impatto: per ottenere picchi di energia improvvisi solo quando necessario, piuttosto che aumentare la potenza media (es: denti meccanici o estrattore a rulli). Alcune analogie con il n. 21 - Affrettarsi
- fluidi non newtoniani: liquido allo stato statico, si solidifica quando riceve energia, viene sottoposto a sollecitazioni o movimento. Già utilizzato nell'industria foraggera. Con alcune analogie nell'effetto finale, può anche essere una polvere metallica che solidifica se esposta a un campo magnetico, come nel caso dei ferrofluidi.
- capillarità: sollevare il liquido più in alto, aspirare, rendere visibile o mescolare liquidi
- osmosi e osmosi inversa: attraverso una membrana porosa per separare gli elementi ultrafini
- materiali additivi: varie tecnologie di stampa 3D, dalle resine e plastiche fuse alle polveri metalliche sinterizzate
- magneti: non solo l'elettromagnetismo menzionato nell'elenco; vedi l'articolo dedicato alla progettazione con magneti
- sorgenti, sia lineari che concentrici. Per scaricare movimenti o picchi di energia, ma anche per immagazzinare energia e rilasciarla in un secondo momento (una delle soluzioni contraddittorie del TRIZ: "separati nel tempo").
Risorse di interesse per i principi TRIZ
Esistono molti video sui principi TRIZ, ma in questo, Karen Gadd spiega i concetti, il vero obiettivo e il contesto, invece di elencare i 40 principi.
Una presentazione con illustrazioni originali per ciascuno dei 40 principi:
Principi TRIZ – Teoria della risoluzione inventiva dei problemi Di LogeshrajV
Foglio riassuntivo completo dei principi TRIZ
Letture e metodi complementari
- Pensiero progettuale: Un approccio all'innovazione incentrato sull'essere umano, che si concentra sulla comprensione dei bisogni dell'utente, sulla ridefinizione dei problemi e sulla creazione di soluzioni innovative attraverso la prototipazione e la sperimentazione.
- Pensiero sistemico: an approach to problem solving that considers the broader context and the interconnections between different components within a system.
- Analisi delle cause profonde: Un metodo utilizzato per identificare le cause profonde di un problema, consentendo di trovare soluzioni più efficaci che affrontino le questioni di fondo anziché limitarsi a trattarne i sintomi.
- Analisi morfologica: Un metodo utilizzato per esplorare tutte le possibili soluzioni a un problema complesso, multidimensionale e non quantificabile, esaminando le relazioni tra diverse variabili.
- Strategia dell'Oceano Blu: Un approccio strategico che incoraggia le imprese a creare nuovi spazi di mercato (oceani blu) anziché competere in mercati saturi (oceani rossi).
- Brainstorming e mappe mentali: Tecniche creative per generare un'ampia gamma di idee e organizzarle visivamente al fine di individuare connessioni e sviluppare soluzioni innovative.
- Progettazione per Sei Sigma (DFSS): Un approccio che combina i principi di progettazione con le metodologie Six Sigma per creare prodotti e processi che soddisfino le esigenze dei clienti e raggiungano un'elevata qualità.
- Ingegneria del valore: Un metodo sistematico per migliorare il "valore" di beni o prodotti esaminando e ottimizzando funzione, costo e prestazioni.
Domande frequenti
Cosa significa l'acronimo TRIZ?
TRIZ è il russo acronimo per "Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadach", solitamente tradotto come Teoria della risoluzione inventiva dei problemi.
Chi ha creato i 40 principi TRIZ e come?
Genrich Altshuller, ingegnere e inventore sovietico, iniziò questo lavoro negli anni '40 mentre era esaminatore di brevetti nella Marina sovietica. Lui e il suo team analizzarono centinaia di migliaia di brevetti e scoprirono che invenzioni in campi molto diversi risolvevano problemi seguendo gli stessi schemi ricorrenti.
Quanti principi TRIZ esistono e i loro nomi sono fissi?
Nella lista classica sono presenti 40 principi. Poiché la lista è stata tradotta dal russo, la terminologia varia da libro a libro, quindi lo stesso principio può avere nomi leggermente diversi. Questo articolo utilizza i nomi più comuni e aggiunge 9 principi complementari.
Che cos'è una contraddizione tecnica in TRIZ?
Una situazione in cui migliorare un parametro ne peggiora un altro, come ad esempio rendere un componente più resistente ma anche più pesante. Il TRIZ cerca un modo per eliminare questo compromesso, anziché accontentarsi di una soluzione di ripiego.
Che cos'è una contraddizione fisica in TRIZ?
Un requisito in cui lo stesso elemento deve possedere proprietà opposte, come caldo e freddo, oppure aperto e chiuso. I principi che separano le due proprietà nel tempo, nello spazio o nelle condizioni sono la soluzione usuale.
Quali sono i 39 parametri ingegneristici?
Un elenco standard di caratteristiche tecniche, come il peso dell'oggetto in movimento, la velocità, la forza, la resistenza, la temperatura, l'affidabilità, la producibilità e la produttività. Queste caratteristiche costituiscono le righe e le colonne della matrice delle contraddizioni, e l'elenco completo è riportato in questo articolo.
Come si usa la matrice delle contraddizioni?
Seleziona il parametro che desideri migliorare (una riga) e il parametro che peggiora (una colonna). La cella in cui si incontrano elenca i numeri dei principi più frequentemente utilizzati per risolvere tale contraddizione. Testa ciascuno di essi come idea progettuale. Ad esempio, migliorare la resistenza senza aggiungere peso fa riferimento ai principi 40, 26, 27 e 1.
Ho bisogno della matrice per utilizzare i 40 principi?
No. È possibile ripassare i principi come una lista di controllo durante il brainstorming, la revisione delle specifiche o del progetto, senza creare una matrice. La matrice serve solo a decidere quali principi provare per primi.
Come si applicano i principi TRIZ ai prodotti di uso quotidiano?
Il principio 7, l'incastro, è l'idea della matrioska, che si ritrova nelle sedie impilabili e nelle antenne telescopiche. Il principio 15, la dinamica, rende le parti mobili l'una rispetto all'altra, come in una sedia regolabile. Il principio 13, al contrario, inverte l'azione usuale, ad esempio ruotando la parte invece dell'utensile.
Quali sono i 9 principi complementari aggiunti in questo articolo?
Standardizzare, gas o liquido solidificato, impatto, non newtoniano Fluidi, capillarità, osmosi e osmosi inversa, materiali additivi, magneti e molle. Comprendono tecnologie assenti dall'elenco originale e alcune si sovrappongono parzialmente a principi già esistenti, come l'impatto con il flusso rapido.
Che relazione intercorre tra TRIZ e brevetti?
I principi sono stati ricavati dai brevetti, quindi i brevetti mostrano come ciascun principio è stato applicato nella pratica. La ricerca di brevetti in altri settori per la stessa contraddizione è un modo per trovare idee di soluzione già pronte.
In che cosa si differenzia TRIZ dal brainstorming?
Il brainstorming genera idee per libera associazione. Il TRIZ definisce prima la contraddizione e poi indica schemi di soluzione che hanno funzionato altrove. I due metodi si combinano bene: utilizzate i principi come spunti in una sessione di brainstorming.
È possibile utilizzare il TRIZ al di fuori dell'ingegneria meccanica?
Sì. I principi sono sufficientemente astratti da poter essere applicati a software, processi, servizi e problemi aziendali. Tuttavia, i parametri classici descrivono sistemi tecnici, quindi un problema non tecnico deve prima essere tradotto in tali parametri.
Glossario dei termini utilizzati
Computer Aided Design (CAD): un'applicazione software utilizzata per creare, modificare, analizzare e ottimizzare progetti in vari campi quali ingegneria, architettura e produzione, consentendo disegni e modelli precisi tramite strumenti e tecniche digitali.
Computer-Aided Design (CAD): un'applicazione software utilizzata per creare, modificare, analizzare e ottimizzare progetti in vari campi quali ingegneria, architettura e produzione, consentendo disegni e modelli precisi tramite strumenti e tecniche digitali.
Design for Six Sigma (DfSS): una metodologia sistematica volta a progettare prodotti o processi che soddisfino i requisiti del cliente e raggiungano un'elevata qualità riducendo al minimo difetti e variabilità, utilizzando strumenti e tecniche tratti dai principi Six Sigma durante la fase di progettazione.
Forms Follow Functions (FFF): un principio di progettazione che afferma che la forma o l'aspetto di un oggetto dovrebbero basarsi principalmente sulla sua funzione o scopo previsto, privilegiando la praticità e l'usabilità rispetto alle considerazioni estetiche.
Original Equipment Manufacturer (OEM): Un'azienda che produce componenti o attrezzature che possono essere commercializzati da un altro produttore. In genere, questi componenti vengono integrati nel prodotto finale, che viene poi venduto con il marchio di quest'ultimo.
Root Cause Analysis (RCA): Un processo sistematico per identificare i fattori fondamentali che portano a un problema o a un fallimento, con l'obiettivo di affrontare ed eliminare le cause profonde anziché limitarsi a trattarne i sintomi.
User experience (UX): la soddisfazione complessiva e la percezione di un utente quando interagisce con un prodotto, un sistema o un servizio, comprendendo usabilità, accessibilità, design e risposta emotiva durante l'intero processo di interazione.
Value Engineering (VE): Un metodo sistematico per migliorare il valore di un progetto analizzandone le funzioni, riducendo i costi e migliorando le prestazioni senza sacrificare la qualità o l'affidabilità. Implica un lavoro di squadra interdisciplinare per identificare e implementare alternative economicamente vantaggiose.
Work in Progress (WIP): Articoli parzialmente completati in un processo produttivo, tra cui materie prime, manodopera e costi generali sostenuti fino a un certo punto. Questi beni non sono ancora prodotti finiti e sono essenziali per monitorare l'efficienza produttiva e la gestione delle scorte.
