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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI FIRENZE
DIPARTIMENTO DI MECCANICA E
TECNOLOGIE INDUSTRIALI
Corso di laurea in Ingegneria Meccanica
TRIZ FEATURES: NUOVE FUNZIONALITÀ
NEI SISTEMI CAD DI SUPPORTO ALLA
PROGETTAZIONE CONCETTUALE
Relatori:
Dott. Ing. Gaetano Cascini
______________
Prof. Ing. Paolo Rissone
______________
Ing. Federico Rotini
Ing. Davide Russo
______________
______________
Candidato:
Yuri Borgianni
______________
Indice
Indice
INTRODUZIONE............................................................................. 5
CAPITOLO 1 INNOVAZIONE SISTEMATICA NEL CICLO
SVILUPPO PRODOTTO ................................................................. 9
1.1 Metodi per l’innovazione e di problem solving all’interno del ciclo
sviluppo prodotto: stato dell’arte, limiti e prospettive ............................ 9
1.1.1 L’ambiente dei sistemi PLM ........................................................... 10
1.1.2 Evoluzione attesa dei sistemi CAI-PLM ........................................ 12
1.2 La scelta di implementare il TRIZ in un CAD ................................ 17
1.2.1 Descrizione delle caratteristiche fondamentali del TRIZ................ 17
1.2.2 Approccio del TRIZ alla riprogettazione dei prodotti..................... 18
1.2.3 Legami tra il TRIZ ed i sistemi CAD.............................................. 19
1.2.4 Scelta di implementare il TRIZ in un sistema CAD ....................... 22
1.3 Elementi di teoria e strumenti del TRIZ ........................................... 23
1.3.1 Ragionare e risolvere i problemi con il TRIZ ................................. 24
1.3.2 I 40 principi inventivi ...................................................................... 25
1.3.3 La matrice delle contraddizioni....................................................... 25
1.3.4 L’Analisi Substance-Field e le 76 Soluzioni Standard.................... 28
1.3.5 La scelta degli strumenti più opportuni nell’integrazione del TRIZ
con i sistemi CAD .................................................................................... 30
CAPITOLO 2 SVILUPPO DELLA BASE TEORICA, INDAGINE
SUL FUNZIONAMENTO DEGLI STRUMENTI SCELTI.......... 33
2.1 La matrice delle contraddizioni ridotta ............................................. 33
2.1.1 Scelta dei parametri nella matrice delle contraddizioni ridotta....... 33
2.1.2 Scelta dei principi inventivi nella matrice delle contraddizioni ridotta
.................................................................................................................. 34
2.1.3 Costruzione della matrice delle contraddizioni ridotta.................... 38
2.2 Validazione della matrice ridotta su recenti innovazioni ............... 39
2.2.1 Scarpe da tennis estensibili ............................................................. 40
2.2.2 Toyota “Goccia di Mercurio”.......................................................... 41
2.2.3 Stampante ad anello......................................................................... 43
2.2.4 Padella asimmetrica......................................................................... 44
2.2.5 Guanto Magico ................................................................................ 46
2.2.6 La Lavatrice Lava Persone .............................................................. 47
2.2.7 Occhiali curvati ............................................................................... 48
2.2.8 Contenitore smontabile per la spazzatura........................................ 50
2.2.9 Tastiera flessibile............................................................................. 51
2.2.10 Carrello per la spesa a sei ruote..................................................... 51
2.2.11 Stringere pezzi di forma complessa............................................... 52
2.2.12 Carte magnetiche........................................................................... 53
2.3 Validazione della matrice ridotta su costruzioni meccaniche ........ 54
2.3.1 Boccole di materiale composito ...................................................... 54
2
Indice
2.3.2 Cuscinetti radiali a due corone di sfere ........................................... 55
2.3.3 Cuscinetti orientabili a sfere............................................................ 56
2.3.4 Giunto Giubo................................................................................... 57
2.3.5 Cinghie poly-v ................................................................................ 58
2.3.6 Ruotismi epicicloidali ..................................................................... 59
2.3.7 Barra di torsione corta ..................................................................... 60
2.3.8 Una chiave migliore ........................................................................ 61
2.3.10 Cilindri forzati ............................................................................... 63
2.3.11 Viti a ricircolazione di sfere .......................................................... 64
2.4 Considerazioni immediate sulla validazione sulla matrice ridotta 65
2.4.1 Commenti, prime considerazioni e necessità evidenti in base allo
studio sulla matrice delle contraddizioni ridotta ...................................... 67
2.5 Statistiche sulla matrice delle contraddizioni ridotta e necessità di
introdurre metodologie alternative........................................................... 69
2.5.1 Analisi della ricorrenza dei principi nella matrice delle
contraddizioni ridotta ............................................................................... 69
2.5.2 Analisi della ricorrenza dei principi in forme derivate dalla matrice
delle contraddizioni ridotta....................................................................... 70
2.5.3 Alternative alla matrice delle contraddizioni ridotta nel
suggerimento dei principi innovativi: formulazione step by step ............ 74
2.5.4 Analisi con i metodi alternativi degli esempi aventi esito negativo
con la matrice delle contraddizioni ridotta ............................................... 75
2.5.5 Analisi su tutti gli esempi con tutti gli step: riformulazione di alcuni
metodi alternativi...................................................................................... 80
2.5.6 Panorama statistico completo con combinazione delle metodologie
.................................................................................................................. 83
2.5.7 Considerazioni aggiuntive............................................................... 84
CAPITOLO 3 IMPLEMENTAZIONE IN UN SISTEMA CAD... 86
3.1 Descrizione dell’applicabilità dei principi in un sistema CAD ..... 86
3.2 Applicazione dei parametri della matrice delle contraddizioni
ridotta ......................................................................................................... 106
3.2.1 Significato dei parametri e casi particolari di applicazione .......... 106
3.2.2 Modalità di selezione dei parametri .............................................. 109
3.2.3 Strumento per la selezione dei parametri prestazionali e sua
applicazione............................................................................................ 114
3.3 Criteri per la costruzione e realizzazione del diagramma a blocchi
della feature .............................................................................................. 118
3.3.1 Adattabilità della TRIZ feature alle capacità dell’utente .............. 118
3.3.2 Costruzione della TRIZ feature con il metodo della selezione diretta
dei parametri........................................................................................... 119
3.3.3 Diagramma a blocchi della TRIZ feature...................................... 119
3.3.4 Variazioni da apportare con il metodo della selezione indiretta dei
parametri................................................................................................. 121
3
Indice
CAPITOLO 4 ESEMPIO DI APPLICAZIONE DELLA TRIZ
FEATURE IN AMBIENTE CAD ................................................ 123
4.1 Descrizione dell’innovazione su cui effettuare l’esempio ........... 123
4.1.1 La borchia...................................................................................... 124
4.1.2 Lo spider........................................................................................ 124
4.1.3 Analisi del sistema spider in ambiente CAD con la TRIZ feature 125
4.1.4 Soluzione innovativa dedotta dall’analisi con la TRIZ feature ..... 131
CAP.5 CONCLUSIONI................................................................ 134
5.1 Sviluppi attesi dell’implementazione tra TRIZ e CAD ................ 134
5.1.1 Inquadramento del lavoro svolto nel processo di implementazione
tra TRIZ e CAD...................................................................................... 134
5.1.2 Evoluzione attesa della TRIZ feature............................................ 134
APPENDICI E BIBLIOGRAFIA ................................................. 137
Appendice 1 – I 40 principi inventivi del TRIZ................................... 137
Appendice 2 - Matrice delle contraddizioni ......................................... 145
Appendice 3 - Listato delle form della TRIZ feature .......................... 147
Bibliografia e siti di riferimento............................................................. 160
Fonti delle illustrazioni............................................................................ 164
4
Introduzione
INTRODUZIONE
Uno studio presentato dai ricercatori americani Miller e Morris[1] mostra che:
1. solo il 10% delle aziende nordamericane ha introdotto sul mercato un
nuovo prodotto nell’ultima decade del XX secolo;
2. il 90% dei nuovi prodotti inserirti nel mercato in quattro anni falliscono
rispetto alle loro aspettative;
3. meno dell’1% dei brevetti ripaga completamente coloro che hanno
portato avanti gli investimenti;
4. l’80% delle innovazioni di successo viene proposta dai clienti anziché
essere sviluppata dai produttori.
Le motivazioni di questi clamorosi insuccessi devono essere esplorate per poter
individuare strade alternative a quelle percorse con maggiore frequenza ed
impeto da parte delle industrie. La caratterizzazione che ha avuto lo sviluppo
industriale negli ultimi anni ha senza ombra di dubbio limitato la creatività e
l’innovazione e la crescente domanda di essere competitivi sul mercato ha
indotto le aziende a ridurre drasticamente i cicli di sviluppo prodotto.
Al tempo stesso, la crescita dei sistemi CAD/CAE e dei simulatori virtuali
dell’ultima decade ha profondamente modificato l’approccio al disegno: la
possibilità di testare soluzioni tecniche in continuo cambiamento, mantenendo
bassi costi e tempi ridotti, ha aumentato il livello di sicurezza con il quale i
disegnatori possono proporre soluzioni “estreme”.
Il ciclo di produzione è drasticamente cambiato da quando sono state introdotte
nel mercato le applicazioni CAE e il loro costo ha raggiunto un livello
accettabile per molti: qualsiasi tipo di simulazione può essere effettuata con
sforzi limitati da parte dei progettisti nei primi stage di sviluppo prodotto.
Tuttavia, questa situazione vantaggiosa ha un risvolto drammatico: molte
soluzioni sono sottoposte a test computazionali senza alcun controllo
preliminare della loro efficienza funzionale; la fase del disegno concettuale è
stata ridotta in favore delle analisi su prototipi virtuali. Conseguentemente
l’evoluzione dei sistemi CAD si è orientata in maniera tale da soddisfare molti
requisiti del disegno di dettaglio: gestione di assemblati con innumerevoli
5
Introduzione
componenti; modellazione di forme complesse; integrazione con le
applicazioni CAE; strumenti specifici per settori di nicchia (lamiere, tubature,
ecc.). Nei fatti, oggi le funzionalità dei CAD meccanici al livello di ingresso
non sono distanti dalle caratteristiche dei sistemi al livello più alto.
Il risultato è che i giovani ingegneri in particolare impiegano poco tempo ad
analizzare il problema e a sviluppare le idee, mentre molto più tempo è
dedicato all’implementazione di soluzioni alternative in ambiente CAD.
Conseguentemente lavori precedenti portano già all’architettura del prodotto e
molto spesso la forma di un particolare è vincolata all’abilità di modellazione
dell’utente. Tuttavia anche molti progettisti più navigati, che cominciano a
lavorare con un foglio bianco ed un lapis, possono beneficiare della
disponibilità di un sistema CAD, ma limitatamente in termini di capacità della
gestione della geometria [2].
Per migliorare il processo sviluppo prodotto e più nello specifico le capacità di
innovazione di un’azienda, sono necessari anche per la fase del disegno
concettuale un approccio sistematico e strumenti più adeguati[3].
In considerazione di tutto ciò questa tesi vuole essere uno strumento per tutti i
progettisti e i disegnatori che lavorano con software di disegno assistito dal
calcolatore (ed in particolare per coloro che hanno scelto di lavorare con quei
programmi in 3D che permettono di visualizzare in maniera più realistica il
proprio disegno) e che avvertono l’esigenza di introdurre soluzioni innovative.
In precedenza anche altri studenti della Facoltà di Ingegneria di Firenze hanno
svolto lavori per migliorare la fruibilità di sistemi CAD, mettendo a punto
features su programmi di modellazione tridimensionali, che incrementassero la
semplicità del lavoro, in particolare per chi utilizza comunemente il software
SolidWorks[4]. Ovviamente è vastissimo il campo su cui poter intervenire ed è
possibile creare strumenti sempre più sofisticati per lo svolgimento di alcune
serie di operazioni comuni, ma che richiedono un’elevata complessità nella
progettazione tridimensionale. Tutti questi strumenti sono di notevolissima
importanza, perché aiutano l’utente a realizzare particolari ed assemblati in
breve tempo ed il più possibile realistici.
6
Introduzione
Data per scontata la fondamentale importanza di questo tipo di lavoro, si può
comunque individuare un limite a questi strumenti e alla filosofia che ispira
anche i più moderni software di disegno assistito. Chiunque vada a mettere a
punto un progetto, dal più semplice al più complesso, ha un’idea assai precisa
(se non nei minimi dettagli) di quello che vuole realizzare. Gli stessi software
di disegno assistito spesso favoriscono ottimizzazioni delle dimensioni e delle
forme dei particolari e consentono di effettuare le più svariate verifiche di
resistenza. Ma aldilà di questo essi non favoriscono mai l’introduzione di
particolari innovazioni nel prodotto realizzato se il progettista non ha già in
mente l’idea che sta alla base delle novità: in buona sostanza gli attuali CAD
non servono per pensare.
Se
un
progettista
o
un
disegnatore
riscontrano
problematiche
nel
funzionamento del progetto realizzato con i software di disegno assistito,
dovranno affrontare queste problematiche separatamente e senza l’ausilio del
programma che utilizzano. Il software e le sue svariate evoluzioni diventano
quindi solo un valido mezzo per mostrare visivamente ciò che la mente umana
ha già ideato separatamente. Oltretutto, in molti casi, il progettista realizzerà le
parti e gli assemblati pensando più alla semplicità delle forme realizzabili con
gli strumenti disponibili, piuttosto che non alla loro funzionalità o alla loro
possibile evoluzione.
Quindi è proprio da questo limite che vogliamo partire per iniziare a mettere a
punto uno strumento che, funzionando in modo simile a tutti gli altri, aiuti
l’utente non tanto a lavorare in maniera più rapida e realistica rispetto a quello
che ha pensato, bensì a realizzare progetti più efficaci ed innovativi.
A questo scopo lo strumento che si è concepito non può che passare tramite lo
sviluppo di funzionalità nei CAD che supportino la progettazione concettuale.
Non è difficile rendersi conto che il lavoro da fare sarebbe enorme, anche
perché le funzionalità di progettazione concettuale possono differenziarsi
rispetto ai vari metodi, teorie, interfacce sui vari CAD, etc. etc. Ci sforzeremo
quindi di svolgere un’analisi ragionata e puntuale per individuare e scegliere di
quali strumenti avvalersi, cercando di rendere con questa tesi una base di
conoscenze, considerazioni e lavori ben fruibili per tutti coloro che
7
Introduzione
condivideranno l’importanza dello sviluppo della progettazione concettuale
mirata all’integrazione negli attuali CAD.
8
Capitolo 1 Innovazione sistematica nel ciclo sviluppo prodotto
CAPITOLO 1 INNOVAZIONE SISTEMATICA NEL CICLO
SVILUPPO PRODOTTO
1.1 Metodi per l’innovazione e di problem solving all’interno del
ciclo sviluppo prodotto: stato dell’arte, limiti e prospettive[3]
Oggigiorno, il mercato offre diversi strumenti e possibilità per migliorare la
creatività dei progettisti e per risolvere problemi tecnici; tra questi i più
efficienti sono quei metodi che si basano sull’analisi sistematica delle soluzioni
innovative, raccolte tra diverse aree tecniche attraverso un’astrazione del
processo. Tra questi metodi citiamo non a caso la teoria del TRIZ e i suoi
strumenti. Nel corso degli ultimi anni grandi sforzi sono stati compiuti per
mettere a punto o approcciare l’integrazione del TRIZ con altre metodologie:
in particolare molti lavori pubblicati sono focalizzati alla sua integrazione con
altre teorie e metodi per giungere al disegno concettuale[5]. Come chiarito
nell’introduzione l’obiettivo della tesi è proprio quello di dare un contributo
alla realizzazione di strumenti per i sistemi CAD che abbiano alla base
elementi di disegno concettuale.
Non può essere negato che esistano ad oggi scarsi collegamenti tra i vari
metodi innovativi e le modalità con cui prende corpo il prodotto (non per ultimi
i sistemi CAD), nonostante siano state abbozzate alcune esperienze preliminari.
A questo proposito bisogna quindi evidenziare i seri limiti tuttora esistenti
nell’integrazione tra gli strumenti del Computer-Aided Inventing (CAI) e le
applicazioni tipo Product Lifecycle Management (PLM). Perciò bisogna
avanzare ipotesi su come sarà la prossima generazione dei sistemi di Sviluppo
Prodotto, soffermandosi sulle attuali carenze e individuando le caratteristiche
attese. La valutazione di quali metodologie siano opportune da astrarre ed
utilizzare dal disegno concettuale avverrà coerentemente alla prospettiva che si
va a delineare con l’integrazione dei sistemi del ciclo sviluppo prodotto.
9
1.1.1 L’ambiente dei sistemi PLM
L’evoluzione degli strumenti di Sviluppo Prodotto è stata caratterizzata da
diversi trend; l’analisi di questi trend offre utili spunti per prevedere i sistemi
della prossima generazione.
•
Trend di modellazione del Prodotto
Per prima cosa, prendiamo in considerazione l’evoluzione dei sistemi CAD
(fig.1.1): la prima generazione era dedicata sostanzialmente all’esplicita
modellazione
geometrica.
Questi
sistemi
miravano
a
compiti
di
rappresentazione tecnica sempre più veloci, ma non fornivano un utile supporto
Ideality
per il disegnatore, a causa dei grandi sforzi richiesti per rivedere la geometria.
?? Modeling
Parametric Modeling
Geometric Modeling
1970
1980
1990
2000
2010
Year
Fig.1.1 evoluzione della modellazione del disegno
Il passo successivo consiste nella rappresentazione CSG (Constructive Solid
Geometry), che si basava sull’uso di solidi primitivi combinati tra loro tramite
operatori booleani. Il modello è memorizzato in un albero con tutte le
informazioni sulle primitive e sul modo con cui esse sono combinate. La
possibilità di modificare l’albero, assieme alla modellazione parametrica ad
essa abbinata, risulta di estrema comodità per supportare il tipico processo
iterativo dell’attività di disegno e progettazione. Dal punto di vista
dell’interfaccia utente, la nuova forma di modellazione ha cambiato l’approccio
10
verso i vari modelli CAD,
rimovendo la
centralità della geometria ed
introducendo quella della tecnologia: le entità geometriche sono adesso
raggruppate a seconda del significato tecnologico della forma dell’elemento.
•
Trend Task-to-Process
Un secondo rilevante trend è la transizione dalle applicazioni orientate al
compito ai sistemi orientati al processo: i primi strumenti CAE erano capaci di
velocizzare e talvolta automatizzare diversi compiti ingegneristici, ma
l’integrazione era limitata alla struttura di scambio dei dati del prodotto. Tale
eterogeneo e frammentato sistema ha portato all’introduzione dei sistemi
Product Data Management (PDM), come gli strumenti per la gestione di
qualsiasi informazione correlata al prodotto e al suo corrispondente flusso di
lavoro. Il principale limite qui verificatosi è la scarsa integrazione tra i
numerosi strumenti assistiti dal calcolatore e i sistemi CAD.
Dovrebbe essere anche osservato che gli attuali sistemi PLM sono
effettivamente integrati appena con le applicazioni CAD-CAE; perciò la loro
efficienza è ancora limitata per le fasi preliminari del disegno. Uno degli scopi
di questa ricerca è valutare la prospettiva di legare i sistemi PLM con quelli
CAI, come rappresentato in Fig.1.2
•
Trend di integrazione della conoscenza
Una tendenza assai consolidata, nei CAD così come in molti altri campi, è
quella di ridurre il trasferimento dei dati e delle informazioni (conoscenza) e
gestirlo in modo migliore.
Questo è possibile grazie all’evoluzione dei sistemi di Engineering Knowledge
Management (EKM)[6]. Questi sistemi mirano ad effettuare una integrazione tra
le capacità informatiche dei computer e la conoscenza generale dell’uomo. In
particolare essi sono in grado di creare strutture, con le informazioni
immagazzinate, che organizzino in forma logica le soluzioni tecniche, le
conoscenze umane all’interno di un’azienda, le capacità produttive. Gli
11
strumenti EKM possono così fornire un modo di lavorare più strutturato,
efficiente nella programmazione, nell’automazione dei procedimenti di
progettazione, nella gestione della documentazione.
In ambiente CAD i sistemi EKM giocano il ruolo di sistemi di automazione
capaci di guidare l’utente allo sviluppo del prodotto tramite la creazione
applicazioni automatiche ad hoc. Il trend di integrazione della conoscenza è
approcciato memorizzando i parametri e le regole in database di relazioni e
catturando direttamente le funzioni di altri sistemi. Così vengono creati
strumenti utili per il disegno in grado di soddisfare rapidamente applicazioni
articolate, suggerire soluzioni, mostrare tendenze di progettazione interne ad
un’azienda ovvero del mercato. Sono un esempio di questo trend anche le
numerose applicazioni nei CAD che consentono la trasformazione automatica
della geometria (da un pezzo pieno ad uno svuotato, da uno spigolo ad un
raccordo) o l’inserimento automatico di particolari (come viti, bulloni,
perni…).
Ma anche l’integrazione dei sistemi EKM col disegno concettuale e gli
strumenti di innovazione sistematica è abbastanza limitata e sono necessari
Abstraction Level
ulteriori sviluppi (Fig.1.2).
Computer-Aided-Inventing
systems
PLM/EKM
systems
Product Development
Fig.1.2 verso l’integrazione dei sistemi sviluppo prodotto
1.1.2 Evoluzione attesa dei sistemi CAI-PLM
Lo scopo di integrare i sistemi CAI e PLM richiede lo sviluppo di una
piattaforma comune per lo scambio dei dati del prodotto: in altre parole tutti
questi strumenti devono condividere lo stesso modello del prodotto.
12
Un primo tentativo verso una piena integrazione è stata appena abbozzata con
il lavoro congiunto di diverse università italiane attraverso il progetto di ricerca
“Dall’innovazione sistematica allo sviluppo prodotto integrato”. L’obiettivo
dell’integrazione dei sopramenzionati strumenti è basata sull’introduzione di
sistemi di Ottimizzazione Topologica come un ponte capace di generare
soluzioni geometriche ottimali.
Perciò il progetto concerne in due compiti principali, come rappresentato in
Fig.1.3:
1. sistematizzare la trasformazione del modello funzionale di un sistema e
delle sue specifiche di progetto in un problema di ottimizzazione;
questo significa identificare le variabili di progetto, definire una
funzione obiettivo, definire i vincoli del progetto;
2. definire una Best Practice per l’uso integrato degli strumenti di
ottimizzazione topologica insieme con gli odierni sistemi PLM; ciò
implica
la
definizione
di
procedure
per
tradurre
i
risultati
dell’ottimizzazione topologica in una geometria definita dalle
caratteristiche “tecnologiche”.
Da quando le tecniche di ottimizzazione hanno cercato la soluzione “ottimale”
per un problema adeguatamente codificato, un aspetto critico della ricerca è
stato la definizione rigorosa del sistema che deve essere ottimizzato: se tale
compito non è opportunamente soddisfatto il raggiungimento di buoni risultati
viene assolutamente compromesso. La formulazione del problema di un
compito di ottimizzazione è ora demandata all’esperienza del disegnatore e
molto spesso i criteri alla base non sono palesi. È necessario perciò definire,
per semplicità, come tradurre l’architettura funzionale di una macchina ed i
suoi requisiti in un problema di ottimizzazione, per esempio identificare le
variabili di progetto e definire una funzione obiettivo, nonché i vincoli del
progetto stesso.
Un utile contributo viene dalle tecniche per stabilire quali componenti o
subassemblati di in sistema sono più critici dai punti di vista funzionale, di
sicurezza, di realizzabilità, di costo, laddove il Disegno Assiomatico e le analisi
13
FMEA sono combinate per identificare i componenti che richiedono un
processo di ottimizzazione[7].
Con questa prospettiva, gli strumenti del Disegno Assiomatico aiutano
efficacemente il disegnatore per capire, analizzare e scomporre i requisiti che
devono essere adottati per la formulazione del problema di ottimizzazione.
Oltretutto, l’adozione degli strumenti basati sul TRIZ guida il disegnatore alla
definizione dell’architettura ideale del sistema e conseguentemente alla
formulazione degli obiettivi per ogni componente e subassemblato[8].
Gli obiettivi sopra descritti rispondono ai requisiti che tutt’oggi non sono
ancora soddisfatti nei processi sviluppo prodotto, e potrebbero portare vantaggi
in termini di tempi per il disegno, costi e riduzione degli errori, miglioramento
Abstraction Level
nella qualità del prodotto, ecc.
Computer-Aided-Inventing
systems
*
Project objective:
systems integration
*
Topological Optimization
systems
*
PLM/EKM
systems
Product Development
Fig.1.3 una proposta per l’integrazione dei sistemi di sviluppo prodotto
Sulla base delle tendenze seguite dagli strumenti di Sviluppo prodotto descritti
precedentemente, è possibile prevedere ed anticipare la prossima generazione
dei sistemi di ingegneria integrata, in accordo con i modelli sotto descritti.
La modellazione del prodotto (Fig.1.1) deve spostarsi ad un maggiore grado di
astrazione, così da stabilire un collegamento diretto tra i dati del prodotto allo
stage del disegno concettuale e del disegno dettagliato; il più consono è la
modellazione funzionale per diversi motivi:
•
molti strumenti CAI hanno già adottato tale tecnica per modellare il
prodotto; con buone speranze essi arricchiranno le loro capacità per
gestire gerarchie più complesse dei modelli funzionali;
14
•
la modellazione funzionale ha una storia a sé stante, ciò significa che
gli elementi del disegno aggiunti, sottratti, e modificati in qualsiasi
sequenza genereranno sempre lo stesso modello del prodotto, fornendo
perciò effettivamente utili mezzi per l’ingegneria simultanea;
•
la modellazione funzionale è molto più potente nel catturare l’intento
del disegnatore, codificando quindi la sua implicita conoscenza;
•
l’esplicita associazione delle caratteristiche geometriche e delle
funzioni permette di automatizzare il processo di astrazione da uno
specifico sistema tecnico ad un generico modello del problema che
deve essere risolto, assicurando perciò un’integrazione bidirezionale tra
CAI e altri sistemi PLM.
Più in avanti i vantaggi derivanti dall’adozione della modellazione
tridimensionale come tecnica di rappresentazione del prodotto sono correlati al
trend di integrazione della conoscenza citato in occasione dei trend evolutivi
dei sistemi PLM. Infatti, i processori semantici sono già usati per arricchire la
base di conoscenza dei sistemi CAI, estraendo dai documenti tecnici le
soluzioni in grado di soddisfare ad una data funzione[9]. Inoltre, l’analisi
semantica dei documenti tecnici e i brevetti possono essere spinti all’estrazione
automatica dei modelli funzionali di un sistema tecnico[10],[11].
In accordo con il sopramenzionato trend di integrazione della conoscenza, tale
strada può portare alla piena “incapsulazione” della conoscenza nell’ambiente
PLM. Il risultato finale ideale di tale trend è un sistema di progettazione autooperante, mentre l’utente dovrebbe giusto eseguire i compiti di “controllo”,
selezionando e non definendo la soluzione più appropriata.
Vale la pena notare che diversi approcci nel recente passato sono stati proposti
per costruire sistemi CAD intelligenti; tuttavia questi sono affetti da severe
limitazioni, principalmente in virtù della rigidità formalistica degli approcci
simbolici e della richiesta di una completa automazione nella progettazione
piuttosto che un realistico supporto attivo nel procedimento di disegno[12].
Quindi è utile distinguere tra i compiti della progettazione di routine e
inventiva, la prima categoria costituita da qualsiasi attività ingegneristica con
15
tutti i parametri e le variabili conosciuti a priori o legati da regole rigidamente
definite.
Mentre l’automazione dei compiti di routine è già effettuata allo stato dell’arte
delle tecnologie EKM, provare ad automatizzare compiti inventivi è un
obiettivo sbagliato; in altre parole i sistemi software possono aiutare ad
inventare, ma non inventare! La caratteristica di un processo di progettazione
di essere qualcosa di vago, fluido, amorfo non può essere vincolato da rigidi
formalismi.
In accordo con questa affermazione, un requisito che genera un conflitto è
richiesto alla prossima generazione dei sistemi CAI: essi devono incorporare
una base di conoscenze formalizzata per suggerire un set di soluzioni al
progettista, ma devono lasciare la massima libertà a questo modo di pensare,
anche se puntando ad una direzione realizzabile, così come viene fatto dagli
strumenti del TRIZ.
Questo significa allargare il dominio dei compiti di progettazione di routine,
legando requisiti funzionali con set di caratteristiche geometriche capaci di
mantenere la consistenza della loro funzionalità quando sono assemblate in una
specifica incarnazione. Questo scopo può essere supportato dall’emergente
tecnologia per gestire le librerie CAD digitali[13] e le ricerche di forme 3D[14],
cosicché la riduzione di geometrie non abbinabili possa ridurre il numero delle
forme candidate per soddisfare una data funzione.
Allo stesso tempo, quando si inizia ad analizzare un vero problema inventivo, è
necessario lasciare al disegnatore tanta libertà quanta se stesse lavorando con
una matita ed un foglio bianco. Durante il procedimento di disegno una
persona necessita di creare una rappresentazione visuale, anche per idee
astratte e verbali, e risponde percettivamente a questa esigenza scoprire nuove
soluzioni e nuove forme che rappresentano nuove idee[15]. Questo requisito è
ancora più stringente per i lavori di gruppo. In alcuni studi è stata suggerita
l’introduzione delle pratiche di “CAD storming”: lavorare insieme sullo stesso
modello geometrico con la possibilità di cambiare drasticamente la geometria
in assoluta libertà. Tale lavoro di cooperazione è attualmente limitato dalla
lentezza dell’attività di modellazione, che annulla l’agilità del brainstorming.
16
1.2 La scelta di implementare il TRIZ in un CAD
1.2.1 Descrizione delle caratteristiche fondamentali del TRIZ
Il complesso architettonico che costituisce TRIZ si basa su tre osservazioni:
1. i sistemi tecnici evolvono secondo leggi oggettive e tendono a
massimizzare il loro grado di idealità, espressa come rapporto tra le
funzioni utili fornite dal sistema e le funzioni dannose insite nel
sistema;
2. qualsiasi problema tecnico specifico può essere ricondotto, mediante un
processo di astrazione, ad un modello generale, ed i processi logici di
risoluzione possono essere raggruppati in un numero finito di “principi
risolutivi”;
3. dato il numero finito di modelli del problema e di principi risolutivi,
soluzioni concettualmente identiche possono essere applicate a
problemi tecnici apparentemente diversi. Ne deriva che la conoscenza
svolge un ruolo centrale e fondamentale nell’attività inventiva.
In altre parole, qualcuno, da qualche parte nel mondo, ha già risolto un
problema “analogo” a quello che ci si trova ad affrontare. Su questa
impalcatura concettuale Altshuller e i suoi collaboratori hanno costruito nel
corso degli anni un insieme di strumenti per:
•
analizzare un sistema tecnico ed estrarne un modello;
•
applicare al modello del problema i principi risolutivi più
efficaci;
•
ricercare fra i modelli di soluzione conosciuti quelli più idonei
per il problema analizzato[16].
Vista la relativa semplicità dei concetti alla base del TRIZ, l’approfondita
sistematizzazione avvenuta con l’analisi di oltre 2.000.000 di brevetti, e la
possibilità di ricongiungersi ad numero limitato di soluzioni adottabili (sono
solo 40 i principi inventivi!), questa teoria è subito apparsa come uno
17
strumento assai valido a molti livelli nello sforzo di migliorare il ciclo sviluppo
prodotto.
1.2.2 Approccio del TRIZ alla riprogettazione dei prodotti
In particolare, viste le premesse su cui si fonda l’architettura del TRIZ, questo
risulta uno strumento al tempo stesso agile e completo nell’obiettivo di
accrescere il grado di idealità nei processi di progettazione e produttivi.
A questo proposito vogliamo citare un brano dell’articolo “Integrazione di
TRIZ
e
altre
metodologie
in
un
ciclo
di
riprogettazione
del
prodotto/processo”[17]:
“E’ risaputo quanto TRIZ possa essere un potente mezzo per analizzare e
risolvere problemi tecnici
particolarmente ostici. (…)
Molti lavori già pubblicati hanno posto in evidenza la forza sinergica derivante
dall’uso complementare di TRIZ con varie altre metodologie tra cui QFD
(Quality Function Deployment), Six Sigma, Design for Manufacturing and
Assembly, Axiomatic Design, Taguchi etc.
Sfortunatamente la complessità dell’oggetto in esame (sistema tecnico o
prodotto) causa spesso l’inapplicabilità di queste metodologie in modo
strutturato e scalabile, e, mentre per problemi ben confinati e ben definiti l’uso
integrato delle metodologie offre parecchi vantaggi ai progettisti, all’opposto,
per problemi non ben definiti, generici o fumosi, l’uso combinato delle
metodologie può aiutare solo alcune fasi del lavoro di ottimizzazione.
Possiamo chiamare questo approccio bottom-up: usare una combinazione di
metodologie per risolvere micro-problemi o obiettivi ben definiti.
D’altro canto le aziende necessitano di Innovazione per poter acquisire
vantaggio competitivo, e necessitano quindi di strumenti che dotino una
prospettiva diversa, più strategica che tattica, per poter decidere dove, cosa e
come innovare, per esempio decidere quando sia meglio orientarsi ad una
innovazione incrementale o ad una radicale su una certa tecnologia.
18
Entrambi gli approcci, bottom-up (ovvero dotarsi di strumenti potenti per
risolvere i micro-problemi: approccio tattico) e top-down (ovvero fornire le
indicazioni su cosa, quando, come innovare) devono essere combinati.”
Se gli strumenti di ottimizzazione topologica possono essere visti come l’anello
di collegamento tra i sistemi PLM/EKM e i sistemi CAI (vedi paragrafo
precedente) essenzialmente di tipo top-down, il nostro sforzo sarà proprio
quello di ipotizzare nel campo dei CAD la nascita di un altro anello di
collegamento, ma di tipo bottom-up (vedi Fig.1.4). E, per le motivazioni sopra
esposte, l’ispirazione del TRIZ si candida a fornirci un aiuto di non poco conto.
Fig.1.4 introduzione di una proposta alternativa per l’integrazione dei sistemi
di sviluppo prodotto: con le TRIZ features si tenta di aumentare il grado di
astrazione dei sistemi PLM/EKM e al contempo di incrementare le capacità di
sviluppare il prodotto da parte dei sistemi CAI
1.2.3 Legami tra il TRIZ ed i sistemi CAD
Il TRIZ non è uno strumento appartenente originariamente alle classiche
metodologie progettuali e la sua posizione nel processo di disegno del prodotto
deve ancora essere identificata per accrescere la sua efficacia. Sebbene non sia
stato ancora stabilito un approccio totalmente comprensivo e altro lavoro è in
19
corso, sono state riconosciute tra il TRIZ e il procedimento di realizzazione del
disegno, diverse occasioni di sinergia e molte necessità di miglioramento[15].
Molto probabilmente la posizione del TRIZ in un sistema CAD può risultare
non univoca. Infatti un disegnatore può necessitare dei suggerimenti derivanti
dal TRIZ sia in fase preliminare di progettazione, quando il progetto è allo
stato embrionale, sia in stadi successivi quando il progetto ha bisogno di
revisioni e migliorie. Si pensi ad esempio allo studio di un sistema in grado di
tagliare l’erba, ovvero a quello di un prodotto eventualmente scelto per questa
mansione, come una falciatrice: in entrambe le fasi per introdurre delle
innovazioni potrebbe risultare utile, in fase di disegno, disporre degli strumenti
TRIZ adeguati. Quindi l’intervento del TRIZ in un sistema CAD può essere
sempre utile: sta semmai all’utente scegliere se richiamare esplicitamente i
suggerimenti delle TRIZ features, disattivarli o fare in modo che questi si
presentino continuamente qualora si rendano conto della loro necessità. Sta al
nostro lavoro, una volta confermata la buona integrazione tra TRIZ e CAD,
ipotizzare con quali forme ed in quali occasioni si possa automaticamente
mostrare l’eventuale aiuto fornito da una feature evolutiva.
Per poter giungere ad una implementazione completa potrebbe risultare assai
difficile definire ed approntare un linguaggio comune tra il TRIZ ed i sistemi
CAD, in quanto il primo risulta essere fondato su informazioni di tipo testuale,
i secondi di tipo grafico. Quindi, affinché si possa progettare e disegnare in
maniera tale da andare incontro alle tendenze evolutive, lo scopo finale sarà
quello di tirare fuori il meglio da entrambe le forme di linguaggio.
Di certo siamo comunque lontani da una piena integrazione. Come testimonia
l’articolo qui esposto[18], i software che utilizzano TRIZ, anche quando sono
finalizzati all’innovazione dei prodotti realizzati tramite pacchetti CAD, sono
focalizzati perlopiù sulla fase del problem solving.
“Recentemente è stato sviluppato un certo numero di pacchetti software che
supportano il problem solving nella progettazione attraverso il TRIZ.. (…)
Sebbene questi pacchetti incorporassero diversi approcci per rappresentare la
conoscenza del TRIZ e organizzare il processo di problem solving,
20
essi
formano una nuova categoria di strumenti CAD, i quali supportano una fase
concettuale della progettazione.
Mentre i sistemi CAD/CAM tradizionali sono focalizzati a processare e
computare le informazioni sulla geometria e sui materiali, i pacchetti software
basati sul TRIZ danno la possibilità di accedere all’esperienza inventiva
immagazzinata nella forma dei principi inventivi e della conoscenza fisica
indicizzata. In base ad una data formulazione del problema , i pacchetti basati
sul TRIZ propongono informazioni su come potrebbe essere una struttura di
una soluzione progettuale piuttosto che su quale forma e geometria la soluzione
dovrebbe avere.
Sostanzialmente, i pacchetti basati sul TRIZ organizzano la mappatura tra la
funzione e la struttura di un concetto che deve ancora essere trovato, laddove i
sistemi CAD/CAM mappano le specifiche funzionali e geometriche
direttamente su soluzioni progettuali già conosciute ed archiviate in un
database.
Inoltre, i sistemi CAD/CAM propongono specifiche descrizioni delle soluzioni
“pronte per la fabbricazione” che rendono tali sistemi relativamente facili da
imparare ed utilizzare. I pacchetti basati sul TRIZ sono ben organizzati sistemi
interattivi che aiutano a rintracciare le raccomandazioni generali con le quali
risolvere i problemi, o al meglio, indicare quali principi fisici usare. Un
disegnatore dovrebbe essere capace di interpretare queste informazioni e
tradurle in una soluzione realizzabile. Nessun aiuto del computer è stato finora
in grado di supportare questo passaggio. Questo causa certe difficoltà quando il
software viene usato da progettisti inesperti, dal momento che il gap tra le
raccomandazioni generali ed una soluzione specifica può essere molto grande.
È nostra convinzione che affinché siano accettati da un grande pubblico, i
software basati sul TRIZ debbano fare da ponte a questo gap ed essere in grado
di generare soluzioni in termini di problemi specifici piuttosto che visualizzare
le raccomandazioni generali.”
Se è ben lungi dai nostri obiettivi proporre una soluzione dove possa verificarsi
una piena integrazione tra TRIZ e CAD, questa tesi in effetti vuole proprio
essere un piccolo mattoncino per cercare di rendere più semplice ed immediata
21
la comunicazione e la scelta, da parte di un utente di un CAD, dei principi del
TRIZ più appropriati allo scopo richiesto. È necessario quindi individuare gli
strumenti della teoria più semplici o provare a crearne di nuovi, ad hoc, purché
anche i progettisti meno esperti e coloro che non conoscono il TRIZ, possano
realizzare soluzioni il più possibile innovative.
Questo però comporta necessariamente alcune limitazioni. In primo luogo non
nuoce sottolineare che dal momento in cui si decide di importare principi
inventivi e trend evolutivi all’interno di un ambiente CAD implicitamente si
rinuncia a parte delle potenzialità del TRIZ, perché se ne abbassa il livello di
astrazione. Questo comunque avverrà consapevolmente, con l’obiettivo di
accrescere il potenziale competitivo dell’attività di progettazione di dettaglio
(non certo quella concettuale di sistema).
1.2.4 Scelta di implementare il TRIZ in un sistema CAD
In definitiva la scelta di implementare il TRIZ in un sistema CAD appare
adeguata per le seguenti ragioni:
•
con il TRIZ si va incontro all’esigenza di incrementare il grado di
idealità nel campo della progettazione;
•
il TRIZ risulta la teoria più completa sui trend evolutivi;
•
molti studiosi lavorano nel tentativo di integrare il TRIZ con altre teorie
e metodi che sono utili anche in relazione allo sviluppo dei sistemi
CAD (vedi Fig.1.5);
Fig.1.5 Il TRIZ è visto come
il pezzo mancante nel
panorama attuale degli
strumenti innovativi[I]
22
•
l’integrazione nei sistemi CAD di strumenti del TRIZ può risultare utile
sia nella fase meramente progettuale, sia nella fase di revisione del
disegno del progetto;
•
sono già stati compiuti interessanti ma limitati sforzi per integrare la
teoria del TRIZ con i CAD;
•
è possibile sfruttare il TRIZ e le sue articolazioni per realizzare
semplici strumenti fruibili anche da parte degli utenti CAD e dei
progettisti meno esperti.
Infatti come sarà descritto più dettagliatamente avanti, esistono già molti
strumenti del TRIZ che aprono il campo a semplici schematizzazioni e ad un
rapido apprendimento delle strategie innovative.
1.3 Elementi di teoria e strumenti del TRIZ
La teoria del TRIZ, di cui abbiamo già descritto le caratteristiche e gli obiettivi
fondamentali, è assai ricca di strumenti e euristiche, validate almeno in parte
con la pratica industriale, che ne permettano una sua agile applicazione. Sarà
nostro compito analizzare i pregi ed i limiti degli strumenti già approntati dal
fondatore Altshuller e dai suoi successori e valutare quali di questi siano i più
consoni per realizzare una TRIZ feature per i sistemi CAD.
In breve possiamo elencare gli strumenti TRIZ più comuni:
•
principi inventivi;
•
matrice per l’eliminazione delle contraddizioni;
•
analisi Substance-Field, con la quale si può modellare un problema;
•
soluzioni standard per i problemi inventivi;
•
l’algoritmo ARIZ;
•
i principi di separazione;
•
i trend evolutivi.
Non possiamo certo prescindere dall’utilizzo dei 40 principi inventivi in quanto
questi sono fondamentalmente il risultato dell’analisi dei brevetti, posta come
23
base scientifica del TRIZ. Ogni principio ha comunque, in genere, 2 o 3 linee
guida, che descrivono l’utilizzazione pratica del principio inventivo.
1.3.1 Ragionare e risolvere i problemi con il TRIZ
La teoria del TRIZ spiega come la risoluzione di uno specifico problema,
debba essere condotta tramite un’astrazione del problema, anziché attraverso il
tentativo di trovare una soluzione specifica. In altri termini il procedimento
suggerito da Altshuller può essere descritto con la schematizzazione di fig.1.6.
Fig.1.6 processo
logico per la
soluzione dei
problemi con il
TRIZ[II]
In sostanza viene consigliato di ricondurre il nostro problema specifico ad un
tipo di problema astratto, che presenterà una soluzione astratta, la quale ci darà
indicazione di una possibile soluzione specifica applicabile. Quindi tra le
soluzioni innovative proposte, catalogate ed elencate, ce n’è sicuramente una
che può essere applicata anche al nostro caso specifico, o per quanto uno o più
percorsi innovativi possono essere utilizzati per raggiungere una soluzione
plausibile ed innovativa.
Riportiamo un esempio. “Altshuller riconobbe che ad uno stesso fondamentale
problema veniva ricondotto un certo numero di invenzioni, pur appartenenti a
differenti aree tecnologiche. Egli osservò che le stesse soluzioni fondamentali
venivano usate ripetutamente, pur a distanza di parecchi anni. Si prendano in
considerazione, i seguenti problemi:
rimuovere i gambi ed i torsoli dei peperoni;
24
pulire i filtri d’aria;
spacchettare le parti impacchettate in carta protettiva prima dell’assemblaggio;
dividere i diamanti lungo le fratture microscopiche.
In ogni caso è stata usata una soluzione simile: una certa quantità del prodotto
(peperoni, diamanti…) viene messa in una camera d’aria, nella quale la
pressione
viene
incrementata
lentamente,
per
poi
essere
abbassata
repentinamente. L’improvviso calo di pressione crea una differenza di
pressione dentro e fuori il prodotto, col risultato di un’esplosione che divide il
prodotto.” [19]
In virtù di questa metodologia e di questa logica di ragionamento, l’utilizzo del
TRIZ permette in molti casi di:
•
eliminare i blocchi psicologici che ostacolano le innovazioni;
•
eseguire un approccio sistematico all'analisi delle cause dei
malfunzionamenti e della presenza di effetti collaterali indesiderati;
•
anticipare effetti collaterali e indesiderati nelle funzioni di base dei
sistemi.
1.3.2 I 40 principi inventivi
Come detto, lo studio affrontato su oltre 2.000.000 di brevetti da Altshuller e
dalla comunità TRIZ ha condotto alla catalogazione delle soluzioni innovative
in 40 principi inventivi. Nell’appendice 1 ne viene fornito l’elenco completo
per capire meglio cosa questi siano ed i casi in cui possono essere applicati.
1.3.3 La matrice delle contraddizioni
L’analisi di oltre 40.000 soluzioni brevettate di alto livello condotta da
Altshuller lo aiutarono a ricavare le principali forme di contraddizioni in
ingegneria e i metodi di base per eliminarle. La Tabella per Eliminare le
Contraddizioni Ingegneristiche (o più semplicemente la Matrice delle
25
Contraddizioni) identifica oltre 1.000 tipi di contraddizioni e suggerisce fino a
4 dei più adatti principi per eliminare ognuna di esse.
Le celle contenenti l’elenco dei principi vengono individuate in virtù della
scelta di due parametri confliggenti. La prima colonna e la prima riga della
matrice sono costituite da 39 parametri caratterizzanti il sistema. Sulla colonna
si sceglie il parametro che deve essere migliorato, mentre sulla riga quello che
può peggiorare in virtù del miglioramento del primo.
Le celle sulla diagonale sono vuote, perché il contemporaneo miglioramento e
peggioramento di uno stesso parametro esula dalla scopo della matrice atta a
risolvere le contraddizioni tecniche e non le contraddizioni fisiche.
Dunque una coppia di parametri confliggenti è la base di una contraddizione
ingegneristica. La fig.1.7 illustra con maggiore chiarezza lo schema funzionale
della matrice delle contraddizioni.
Fig.1.7 Zoom su
una parte della
matrice delle
contraddizioni: i
numeri inseriti
nelle celle
rappresentano i
principi inventivi
del TRIZ più
appropriati per
risolvere la
contraddizione[20]
26
La semplicità della matrice è dovuta anche al numero assai limitato dei
parametri caratterizzanti il sistema: questo è proprio uno degli aspetti più
stupefacenti della teoria del TRIZ.
Questo strumento però non è certo esente da limiti. “La matrice delle
contraddizioni classica non è stata mai intesa per essere uno strumento
infallibile, ma soltanto un utile punto di partenza per la risoluzione di una
contraddizione tecnica. L’esperienza degli utenti varia considerevolmente, con
una percentuale di successo che ha range compreso tra il 10 e l’80%[21]
(fig.1.8). Uno recente studio quantitativo ha fornito una cifra leggermente
inferiore al 50%.”[22] Lo studio appena menzionato sul successo della matrice
delle contraddizioni riguarda l’analisi di 100 brevetti di successo in ogni campo
tecnico.
Fig.1.8 grafico delle percentuali di successo della matrice delle contraddizioni
in vari settori: esso evidenzia il buon potenziale di questo strumento
soprattutto nel campo della meccanica
Ad ogni modo, quando la matrice non funziona, risulta spesso utile riformulare
il problema, impostando una nuova contraddizione; in alternativa si può
osservare l’intera panoramica dei principi del TRIZ, a partire da quelli più
ricorrenti in assoluto o sulla riga del parametro da migliorare.
27
1.3.4 L’Analisi Substance-Field e le 76 Soluzioni Standard
Altshuller creò un linguaggio speciale per descrivere i sistemi ed i problemi
ingegneristici, nonché le loro soluzioni. Il linguaggio è l’Analisi SubstanceField. Ogni sistema, problema e la sua soluzione sono descritti da un modello
Substance-Field; il più semplice di questi modelli consiste di 3 elementi: 2
sostanze S1 ed S2, ed un campo F.
S1 è un prodotto, S2 uno strumento, F è il campo dell’azione di S2 su S1.
Il termine “sostanza” è usata nel suo significato più ampio: può essere qualsiasi
componente di un sistema ingegneristico, un sistema completo o qualsiasi
componente nell’ambiente di un sistema. Il termine “campo” indica la natura
dell’azione, ovvero il campo fisico di forze (meccanico, termico, elettrico,
ecc.).
Il modello in questione descrive soltanto una funzione dello strumento (S2),
sebbene esso possa avere funzioni diverse e molteplici. La modellazione divide
lo strumento S2 in funzioni separate e aiuta in uno studio migliore del sistema.
Ogni sistema più complesso è descritto da un certo numero dei più semplici
modelli Substance-Field e dalle loro combinazioni. I modelli Substance-Field
mostrano non solo le funzioni utili, ma anche quelle dannose. È così che lo
strumento S2 esercita la sua funzione sul prodotto S1, la quale può essere utile
o dannosa. Le Fig. 1.9, 1.10 e 1.11 rappresentano rispettivamente il modello
Substance-Field più semplice, un modello più articolato ed una legenda dei
comuni campi ed azioni.
Fig.1.9 schema di un semplice modello Substance-Field
28
Fig.1.10 possibile schema di un modello Substance-Field più articolato in un
problema che prevede l’utilizzo di soluzioni saline nella tintura dei tessuti[III]
Fig.1.11 comuni azioni e campi nella modellazione Substance-Field [IV]
29
Come ogni modello, il Substance-Field riflette in particolare il punto di vista
delle più importanti relazioni, proprietà ed interazioni nello studio di un
sistema, sacrificando le altre.
È ovvio che comunque, per i sistemi più articolati, si formerà un’ampia rete di
relazioni, seppur si guardi unicamente alle funzioni sostanziali del sistema
stesso.
Ci sono molti problemi che sono descritti dagli stessi tipi di modellazione
Substance-Field e le loro soluzioni sono state sottoposte ad uno studio: per ogni
tipo di modellazione verrà quindi suggerita la soluzione più appropriata. Le
Soluzioni Standard adottate a seguito della modellazione Substance-Field sono
76 e sono suddivise in cinque categorie:
¾ 13 soluzioni in grado di migliorare il sistema senza cambiamenti o con
trasformazioni marginali;
¾ 23 soluzioni capaci di migliorare il sistema trasformandolo;
¾ 6 soluzioni che indicano transizioni del sistema;
¾ 17 soluzioni che permettono di eliminare i problemi con la misura;
¾ 17 soluzioni concernenti in strategie per la semplificazione ed il
miglioramento del sistema.
Le Soluzioni Standard hanno il vantaggio notevole di non necessitare la
definizione di una contraddizione e che riflettono in maniera sostanziale le
Leggi dell’Evoluzione dei Sistemi Ingegneristici.
1.3.5 La scelta degli strumenti più opportuni nell’integrazione del TRIZ
con i sistemi CAD
Gli strumenti qui brevemente descritti non sono certo gli unici metodi esistenti
della teoria del TRIZ, come testimoniato dall’elenco fornito nella parte
introduttiva del paragrafo 1.3. Tuttavia sarebbe superfluo descrivere quelli
mancanti per la loro complessità, il loro alto grado di astrazione e di esperienza
richiesto per la il loro utilizzo, la loro impossibilità di utilizzo e di integrazione
negli stadi di sviluppo del prodotto dove si propone di introdurre soluzioni
innovative.
30
In base alle riflessioni appena fatte, le strade che si prospettano per prendere
ispirazione sono fondamentalmente due: la matrice delle contraddizioni con i
40 principi inventivi, la modellazione Substance-Field con le 76 Soluzioni
Standard.
Per quanto riguarda l’affidabilità delle soluzioni proposte, la comunità TRIZ
ritiene più affidabili le 76 Soluzioni Standard rispetto alla matrice delle
contraddizioni. Ma aldilà di questo aspetto, molti fattori giocano al contrario a
favore della matrice delle contraddizioni.
In primo luogo, la forma Substance-Field è una modellazione di tipo funzionale
che mal si adatta ad interagire con le features geometriche attualmente in uso
nei sistemi CAD: i parametri della matrice ed i principi innovativi in molti casi
si adattano ed interagiscono con una certa semplicità con le forme geometriche.
Oltretutto ”è noto che utili idee possono derivare dall’uso della matrice delle
contraddizioni, durante la fase del disegno concettuale, anche se meno
esperienza è stata fatta nel suo uso durante il processo di realizzazione concreta
del progetto. Una strada possibile sarebbe quella di implementare alcuni
principi inventivi (…) combinati con parametri di natura geometrica (…)
proprio durante il processo di realizzazione concreta del progetto.”[15]
Un’altra ragione strategica per cui scegliamo di sfruttare la matrice delle
contraddizioni è senza dubbio la sua maggiore semplicità. Già nel paragrafo
precedente la scelta del TRIZ di essere implementato nei sistemi CAD era
motivata dalla facilità con cui alcuni concetti della teoria di Altshuller possono
essere appresi anche da progettisti poco esperti. In coerenza con questa
motivazione la matrice delle contraddizioni, riempita dei principi inventivi, è
senza alcun dubbio la strada più semplice e rapida che ci permetta di
raggiungere il suggerimento di una soluzione. A tutti gli effetti, proprio per la
sua semplicità, la matrice risulta essere lo strumento di più ampia diffusione
anche per chi ha avuto solo una minima esposizione ed esperienza con il TRIZ.
Quindi la necessità manifestata più volte di realizzare uno strumento di facile
uso anche per utenti inesperti ci induce fortemente a rifarsi alla matrice delle
contraddizioni: questo non esclude che si possano effettuare ulteriori
31
semplificazioni rispetto all’applicazione tout court della matrice. Per fare
questo infatti basterebbe utilizzare parallelamente al software CAD un altro dei
molti software che suggeriscono i principi del TRIZ dopo la definizione di una
contraddizione dei parametri.
Il lavoro che sarà necessario effettuare consisterà quindi in:
¾ adottare se possibile forme ulteriormente semplificative della matrice
delle contraddizioni in relazione all’esigenza specifica di implementare
il TRIZ con i sistemi CAD;
¾ verificare che gli strumenti scelti siano sperimentalmente adatti alla
costruzione di una TRIZ feature;
¾ escogitare metodi di suggerimento delle soluzioni, ispirati ma
alternativi alla matrice delle contraddizioni;
¾ impostare e creare un’interfaccia adatta ai software CAD;
¾ ipotizzare metodologie alternative all’inserimento diretto dei parametri
confliggenti da parte dell’utente in base alle attuali funzionalità dei
sistemi CAD.
32
Capitolo 2 Sviluppo della base teorica, indagine sul funzionamento degli strumenti scelti
CAPITOLO 2 SVILUPPO DELLA BASE TEORICA,
INDAGINE SUL FUNZIONAMENTO DEGLI STRUMENTI
SCELTI
2.1 La matrice delle contraddizioni ridotta
Visto che il TRIZ prende in esame ogni campo dell’innovazione (anche
economia, sociologia, etc.) sarebbe pesante e inutile provare ad abbinare tout
court la teoria di Altshuller ad un programma di disegno assistito dal
calcolatore. La nostra attenzione sarà rivolta dunque a svolgere una
semplificazione della teoria, o meglio un suo adattamento alle nostre esigenze.
Visto che è stata ipotizzata la convenienza di utilizzare (per il nostro campo di
applicazione) la matrice delle contraddizioni, perché può risultare un buon
punto di partenza anche per coloro che non conoscono il TRIZ, bisogna
giudicare se è possibile semplificarla ulteriormente. In particolare dovrà essere
effettuata un’analisi su quali parametri e quali principi siano più attinenti
nell’ambito della progettazione con i sistemi CAD in particolare nel settore
delle costruzioni meccaniche.
2.1.1 Scelta dei parametri nella matrice delle contraddizioni ridotta
Viene effettuata adesso una divisione dei parametri della matrice delle
contraddizioni in base al giudizio che si dà riguardo la loro attinenza in un
ambiente di lavoro CAD.
Parametri giudicati di scarsa attinenza con la progettazione CAD
13 Stability of object’s compositions
15 Duration of action by a moving object
16 Duration of action by a moving object
18 Illumination intensity
19 Use of energy by a moving object
33
20 Use of energy by a moving object
21 Power
22 Loss of energy
23 Loss of substance
24 Loss of information
25 Loss of time
26 Quantity of substance
27 Reliability
28 Measurement accuracy
30 External harmful affects the object
31 Object-generated harmful factors
37 Difficulty of detecting and measuring
38 Extent of automation
39 Productivity
Parametri che verranno utilizzati
1 Weight of moving object
2 Weight of stationary object
3 Lenght of moving object
4 Lenght of stationary object
5 Area of moving object
6 Area of stationary object
7 Volume of moving object
8 Volume of stationary object
9 Speed
10 Force (intensity)
11 Stress or pressure
12 Shape
14 Strenght
17 Temperature
29 Manufacturing precision
32 Ease of manufacturing
33 Ease of operation
34 Ease of repair
35 Adaptability or versatility
36 Device complexity
2.1.2 Scelta dei principi inventivi nella matrice delle contraddizioni ridotta
Per aiutarci nella scelta dei principi da utilizzare e quelli da scartare, ci siamo
serviti della classificazione dei principi a cui si rimanda quando non si è in
grado di definire una contraddizione tecnica, ma soltanto una contraddizione
34
fisica, ovvero quando un parametro è in conflitto con se stesso. In sintesi per
ogni tipo di contraddizione fisica che si può identificare (Separation in Space,
Separation in Time, Separation on Condition) vengono elencati quali sono i
principi più ricorrenti per risolvere la contraddizione stessa. Alcuni principi
compaiono in più di una contraddizione, altri in nessuna. I principi più adatti a
risolvere le contraddizioni di spazio saranno sicuramente utilizzati nella
matrice delle contraddizioni ridotta, per gli altri sarà opportuno fare una
valutazione sulla loro possibile utilizzazione. Lo schema delle contraddizioni
fisiche è mostrato in Tab.2.1.
Physical Contradictions
Separation in space
Separation in time
Separation on condition
1 Segmentation
2 Taking out
3 Local quality
17 Another dimension
15 Dynamics
10 Preliminary action
19 Periodic action
11 Beforehand cushioning
16 Partial or excessive
13 The other way round
actions
14 Spheroidality 21 Skipping
curvature
7 Nested doll
26 Copying
30 Flexible shells and thin
18 Mechanical vibration
films
4 Asimmetry
37 Thermal expansion
34 Discarding and
24 Intermediary
recovering
9 Preliminary anti-action
20 Continuity of useful
action
35 Parameter changes
32 Colour changes
36 Phase transitions
31 Porous materials
38 Strong oxidants
39 Inert atmosphere
28 Mechanics
substitution/ Another
Sense
29 Pneumatics and
hydraulics
Tab.2.1 tipi di separazione attinenti ai principi inventivi nell’ambito delle
contraddizioni fisiche
Di quelli inseriti nel gruppo Separation in Time sono stati scartati tutti eccetto
copying (inserita anche in Seperation in Space) e dynamics, ovvero:
9 Preliminary anti-action
10 Preliminary action
11 Beforehand cushioning
35
16 Partial or excessive actions
18 Mechanical vibration
19 Periodic action
20 Continuity of useful action
21 Skipping
34 Discarding and recovering
37 Thermal expansion;
Di quelli inseriti nel gruppo Separation on Condition sono stati scartati tutti
eccetto Mechanics substitution / Another sense, Porous materials e Parameter
changes, ovvero:
29 Pneumatics and hydraulics
32 Colour changes
36 Phase transitions
38 Strong oxidants
39 Inert Atmosphere;
Si veda dunque quali sono i principi che non compaiono in nessuna delle tre
Separations. Si è ritenuto mantenere nella nostra matrice i principi Merging,
Self-service, Cheap short-living objects, Homogeneity, Composite materials e
quindi sono stati scartati:
6 Universality
8 Anti-weight
12 Equipotentiality
22 Blessing in disguise
23 Feedback
Possono essere elencati quindi i principi che sono stati valutati applicabili nel
campo della progettazione meccanica, corredati di motivazioni o implicazioni
che ne permettano una loro fruibilità in un ambiente CAD (Tab.2.2):
N°
1
Principio
Soluzioni suggeribili o applicabili in un CAD 3D
Segmentation
Suddividere una parte esistente in più sottoparti oppure
sostituire una feature, una parte o un assieme con un array
equivalente. Rendere più facilmente montabile/smontabile un
componente da un assieme.
36
2
Taking-out
3
Local quality
4
Asymmetry
5
Merging
7
"Nested doll"
The other way
round
Spheroidality curvature
13
14
Se una feature o parte di un sistema svolge più funzioni, di
alcune in conflitto, suggerire di isolare una funzione negativa
oppure trasferire all’esterno la/le funzione/funzioni utile/utili.
Assegnare a zone limitate del sistema funzioni e/o proprietà
non estensibili a tutto il sistema
Creare asimmetrie globali o locali in presenza di assi o piani di
simmetria
Accorpare in un unico componente le funzioni svolte da più
componenti del sistema
Annidare due feature e/o due componenti l’uno dentro l’altro
Invertire il ruolo, le proprietà o le caratteristiche di uno o più
componenti
Aumentare la curvatura locale o globale del sistema
15
Dynamics
Aumentare i gradi di libertà interni del sistema o introdurre
elementi flessibili
17
Another
dimension
Modificare la topologia del sistema
24
Intermediary
Inserire fra due parti che interagiscono funzionalmente,
generando effetti negativi su una o entrambe, un elemento
intermedio
25
Self-service
26
Copying
Suggerire come un meccanismo possa svolgere
autonomamente una funzione
Creare la copia di un oggetto o di una funzione che possa
garantire una maggiore economicità o semplicità d’uso
Cheap shortliving objects
Mechanics
substitution/
Another sense
Cambiare le modalità di interazione tra oggetti interagenti
oppure modificare il fenomeno fisico alla base del
funzionamento del sistema
30
Flexible shells
and thin films
Passare da geometrie piene a strutture scatolate; rivestire gli
oggetti
31
Porous materials
Rendere i pezzi “porosi” o utilizzare materiali porosi; introdurre
all’interno dei pori sostanze che abbiano particolari funzionalità
33
Homogeneity
27
28
35
40
Parameter
changes
Composite
materials
Inserire oggetti economici di breve durata
Creare pezzi dello stesso materiale di quello vicino o
compatibile
Cambiare, anche drasticamente, uno o più parametri
caratterizzanti il sistema
Passare da un componente di un unico materiale ad uno con
più materiali, per sfruttare al meglio le loro caratteristiche
Tab.2.2 Attinenza dei principi inventivi del TRIZ con la progettazione in
ambiente CAD
37
2.1.3 Costruzione della matrice delle contraddizioni ridotta
Per costruire la matrice ridotta basterà:
1. eliminare le righe corrispettive ai parametri scartati, che rappresentano
il parametro da migliorare nella contraddizione;
2. eliminare
le
colonne
corrispettive
ai
parametri
scartati,
che
rappresentano il parametro che può peggiorare nella contraddizione;
3. eliminare dalle celle i numeri corrispondenti ai principi inventivi
scartati.
Il risultato di questo procedimento è la matrice esposta in Fig.2.1, su cui
imposteremo il nostro studio.
Ovviamente, in maniera del tutto analoga alla matrice completa originaria,
sulla prima colonna stanno i numeri dei parametri da migliorare; sulla prima
riga si trovano gli stessi parametri, ma da prendere in considerazione qualora
essi rischino di peggiorare; nelle celle si trovano i principi inventivi che con
maggiore probabilità possono risolvere la contraddizione.
Dovrà essere valutata quindi la reale efficacia della matrice delle
contraddizioni ridotta, la quale dovrà essere obbligatoriamente sperimentata
con vari esempi.
La sperimentazione avverrà provando a vedere se il suo utilizzo su invenzioni
ed innovazioni già esistenti avrebbe portato alle stesse soluzioni o a soluzioni
analoghe. Questo esercizio avverrà su recenti innovazioni e su vari costruzioni
e componenti meccanici.
La prima conclusione di questa sperimentazione sarà valutare o meno se la
strada intrapresa può portare ai risultati prefissi.
38
Fig.2.1 Riproduzione della matrice delle contraddizioni ridotta
2.2 Validazione della matrice ridotta su recenti innovazioni
Vogliamo quindi valutare attraverso qualche esempio che riporta interessanti
innovazioni, nonché qualche soluzione bizzarra, se un’analisi effettuata con la
teoria del TRIZ avrebbe portato ai risultati messi a segno e qui esposti. In
39
particolare vogliamo valutare l’efficacia dei parametri e dei principi
“superstiti” in quella che abbiamo chiamato matrice delle contraddizioni
ridotta.
2.2.1 Scarpe da tennis estensibili [23] (fig.2.2)
Fig.2.2 Scarpe da tennis
estensibili
I genitori spesso si trovano di
fronte al seguente problema:
le scarpe acquistate per il
proprio bambino diventano
troppo piccole per lui/lei
nell’arco di un periodo limitato (un mese o giù di lì). È quindi necessario
acquistare o un numero ampio di scarpe di varie misure o scarpe troppo grandi
per limitare le taglie di scarpe comprate. Perché le scarpe da tennis non
possono crescere insieme ai piedi del bambino?
Questo è il problema che è stato formulato dagli specialisti della compagnia
tedesca K2. Il risultato è stato aver sviluppato le scarpe da tennis estensibili.
In pratica il principio della dinamizzazione è stato usato nello sviluppo di
queste scarpe chiamate “Max Worm”. La parte centrale delle scarpe da tennis è
stata fatta ad onde e si può estendere come una fisarmonica. Le onde sono
tenute in una certa posizione tramite i mezzi di una speciale tenuta. La forma
delle scarpe dinamizzate è molto semplice da cambiare. Basta premere il
bottone sul tacco per rilasciare le onde ed estendere le scarpe in base alle
dimensioni del piede. Lasciando il bottone si fissano le onde in una nuova
posizione. È stato una vero successo che la compagnia ha messo a segno,
sviluppando scarpe molto comode che soddisfacevano tutti i requisiti
ortopedici.
40
Analisi del TRIZ:
Parametro che si vuole migliorare: adattabilità (ovvero adattare la lunghezza
della scarpa a quella del piede del bambino)
Parametri che possono peggiorare:
1. forma (non va variata la forma classica della scarpa)
2. facilità di operazione (non deve risultare complicato infilarsi le scarpe)
Principi che sono stati utilizzati: dinamizzazione (è evidente), segmentazione
(la parte centrale della scarpa è stata divisa in onde)
Principi suggeriti dalla prima contraddizione: segmentazione, dinamizzazione
Principi
suggeriti
dalla
seconda
contraddizione:
segmentazione,
dinamizzazione
Esito: ottimo
2.2.2 Toyota “Goccia di Mercurio”[23] (fig.2.3)
Fig.2.3. Toyota “Goccia di Mercurio”
Quali sono i principali requisiti di una city car?
Primo, una dimensione ridotta, secondo la sua
manovrabilità. Il concetto alla base della PM
della Toyota idealmente unisce questi due
requisiti. È l’incarnazione concettuale del
trasporto cittadino del futuro. Una futuristica
capsula trasparente montata sulle ruote è il sogno che di un abitante di una
città. Un guidatore che è anche un passeggero sta comodamente dentro la
vettura e la guida tramite un congegno simile al joystick di un computer. Egli
ha a disposizione tutto l’equipaggiamento necessario, incluso un navigatore ed
un telefono cellulare a sua disposizione.
La vettura ha caratteristiche tecnologiche uniche. Per esempio è equipaggiata
con ruote senza mozzo, che sono ruotate da motori indipendenti.
41
Ma la principale peculiarità della macchina è che la sua costruzione è
dinamizzata. A seconda della volontà del guidatore la cabina può essere
posizionata convenientemente. Quando è alzata al massimo è comodo entrare
ed uscire dalla macchina. Quando la cabina è completamente abbassata si può
guidare in un’autostrada. La macchina ha un’eccellente controllabilità, perché
sia le ruote anteriori che quelle posteriori possono girare. Girando in verso
opposto le ruote anteriori e posteriori è possibile effettuare sul posto la svolta a
U.
Analisi del TRIZ:
In questo caso il sistema complessivo è assai più complicato rispetto a pezzi
singoli o a assemblati con pochi componenti.
Analizziamo separatamente il concetto innovativo sulla cabina e quello sulle
ruote. Ovunque è stata effettuata una dinamizzazione spinta, ma possono essere
individuati altri principi del TRIZ impiegati.
Cabina
Parametro che si vuole migliorare: lunghezza di un oggetto stazionario (in
modo che la vettura risulti piccola e facile da parcheggiare)
Parametro che può peggiorare: facilità di operazione (l’abitacolo deve essere
comunque contenere uno sportello per montare e scendere)
Principio che è stato utilizzato: muovi verso un’altra dimensione (si sfrutta la
possibilità di movimentazione dall’alto verso il basso dello sportello e su un
lato normalmente non usato per questa operazione)
Principi suggeriti dalla contraddizione: self-service, qualità locale
Esito: negativo
Ruote
Parametro che si vuole migliorare: facilità di operazione (ovvero la
manovrabilità della vettura)
Parametri che possono peggiorare:
42
volume di un oggetto mobile (non vogliamo modificare lo spazio
adibito per gli organi di sterzo e conseguentemente le dimensioni
stabilite per la vettura);
complessità (non devono essere introdotti meccanismi supplementari
per migliorare la manovrabilità)
Principi che sono stati utilizzati: dinamizzazione (tutte le ruote possono girare),
segmentazione (per quanto riguarda la motorizzazione delle ruote del veicolo,
senza far ricorso ad alberi, mozzi, etc.)
Principi suggeriti dalla prima contraddizione: segmentazione, dinamizzazione,
cambia parametri
Principi suggeriti dalla seconda contraddizione: muovi verso un’altra
dimensione, copia
Esito: positivo
2.2.3 Stampante ad anello[23] (fig.2.4)
Fig.2.4 stampante ad anello
L’evoluzione
elettronici
è
di
molti
strumenti
caratterizzata
dalla
seguente contraddizione:
•
le dimensioni dei microchip
sono
sempre
più
piccole,
consentendo di realizzare strumenti elettronici molto compatti;
•
ad ogni modo, i requisiti del supersistema spesso limitano la
miniaturizzazione degli strumenti elettronici.
Per esempio la dimensione di una tastiera è ottimizzata in base alla dimensione
di ogni singolo tasto, che dipendono dalle caratteristiche antropometriche della
mano. Riducendo le dimensioni della tastiera verrebbe ridotta in modo
sensibile anche la comodità d’uso.
43
La riduzione delle dimensioni di una comune stampante a getto d’inchiostro è
limitata dalla larghezza standard del formato più comune di carta A4 (210
mm). Sembrerebbe impossibile dunque poter realizzare una stampante che
potesse essere più piccola di un foglio di carta. La testa stampante del prodotto
realizzato con gli sforzi congiunti degli ingegneri dell’Università di Seul e
degli specialisti della Samsung, non si muove linearmente come le comuni
stampanti a getto d’inchiostro, ma lungo una circonferenza. La stampante
stessa è un anello attraverso il quale passa un foglio di carta arrotolato.
Grazie a tale configurazione la nuova stampante è quasi tre volte più piccola
rispetto alle sue comuni concorrenti basate sul vecchio schema. La stampante
ad anello ha ottenuto una delle medaglie d’oro alla competizione per progettisti
IDEA.
Analisi del TRIZ:
Parametro che si vuole migliorare: volume di un oggetto stazionario (lo spazio
occupato dalla stampante)
Parametro che può peggiorare: lunghezza di un oggetto mobile (ovvero non
essere costretti a stampare fogli di dimensioni più piccole rispetto a quelle
standard)
Principio che è stato utilizzato: curvatura (è evidente)
Principi suggeriti dalla contraddizione: curvatura
Esito: ottimo
2.2.4 Padella asimmetrica[23] (fig.2.5)
Fig.2.5 dalle padelle
tradizionali alla
padella asimmetrica
La padella ha una
struttura
assai
semplice, con un fondo costituito da un disco metallico e un bordo anulare.
44
Basta aggiungere un manico ed un coperchio. La sua forma è rimasta invariata
sin dai primi tempi, tranne qualche insignificante dettaglio. Fino ad oggi la
padella è stata migliorata per quanto concerne i materiali (padelle antiaderenti)
oppure per la forma del manico o del coperchio se c’è.
Ciò nonostante il metodo di cottura della padella ha attratto l’attenzione di
qualche inventore.
Durante la frittura le cotolette devono essere soventemente girate volta volta e
per far ciò viene sfruttato il bordo della padella stessa. Gli inventori hanno
rimpiazzato la forma conica del bordo convenzionalmente usata con una forma
torica. Questo basta per spingere la cotoletta sul bordo e questa si girerà
seguendo le leggi geometriche.
Ma qui nasce una contraddizione: è semplice girare qualcosa su una siffatta
padella, ma risulta molto più complicato estrarre ciò a causa della forma del
bordo.
La contraddizione può essere risolta nello spazio. A questo scopo il bordo è
realizzato in maniera tradizionale (conico) su un lato della padella e torico
sull’altro.
Analisi del TRIZ:
Il problema in questione è un po’ particolare, poiché c’è una contraddizione tra
due forme, l’una torica (buona per girare la frittura) e l’altra conica (buona per
estrarre la frittura). Evidentemente non possiamo impostare una contraddizione
tra un parametro e se stesso. Ricorreremo quindi ad elencare quei principi atti a
risolvere problemi di separazione nello spazio:
segmentazione, estrazione, qualità locale, muovi verso un’altra dimensione,
inversione, curvatura, matrioska, superfici flessibili e sottili rivestimenti,
asimmetria, intermediario, copia
Principi che sono stati utilizzati: asimmetria (zona torica e zona conica), qualità
locale (parte ottimizzata per girare la frittura e parte ottimizzata per la sua
estrazione), estrazione (viene estratta su entrambi i lati la funzione dannosa,
ottimizzandoli per quella fruttuosa)
Esito: sostanzialmente positivo
45
2.2.5 Guanto Magico[24] (fig.2.6)
Fig.2.6 Guanto Magico
Chi, normalmente, si occupa delle pulizie della casa, sa perfettamente che
esistono dei limiti alle comuni pezze usate per tale scopo. Infatti, non sempre è
possibile utilizzarle al meglio, capita spesso di perderne la presa mentre
puliamo, oppure, per proteggerci le mani, vorremmo poterle usare indossando
dei guanti in gomma, ma tale soluzione complica ancora di più le operazioni di
pulizia. Per adoperare al meglio la comune pezza in materiale spugnoso,
dovremmo in teoria, con l’ausilio delle sole mani, mantenerla perfettamente
tesa e aderente al palmo, cosa attualmente impossibile senza questo innovativo
accessorio. Per risolvere definitivamente questi fastidiosi problemi, è stato
progettato e successivamente brevettato, il "Guanto Magico" o "Guanto
Fusion". I vantaggi che derivano dalla presente invenzione consistono
essenzialmente nel miglior utilizzo della comune pezza che, essendo solidale al
guanto in gomma, viene mantenuta tesa e aderente al palmo della mano,
permettendo così a chi la usa, di pulire nel migliore dei modi, tutte le superfici
lavabili della casa, anche quelle fortemente abrasive o posizionate in luoghi
difficilmente raggiungibili. Tutto questo grazie al fatto che, la mano inserita
all’interno del guanto, permette di mantenere la pezza sempre tesa, facendola
adattare perfettamente alle curvature di qualsiasi superficie senza perderne mai
la presa. Finito il lavoro basterà ripiegare i quattro lembi all’interno del palmo
della mano e semplicemente stringere il pugno per strizzarla. Lo speciale
accessorio per le pulizie domestiche poi si può riporre agevolmente in qualsiasi
luogo idoneo della casa, o inserirlo all’interno di vari contenitori, in virtù del
fatto che, grazie alla sua speciale struttura flessibile, è possibile ripiegarlo
riducendone considerevolmente l’ingombro. Inoltre durante le pulizie, protegge
46
efficacemente la mano da eventuali agenti chimici pericolosi come acidi,
detersivi o sostanze nocive di qualsiasi tipo.
Analisi del TRIZ:
Parametro che si vuole migliorare: area di un oggetto mobile (vogliamo che la
superficie del panno atta a svolgere le pulizie sia sempre la maggiore possibile)
Parametro che può peggiorare: forma (ovvero non si deve essere costretti a
modificare la forma dell’impugnatura rispetto a quella del guanto)
Principio che è stato utilizzato: combina (ho unito il panno e il guanto)
Principi suggeriti dalla contraddizione: asimmetria, combina
Esito: positivo
2.2.6 La Lavatrice Lava Persone[24] (fig.2.7)
Fig.2.7 Lavatrice Lava Persone
Quanti di noi sotto la doccia, abbiamo pensato almeno
una volta a come sarebbe bello avere un accessorio che
facesse tutto da solo, lavandoci perfettamente senza che
noi muovessimo un solo dito. Grazie infatti a questo
avveniristico brevetto, d’ora in avanti potremo farci la doccia senza più
preoccuparci di chi ci laverà la schiena e tutte quelle parti del corpo
difficilmente raggiungibili senza più il bisogno di avere a portata di mano
spugne, spazzole per la schiena e altri accessori simili, perché la speciale
lavatrice provvederà a fare tutto da sola senza il minimo sforzo da parte nostra.
Il sistema è semplice e geniale allo stesso tempo, utilizza infatti delle spazzole
ruotanti munite di lunghe setole spugnose simili a quelle degli auto lavaggi,
che ruotando a bassa velocità su se stesse, e tutte insieme sull’asse centrale
della speciale lavatrice, puliscono in maniera veloce e impeccabile la persona
che se ne serve! La speciale lavatrice è molto comoda anche per gli anziani e i
47
portatori di handicap, che come sappiamo hanno seri problemi nelle normali
funzioni motorie impedendogli conseguentemente di prendersi adeguatamente
cura del proprio corpo. Il geniale accessorio è stabilmente collegato alla rete
idrica e dispone di uno scarico per le acque reflue come le comuni docce, è
facile da istallare e trasportare da un luogo all’altro, mentre le eventuali
aziende che intendessero costruirlo, potranno comodamente farlo grazie
all’estrema semplicità costruttiva del progetto.
Analisi del TRIZ:
Parametro che si vuole migliorare: area di un oggetto stazionario (vogliamo
che la superficie della schiena investita dal getto di acqua e sapone sia
maggiore)
Parametro che può peggiorare: complessità (ovvero non si deve ricorrere a getti
multipli della doccia, ovvero a particolari spugne con le quali favorire la
pulizia della schiena)
Principi che sono stati utilizzati: segmentazione (delle spazzole che sono
associate a microgetti), inversione (la persona sta ferma e si muove la fonte del
getto d’acqua), curvatura (il getto d’acqua di forma tradizionalmente rettilinea
viene curvato)
Principi suggeriti dalla contraddizione: segmentazione
Esito: parzialmente positivo
2.2.7 Occhiali curvati[23] (fig.2.8)
Fig.2.8 occhiali curvati
Gli specialisti degli occhi ci raccomandano di
leggere seduti ad un tavolo ed avere un certo
angolo di inclinazione della vista rispetto al libro ed una certa distanza dalla
pagina. Ci sono anche persone che leggono così correttamente, ma molti di noi
preferiscono leggere seduti comodamente in poltrona o sul divano. Allo stesso
48
tempo ci piacerebbe salvaguardare la nostra vista, specialmente se i nostri
occhi sono sforzati come risultato di questo metodo di lettura.
A questo scopo sono stati inventati gli occhiali curvati. Essi impiegano il
principio del periscopio. Puoi rilassare il collo e guardare il soffitto e gli
occhiali curvati fanno tutto al posto tuo; cambieranno l’inclinazione della vista,
così da permetterti di leggere la pagina. Lo stesso principio può essere usato
per guardare la televisione in ogni posizione, anche quando il televisore è alle
tue spalle.
Analisi del TRIZ:
Facciamo un’analisi a livello concettuale, poi sul funzionamento specifico
degli occhiali curvati.
A livello concettuale
Parametro che si vuole migliorare: lunghezza di un oggetto stazionario (ossia si
vuole permettere al lettore di trasformare l’angolo e la distanza ideali di
lettura);
Parametro che può peggiorare: complessità (ossia non vogliamo ricorrere
all’utilizzo di un tavolo o ad uno scomodo leggio posto sulle ginocchia);
Principio che è stato utilizzato: intermediario (ovvero gli occhiali stessi, così
come questo principio avrebbe potuto suggerirci l’uso del leggio in presenza
del tavolo)
Principi suggeriti dalla contraddizione: segmentazione, copia
Esito: negativo
A livello degli occhiali
Parametro che si vuole migliorare: area di un oggetto stazionario (la superficie
degli occhi che riesce a proiettarsi sul libro senza piegare la testa);
Parametro che può peggiorare: complessità (ossia non vogliamo ricorrere
all’utilizzo di lenti, specchi o riflessione di immagini);
Principi che sono stati utilizzati: inversione (muovere le lenti anziché la testa e
gli occhi), curvatura (evidente)
49
Esito: negativo
2.2.8 Contenitore smontabile per la spazzatura[23] (fig.2.9)
Fig.2.9 contenitore smontabile per la
spazzatura
L’uomo che per primo ha usato i sacchi di
plastica per la spazzatura merita di essere
ricordato in eterno dalle future generazioni. Il
disgustoso
processo
di
maneggiare
la
spazzatura è diventato quasi sterile. Ad ogni modo, l’uso dei sacchi e
unitamente ai secchi per la spazzatura, necessita dei miglioramenti. Non
sempre è semplice estrarre un sacco pieno di spazzatura da un contenitore. Il
sacco rimane incastrato e si può rompere.
Lo studente americano Tony Jarecki, che ha partecipato ad un concorso di
giovani inventori in America, ha inventato un contenitore smontabile. Il
contenitore è diviso verticalmente in due metà connesse tramite ganci a scatto.
I ganci si aprono quando è necessario, le metà si separano e il sacco viene
estratto con facilità.
Analisi del TRIZ:
Parametro che si vuole migliorare: volume di un oggetto stazionario (voglio
poter riempire completamente il sacco)
Parametro che può peggiorare: facilità di operazione (non devono sussistere
problematiche nell’estrazione del sacchetto)
Principi che sono stati utilizzati: dinamizzazione (aggiunta di un gradi di libertà
al contenitore), inversione (muovo inizialmente una porzione del contenitore
anziché il sacco)
Principi suggeriti dalla contraddizione: nessuno
Esito: negativo
50
2.2.9 Tastiera flessibile (fig.2.10)
Fig.2.10 tastiera flessibile[V]
Sono veramente numerosi i motivi per
i quali poter scegliere una tastiera
flessibile,
anziché
una
portatile
tradizionale. L’innovazione che qui è
mostrata ha una enorme gamma di vantaggi: occupa molto meno spazio per il
trasporto, è resistente all’acqua, è necessaria una pressione minima dei tasti per
poterla “mettere in azione”, può essere usata anche dove non si hanno superfici
piane di appoggio limitate. Quindi ogni ambiente è buono per poter usare
questo tipo di strumento.
Analisi del TRIZ:
Parametro che si vuole migliorare: area di un oggetto stazionario (voglio
diminuire l’ingombro della tastiera)
Parametro che può peggiorare: facilità di operazione (deve essere garantita la
misura ad hoc dei pulsanti e il loro numero)
Principio che è stato utilizzato: cambia parametri (da rigido a flessibile)
Principi suggeriti dalla contraddizione: asimmetria
Esito: negativo
2.2.10 Carrello per la spesa a sei ruote[25] (fig.2.11)
Con questo carrello si potrà smettere di avanzare faticosamente sui gradini dei
marciapiedi e per le scale come con le antiquate e pesanti borse per la spesa.
Questo nuovo trolley per la spesa ha un ingegnoso modello articolato che
51
semplicemente scivola sopra qualsiasi gradino.
È un oggetto leggero, di appena 2,1 kg, che ha
tasche esterne per riviste, per il maglione, etc.
ed uno strap per la borsa. Ovviamente è ideale
per le persone anziane.
Analisi del TRIZ:
Parametro che si vuole migliorare: facilità di
operazione (il carrello deve essere facilmente
trasportato per le scale a differenza dei carrelli
tradizionali)
Parametro che può peggiorare: peso di un
oggetto stazionario (ovviamente non deve
Fig.2.11 carrello della
venir meno la quantità di merce trasportabile
spesa a 6 ruote
in una sola volta)
Principi
che
sono
stati
utilizzati:
segmentazione (da 2 a 6 ruote), dinamizzazione(1 gdl in più)
Principi suggeriti dalla contraddizione: segmentazione, inversione, self-service
Esito: positivo
2.2.11 Stringere pezzi di forma complessa[26] (fig.2.12)
Fig.2.12 morsa per stringere pezzi di forma
complessa
Per stringere pezzi di forma complessa, le ganasce
di
una
morsa
necessitano
una
forma
corrispondente. Ad ogni modo è assai costoso costruire un unico utensile per
ogni pezzo. Questo problema può essere risolto piazzando dei cilindretti rigidi
intorno al pezzo. I cilindri possono muoversi orizzontalmente per adattarsi alla
forma necessaria.
52
Analisi del TRIZ:
Parametri che si vogliono migliorare: adattabilità (la morsa deve adattarsi alla
forma del pezzo), forma
Parametro che può peggiorare: facilità di fabbricazione (non possono create per
la morsa tutte le forme possibili)
Principi che sono stati utilizzati: segmentazione (con l’utilizzo dei cilindri),
intermediario (il contatto non avviene direttamente con le superfici della morsa
tradizionale), curvatura (contatto con corpi curvi anziché piani), sostituzione
meccanica
Principi suggeriti dalla prima contraddizione: segmentazione, inversione,
materiali porosi
Principi suggeriti dalla seconda contraddizione: segmentazione, sostituzione
meccanica, muovi verso un’altra dimensione
Esito: positivo
2.2.12 Carte magnetiche[VI] (fig.2.13)
Fig.2.13 carte magnetiche
Il gioco con le carte magnetiche
è perfetto per essere utilizzato
all’aperto, anche il giorno più
ventoso.
Queste
carte
si
attaccano al tavolo da gioco, ma
non l’una con l’altra, ed è garantito che non volino via. Queste carte hanno una
sottile lamina metallica nel mezzo al rivestimento plastico sulla faccia interiore
e posteriore. Il tavolo da gioco è fatto con un magnete sottostante la superficie.
Anche se si è nel bel mezzo di un viaggio il gioco può continuare anche nei
percorsi più accidentati.
53
Analisi del TRIZ:
Parametro che si vuole migliorare: adattabilità (si vuole giocare a carte
all’aperto, anche in presenza di vento, oppure durante un viaggio)
Parametro che può peggiorare: complessità (non si vuole far ricorso a
fermacarte o box per tenere le carte)
Principio che è stato utilizzato: sostituzione meccanica (introduzione di un
campo magnetico)
Principi suggeriti dalla contraddizione: sostituzione meccanica, dinamizzazione
Esito: positivo
2.3 Validazione della matrice ridotta su costruzioni meccaniche
Con la stessa filosofia e la stessa modalità dell’analisi precedente, andiamo a
valutare l’efficacia del TRIZ ed in particolare della matrice ridotta nel campo
delle costruzioni meccaniche, affrontando anche esempi di particolari il cui
utilizzo è assodato, ma che comunque rappresenta una innovazione rispetto al
prodotto precedentemente utilizzato per svolgere un tale operazione/funzione.
Ovviamente tenendo fermo l’obiettivo di dare uno strumento ai disegnatori per
migliorare in termini evolutivi i propri progetti, questo tipo di analisi sulle
costruzioni meccaniche risulta un test fondamentale per la matrice delle
contraddizioni.
2.3.1 Boccole di materiale composito[27] (fig.2.14)
Fig.2.14 Boccole autolubrificanti di materiale
composito
Le boccole di materiale composito sono
cuscinetti radenti destinati al funzionamento a
secco in sistemi caricati radialmente, hanno un
54
ingombro ridotto in senso radiale e consentono movimenti di oscillazione o
rotazione. Sono idonei per condizioni in cui si desidera operare senza
manutenzione o si ha carenza di lubrificante. Sono di regola disponibili in due
esecuzioni che differiscono per la composizione dello strato di strisciamento.
Analisi del TRIZ
Dando per scontata la presenza e l’utilizzo di lubrificante vogliamo ridurre
l’ingombro di una boccola per un albero rotante ad alta velocità: in particolare
vogliamo ridurre il diametro esterno della boccola, quindi la lunghezza di un
oggetto fisso. A partire da una boccola tradizionale per garantire ancora
un’efficace lubrificazione potrebbe complicarsi la sua facilità di impiego
nell’invio del lubrificante.
Parametro da migliorare: lunghezza di un oggetto stazionario
Parametro che può peggiorare: facilità di operazione (non ci deve essere la
necessità di ingrassare artificialmente)
Principi utilizzati: materiali compositi, self-service
Principi suggeriti: estrazione, self-service
Esito: positivo
2.3.2 Cuscinetti radiali a due corone di sfere[27] (fig.2.15)
I cuscinetti radiali a due corone di sfere corrispondono a
quelli ad una corona, sono dotati di gole profonde e
presentano un elevato grado di osculazione tra sfere e
piste. Pertanto sono in grado di reggere carichi assiali nei
due sensi in aggiunta ai carichi radiali.
I cuscinetti radiali a due corone di sfere sono
particolarmente indicati per le applicazioni in cui la
capacità di carico dei tipi ad una corona è inadeguata. A
parità di diametro esterno e di foro, i cuscinetti radiali a
55
due corone di sfere sono un po' più grandi dei tipi ad una corona, ma hanno una
capacità di carico notevolmente superiore.
Analisi del TRIZ
Se partiamo da un cuscinetto radiale ad una sola corona di sfere, questo ci dà
una capacità di carico insufficiente; in termini TRIZ vorremmo migliorare la
sua resistenza oppure decrementare la pressione tra le varie parti. Per
migliorare questo suo parametro dovrebbero essere aumentate le sue
dimensioni caratteristiche (spessore degli anelli, diametro delle sfere…).
Parametro da migliorare: resistenza
Parametro che può peggiorare: lunghezza di un oggetto mobile
Principi utilizzati: segmentazione, muovi verso un’altra dimensione
Principi suggeriti: segmentazione, dinamizzazione, cambia parametri
Esito: positivo
2.3.3 Cuscinetti orientabili a sfere[27] (fig.2.16)
Il cuscinetto orientabile a sfere ha due corone di sfere e
un
unica
pista
sferica
sull'anello
esterno.
Di
conseguenza il cuscinetto è orientabile ed insensibile ai
disallineamenti
angolari
all'alloggiamento.
E'
dell’albero
particolarmente
rispetto
adatto
alle
applicazioni in cui si prevedono notevoli inflessioni
dell'albero o errori di allineamento. Inoltre il cuscinetto
orientabile a sfere, tra tutti i cuscinetti volventi, è
quello con il minor attrito, questo gli consente di
operare senza scaldarsi anche a velocità elevate.
56
Analisi del TRIZ
Se partiamo dal cuscinetto precedente e vogliamo migliorare la sua versatilità
nell’adattarsi a disallineamenti angolari, dovremmo andare ad agire sulle
tolleranze della cassa e nel montaggio, oppure ricorrere all’utilizzo di spine o
giunti.
Parametro da migliorare: adattabilità
Parametro che può peggiorare: precisione di fabbricazione, complessità
Principio utilizzato: dinamizzazione
Principi suggeriti: sostituzione meccanica, dinamizzazione
Esito: positivo
2.3.4 Giunto Giubo (fig.2.17)
Fig.2.17 giunto Giubo[35]
Il giunto Giubo è costituito da un corpo
poligonale in gomma di 6 o 8 lati, con fori
rinforzati con bussole metalliche in corrispondenza dei piani di unione dei tratti
rettilinei. Al posto delle flange si hanno due crociere dotate di 3 o 4 bracci. Ai
fori fanno capo colonnette fissate alternativamente all’una o all’altra crociera.
Come ogni giunto flessibile, il Giubo riesce a collegare due alberi, assorbendo
gli errori angolari e di sghembatura senza introdurre coazioni significative su
alberi e cuscinetti.
Voglio riuscire a trasmettere il moto tra due alberi tra loro sghembi e con
angolo relativo variabile entro una certa tolleranza. Per aumentare il grado di
tolleranza, continuando ad usare giunti rigidi, dovrei far ricorso ad un sistema
57
con più gradi di libertà (e quindi più complesso, per l’impiego di cerniere
sferiche o un numero maggiore di giunti) per non introdurre coazioni
significative su alberi e cuscinetti.
Analisi del TRIZ:
Parametro da migliorare: adattabilità
Parametro che può peggiorare: complessità
Principi utilizzati: dinamizzazione, sostituzione meccanica
Principi suggeriti: dinamizzazione, sostituzione meccanica
Esito: positivo
2.3.5 Cinghie poly-v (fig.2.18)
Fig.2.18
superfici di
contatto per
cinghie piatte,
trapezie e polyv[VIII]
Le cinghie polyv
hanno
una
struttura simile alle cinghie piane, salvo che sono nervate da un lato con rilievi
a sezione triangolare destinati ad inserirsi nelle gole della stessa forma ricavate
nelle pulegge. Hanno in comune con le cinghie piane una grande flessibilità e
leggerezza per cui come quelle si avvolgono su pulegge di diametro piccolo e
soprattutto sopportano grandi velocità lineari. Hanno in comune invece con le
cinghie trapezoidali l’aumento virtuale del coefficiente di attrito e di
conseguenza richiedono un precarico moderato pari a circa 1,5-2 volte la forza
periferica utile. Lavorano con allungamenti circa dell’1%.
58
Analisi del TRIZ
Se si parte dalle cinghie piane
Parametro da migliorare: forza (voglio incrementare l’attrito)
Parametro che può peggiorare: lunghezza di un oggetto mobile (non voglio
aumentare lo spessore delle pulegge, ovvero la larghezza della cinghia)
Principi utilizzati: muovi verso un’altra dimensione, asimmetria
Principi suggeriti: muovi verso un’altra dimensione
Esito: positivo
2.3.6 Ruotismi epicicloidali (fig.2.19)
Fig.2.19 ruotismo epicicloidale[IX]
I
ruotismi
epicicloidali
sono
caratterizzati
dall’avere delle ruote mobili rispetto al telaio e
sono pertanto meccanismi a due gradi di libertà.
Non si può pertanto parlare di un vero e proprio
rapporto di trasmissione, ma si può determinare
una relazione che lega le velocità angolari delle
ruote estreme e la velocità angolare del membro
al quale sono vincolati gli assi mobili (portatreno).
Analisi del TRIZ:
Parametro da migliorare: velocità (ovvero si vuole modificare il rapporto di
trasmissione), forza (la coppia trasmissibile con velocità più alte)
Parametro che può peggiorare: volume di un oggetto mobile (lo spazio
occupato da una ruota dentata più grande)
Principi suggeriti: matrioska, dinamizzazione
Principi utilizzati: matrioska, dinamizzazione
Esito: positivo
59
2.3.7 Barra di torsione corta[28] (fig.2.20)
Per avere un grande
angolo
di
rotazione
disponibile in una barra
di
torsione
(albero
elastico), la barra di
torsione
dovrebbe
essere lunga. Ad ogni
modo, una barra di
torsione lunga necessita
molto
spazio.
C’è
necessità di ridurre la
lunghezza della barra di
torsione senza ridurne
l’angolo di rotazione, lo
spessore
(per
evitare
rotture)
e
senza
cambiare il materiale (è
richiesto l’acciaio).
Una soluzione proposta
cambia il progetto della barra di torsione, in maniera tale che una delle due
metà sta dentro l’altra. Come risultato, la lunghezza della barra di torsione è
dimezzata, mentre l’angolo di rotazione resta lo stesso.
Analisi del TRIZ:
Parametro da migliorare: volume di un oggetto mobile
Parametro che può peggiorare: resistenza (non vogliamo modificare la
rigidezza dell’albero per ottenere analoghi di rotazione), lunghezza di un
oggetto mobile (l’angolo di rotazione)
Principi utilizzati: matrioska
60
Principi suggeriti: matrioska, segmentazione, asimmetria, cambia parametri,
curvatura, dinamizzazione
Esito: positivo
2.3.8 Una chiave migliore[22] (fig.2.21)
Fig.2.21si evidenziano le modifiche apportate ad una chiave tradizionale
Molti di noi qualche volta hanno lottato per svitare un dado troppo stretto o
corroso. Le chiavi convenzionali non sono molto adatte in queste situazioni, ed
esse danneggeranno il dado in qualche modo e lo renderanno ancora più
difficile da rimuovere. Questo succede in particolare se la chiave non è della
misura esatta per lavorare col dado. Il danno si verifica perché la maggioranza
perché la maggioranza dei carichi nel serraggio e nello svitamento sono
concentrati sugli angoli dei dadi come mostra la figura qui accanto. Sotto è
invece rappresentata la soluzione proposta e realizzata che ha ricevuto il
brevetto degli Stati Uniti 5,406,868 del 1995. Questa soluzione realizza questo
obiettivo profilando le facce che lavorano della chiave cosicché i punti di
contatto con il dado evitino gli angoli propensi al danneggiamento.
Analisi del TRIZ:
Parametro da migliorare: area di un oggetto mobile (una delle dimensioni
caratteristiche che formano la superficie del contatto)
61
Parametro che può peggiorare: precisione di fabbricazione (perché dovrebbe
essere realizzata una chiave con tolleranze più strette)
Principi utilizzati: muovi verso un’altra dimensione, qualità locale, estrazione,
asimmetria
Principi suggeriti: estrazione
Esito: positivo
2.3.9 Chiave con estremità chiuse[22] (fig.2.22)
Fig.2.22 dalla chiave tradizionale ad una
nuova chiave con estremità chiuse
Prendendo in considerazione una chiave con estremità chiuse anziché aperte si
ripete ampiamente la problematica dei fattori dannosi notati. Possiamo
considerare questo progetto di chiave con estremità chiuse una buona
soluzione. Esaminando il progetto qui di lato possiamo osservare, per esempio,
il fatto che almeno in teoria i carichi sulla chiave e sul dado che viene stretta o
allentata sono distribuiti equamente su ogni faccia di contatto del dado.
Sostanzialmente le irregolarità nella lavorazione implicano che i carichi non
siano equamente distribuiti. Come nel caso precedente della chiave ad
estremità aperte il profilo diseguale dei carichi può danneggiare sia la chiave,
sia più probabilmente il dado.
62
Il nuovo progetto permette alla chiave di flettere in modo tale che i carichi e gli
sforzi intorno al dado tendono ad essere uniformati. Così facendo un alto carico
su una faccia provoca un alto grado di flessione ed una conseguente
redistribuzione dei carichi sulle facce. La soluzione proposta però ci induce a
formulare la contraddizione in maniera diversa.
Analisi del TRIZ:
Parametro da migliorare: tensione - pressione (vogliamo migliorare la
distribuzione degli sforzi)
Parametro che può peggiorare: facilità di fabbricazione
Principi utilizzati: segmentazione, cambia parametri
Principi suggeriti: segmentazione, cambia parametri
Esito: positivo
2.3.10 Cilindri forzati
Quando la pressione interna è molto alta conviene sostituire un cilindro di
grosso spessore con un cilindro composto ottenuto forzando uno entro l’altro
una serie di cilindri. Nel caso in cui i cilindri siano due, il cilindro interno si
comporta come un cilindro soggetto a pressione esterna e quello esterno come
un cilindro soggetto a pressione interna. A seguito del montaggio (eseguito di
solito previo riscaldamento del cilindro esterno) si genera sulla superficie
cilindrica di contatto una pressione tra i due cilindri componenti, che si calcola
imponendo la congruenza, ovvero imponendo che l’interferenza sia uguale alla
diminuzione del raggio esterno del cilindro interno più l’aumento del raggio
interno del cilindro esterno.
Analisi del TRIZ:
Parametro da migliorare: pressione
Parametro che può peggiorare: lunghezza di un oggetto stazionario (non si
vuole aumentare il diametro esterno del recipiente cilindrico)
63
Principi utilizzati: segmentazione, controazione preliminare (principio n°9, che
però è stato scartato nella matrice delle contraddizioni ridotta)
Principi suggeriti: segmentazione, cambia parametri, curvatura
Esito: positivo
2.3.11 Viti a ricircolazione di sfere (fig.2.23)
Fig.2.23 vite a ricircolazione di sfere[X]
Una vite a ricircolazione di sfere è semplicemente
una vite che scorre su delle sfere. La vite e la
madrevite
hanno
delle
scanalature
o
guide
elicoidali di collegamento e le sfere ricircolano in
queste scanalature. Non c’è contatto fisico tra vite e madrevite. Come la vite o
la madrevite ruotano, e le sfere raggiungono la fine del trascinamento della
madrevite, vengono deflesse o guidate da questo contatto tramite un tubo di
ritorno, e tornano all’inizio del trascinamento. Così, il ciclo ricomincia e le
sfere ricircolano con continuità.
La vite a ricircolazione di sfere è un semplice strumento per trasmettere
meccanicamente la potenza. È un efficiente convertitore da moto di rotazione a
moto lineare e viceversa. È un membro della famiglia delle viti per
trasmissione di potenza. Ad ogni modo, possiede molti altri vantaggi rispetto
alle viti convenzionali così come rispetto agli altri organi per la trasmissione
della potenza. Il rendimento meccanico supera abbondantemente il 90%. L’alto
rendimento permette l’uso di minori risorse energetiche, risparmiando spazio e
denaro. La filettatura di rotolamento delle viti a ricircolazione di sfere può
essere progettata per dare un’estrema ripetibile precisione durante tutta la vita
della vite. La vite a ricircolazione di sfere ha la caratteristica di possedere una
grande realizzabilità sotto varie condizioni operative.
64
Analisi del TRIZ:
Parametro da migliorare: forza (voglio ridurre la forza d’attrito)
Parametro che può peggiorare: facilità di operazione (voglio evitare l’uso di
lubrificante), complessità
Principi utilizzati: curvatura (impiego di sfere), segmentazione (vengono
segmentati i contatti), intermediario, muovi verso un’altra dimensione
Principi suggeriti: segmentazione, qualità locale, self-service, sostituzione
meccanica, copia, cambia parametri
Esito: positivo
2.4 Considerazioni immediate sulla validazione sulla matrice ridotta
Come già rimarcato era di fondamentale importanza, per portare avanti il
nostro lavoro, verificare su realizzazioni già esistenti se la matrice ridotta desse
risposte soddisfacenti o meno. Viene riassunto quindi schematicamente,
invenzione per invenzione, l’esito di una eventuale analisi del problema fatta
con la matrice ridotta.
L’esito di ogni singolo esempio può essere stato uno dei seguenti:
•
la matrice ha suggerito tutti i principi inventivi utilizzati (molto
positivo);
•
la matrice ha suggerito alcuni dei principi inventivi utilizzati (positivo);
•
la matrice non ha suggerito nessuno dei principi inventivi utilizzati
(negativo).
Sono riassunti i risultati delle due sperimentazioni (sulle innovazioni recenti e
sulle costruzioni meccaniche) in tab.2.3 e 2.4.
Innovazioni recenti
Esempio
Principi suggeriti
Principi utilizzati
Esito
Scarpe da tennis
estensibili
Segmentazione,
dinamizzazione
Molto
positivo
Cabina Toyota
Self-service, qualità locale
Segmentazione,
dinamizzazione
Muovi verso un'altra
dimensione
65
Negativo
Route Toyota
Segmentazione,
dinamizzazione, cambia
parametri, muovi verso
un'altra dimensione, copia
Segmentazione,
dinamizzazione
Molto
positivo
Stampante ad
anello
Curvatura
Curvatura
Molto
positivo
Padella
asimmetrica
Segmentazione, estrazione,
Molto
qualità locale, muovi verso
positivo,
un’altra dimensione,
c’è però
inversione, curvatura,
Asimmetria, qualità locale,
una
matrioska, superfici flessibili
estrazione
contrade sottili rivestimenti,
dizione
asimmetria, intermediario,
fisica
copia
Guanto magico
Asimmetria, combina
Lavatrice lavapersone
Segmentazione
Occhiali curvati
(concettualmente)
Segmentazione, copia
Combina
Segmentazione, curvatura Positivo
Intermediario
Occhiali curvati
Segmentazione
Inversione, curvatura
(fisicamente)
Contenitore
Nessuno
Dinamizzazione, inversione
spazzatura
Asimmetria
Cambia parametri
Tastiera flessibile
Segmentazione,
Carrello per la Segmentazione, inversione,
self-service
dinamizzazione
spesa
Morsa
Carte magnetiche
Segmentazione, inversione,
Segmentazione,
materiali porosi, sostituzione
intermediario, curvatura,
meccanica, muovi verso
sostituzione meccanica
un'altra dimensione
Sostituzione meccanica,
dinamizzazione
Molto
positivo
Sostituzione meccanica
Negativo
Negativo
Negativo
Negativo
Positivo
Positivo
Molto
positivo
Tab.2.3 Esito dell’analisi con la matrice delle contraddizioni per le
innovazioni recenti
Esempio
Costruzioni meccaniche
Principi suggeriti
Principi utilizzati
Esito
Boccole di
materiale
composito
Estrazione, self-service
Self-service, materiali
compositi
Positivo
Cuscinetti a 2
corone di sfere
Segmentazione,
dinamizzazione, cambia
parametri
Segmentazione, muovi
verso un'altra dimensione
Positivo
Cuscinetti
orientabili
Giunto Giubo
dinamizzazione
dinamizzazione
66
Dinamizzazione
dinamizzazione
Molto
positivo
Molto
positivo
Cinghie poly-v
Muovi verso un’altra
dimensione
dimensione, asimmetria
Positivo
Matrioska, dinamizzazione Matrioska, dinamizzazione
Molto
positivo
Barra di torsione
corta
matrioska, segmentazione,
asimmetria, cambia
parametri, curvatura,
dinamizzazione
Molto
positivo
Chiave inglese
Estrazione
Chiave con
estremità chiuse
Segmentazione, cambia
parametri
segmentazione, cambia
parametri, curvatura
Ruotismi
epicicloidali
Cilindri forzati
Viti a
ricircolazione di
sfere
Matrioska
dimensione, qualità locale, Positivo
estrazione, asimmetria
segmentazione, qualità
locale, self-service,
sostituzione meccanica,
copia, cambia parametri
Segmentazione, cambia
parametri
Segmentazione
Molto
positivo
Molto
positivo
Curvatura, segmentazione,
intermediario, muovi verso Positivo
un'altra dimensione
Tab.2.4 Esito dell’analisi con la matrice delle contraddizioni per le costruzioni
meccaniche
2.4.1 Commenti, prime considerazioni e necessità evidenti in base allo
studio sulla matrice delle contraddizioni ridotta
In calce al lavoro appena concluso, bisogna dire che non è stato semplice
scomporre e esaminare minuziosamente i vari problemi per arrivare alla
contraddizione originaria. È assai complicato individuare i parametri
confliggenti su di un’innovazione o su di un prodotto già acquisiti e di cui si
conoscono già le proprietà fondamnetali. Probabilmente risulterà assai più
semplice per un utente provare ad implementare i principi inventivi suggeriti.
Nonostante la difficoltà ed alcune interpretazioni che potrebbero essere non
univoche se non contrastanti, l’analisi prodotta ha portato a risultati
difficilmente prevedibili.
Ad una prima lettura, senza sottilizzare la maggiore o minore positività del
confronto tra i principi suggeriti e quelli utilizzati, si nota che nella
maggioranza dei casi un’analisi con la matrice ridotta avrebbe portato un
risultato concreto ed innovativo. Se si separano i due studi, innovazioni recenti
e costruzioni meccaniche, si nota immediatamente come il secondo abbia
prodotto risultati ancora più soddisfacenti poiché in nessun caso si è verificata
67
totale estraneità tra i principi suggeriti e quelli utilizzati. Questo è positivo
tantopiù se si pensa che le situazioni e le contraddizioni riprodotte nello studio
sulle costruzioni meccaniche, molto probabilmente, si riscontreranno con
maggiore probabilità durante il lavoro di un utente di un sistema CAD.
Quindi, aldilà di 5 esempi che hanno dato esito negativo, lo studio ci permette
senz’altro di continuare a lavorare per fornire i suggerimenti necessari sui
principi del TRIZ in base alla matrice delle contraddizioni ridotta.
Il metodo però non è certo esente da limiti.
In molti casi la contraddizione non è univoca, per la molteplicità dei parametri
da migliorare o di cui dobbiamo evitare peggioramenti. In molti altri, come già
sottolineato, non è neanche semplice individuare i parametri in conflitto:
scegliere uno anziché un altro dei parametri significa spesso cambiare
radicalmente la gamma dei principi suggeriti. Da non trascurare è anche il fatto
che, in molti casi, per scegliere i parametri più consoni per definire una
contraddizione, c’è bisogno di una certa dimestichezza nell’affrontare talune
problematiche. Spesso infatti non è sufficiente un approccio superficiale alla
definizione della contraddizione, quando questa comporta la necessità di
conoscere a fondo il problema in esame.
Se ne deduce che, molte volte, neanche per chi è dotato di una buona
esperienza su questi terreni, è sufficiente individuare i principi contenuti in
un’unica cella. Spesso è utilissimo conoscere il contenuto di più di una cella, e
certe volte di un’intera riga. Per questo va posto sin da ora l’obiettivo di
realizzare una feature che dia più chance all’utente nel suggerimento dei
principi inventivi.
Quindi sarà opportuno studiare attentamente la matrice ridotta: se fino ad
adesso è stata provata sperimentalmente e statisticamente la validità di questo
strumento, devono essere ricercate alternative che permettano il suggerimento
dei principi del TRIZ senza la necessità assoluta di definire la contraddizione, o
metodi che ne aiutino la sua definizione.
68
Queste metodologie alternative dovrebbero risultare di particolare utilità per gli
utenti meno esperti.
2.5 Statistiche sulla matrice delle contraddizioni ridotta e necessità
di introdurre metodologie alternative
2.5.1 Analisi della ricorrenza dei principi nella matrice delle
contraddizioni ridotta
Non è di difficile intuizione accorgersi che la ricorrenza dei principi inventivi
presenti nella nostra matrice è molto diversa. La cosa non è più di tanto
stupefacente, visto che questo succedeva anche nella matrice completa. Questa
considerazione non è importante solo a fini meramente statistici, ma indica
come è importante focalizzare il lavoro dando rilievo maggiore a taluni principi
piuttosto che ad altri. Si Voglia anche analizzare più approfonditamente
quando i principi compaiono (in base ai parametri scelti).
Viene qui illustrata una “graduatoria” della ricorrenza dei principi (tab.2.5).
Principio
n° volte percentuale perc. Cumulata
35 Parameter changes
86
12,6%
12,6%
1 Segmentation
83
12,2%
24,8%
15 Dynamics
73
10,7%
35,5%
2 Taking out
55
8,1%
43,6%
28 Mechanics substitution/Another Sense
52
7,6%
51,2%
13 The other way round
50
7,3%
58,6%
26 Copying
38
5,6%
64,2%
14 Spheroidality – Curvature
35
5,1%
69,3%
40 Composite materials
33
4,8%
74,2%
4 Asimmetry
29
4,3%
78,4%
27 Cheap short-living objects
27
4,0%
82,4%
3 Local Quality
25
3,7%
86,0%
17 Another dimension
25
3,7%
89,7%
69
30 Flexible shells and thin films
18
2,6%
92,4%
7 Nested doll
16
2,3%
94,7%
25 Self-service
15
2,2%
96,9%
24 Intermediary
9
1,3%
98,2%
5 Merging
7
1,0%
99,3%
31 Porous materials
4
0,6%
99,9%
33 Homogeneity
1
0,1%
100,0%
Totale
681
Tab.2.5 frequenza dei principi inventivi nella matrice delle contraddizioni
ridotta
Nella prima colonna c’è il numero assoluto di volte che compaiono i principi
nella matrice ridotta; nella seconda si trova la percentuale della ricorrenza del
principio rispetto al totale delle “comparse”. Nella terza infine, abbiamo voluto
introdurre la percentuale cumulata, ovvero la frequenza di quel principio
sommata a quelle dei principi più ricorrenti che lo precedono. Si rileva
immediatamente, grazie alla percentuale cumulata, che con 5 dei 20 principi da
noi utilizzati si coprono oltre il 50% dei casi; allo stesso tempo i 10 principi più
ricorrenti bastano per coprire oltre il 75% dei casi.
2.5.2 Analisi della ricorrenza dei principi in forme derivate dalla matrice
delle contraddizioni ridotta
Sono state effettuate analisi aggiuntive; nella tab.2.6 viene riepilogata la
ricorrenza dei principi nella matrice ridotta in funzione del parametro che si
vuole migliorare.
parametro
1 Weight of
mov. Obj.
2 Weight of
stat. Obj.
3 Lenght of
1
2
3
4
5
7 13 14 15 17 24 25 26 27 28 30 31 33 35 40
1
4
1
1
1
0
0
1
3
1
1
0
2
3
5
1
0
0
3
4
5
4
0
0
1
0
4
2
1
1
0
0
1
2
4
1
0
0
5
0
6
0
0
5
0
1
1
1
5
2
1
0
1
0
2
0
0
0
4
0
70
mov. Obj.
4 Lenght of
3
3
2
0
0
2
1
4
3
4
0
1
2
1
3
0
0
0
5
2
3
4
1
5
1
1
4
4
7
3
1
0
1
0
1
3
0
0
1
1
2
2
0
1
0
1
0
1
2
0
0
0
1
0
0
1
0
0
2
2
5
2
0
4
0
3
1
1
5
1
0
1
2
0
1
1
0
0
3
2
2
3
0
1
0
1
0
4
1
1
1
1
0
0
0
0
1
0
7
0
1
3
1
1
0
1
5
2
3
0
0
1
2
1
7
2
0
0
2
1
6
1
1
0
0
0
2
1
6
2
0
1
1
1
5
0
0
0
4
1
3
2
2
1
0
0
1
1
3
0
1
0
0
0
1
0
0
0 12 2
12 Shape
4
2
1
3
2
2
2
5
6
1
0
0
2
0
2
2
0
0
3
4
14 Strenght
3
2
7
0
0
1
2
5
6
1
0
2
3
3
3
2
0
0
2
8
0
4
2
2
0
0
0
1
2
1
1
0
2
3
1
2
0
0
6
2
1
4
2
0
0
0
1
0
0
0
0
2
2
2
6
1
0
1
4
1
10 2
1
0
1
0
8
0
3
2
0
0
3
5
2
0
0
0
5
2
6
3
1
1
1
0
7
0
5
3
0
2
3
1
3
0
1
0
3
1
9
5
1
3
0
1
4
0
2
0
0
4
1
2
1
0
1
0
5
0
7
2
2
1
0
2
1
1
8
1
0
0
0
1
1
1
1
0
8
0
6
3
0
0
0
0
6
1
2
1
3
0
9
2
4
1
0
0
2
0
stat. Obj.
5 Area of
mov. Obj.
6 Area of
stat. Obj.
7 Volume of
mov. Obj.
8 Volume of
stat. Obj.
9 Speed
10 Force
(intensity)
11 Stress or
pressure
17
Temperature
29 Manufact.
precision
32 Ease of
manufact.
33 Ease of
operation
34 Ease of
repair
35
Adaptability
or vers.
36 Device
complexity
Totale
83 55 25 29 7 16 50 35 73 25 9 15 38 27 52 18 4 1 86 33
Tab.2.6 ricorrenza dei principi nella matrice ridotta in funzione del parametro
che si vuole migliorare
71
I principi inventivi sono indicati semplicemente con il numero che li
caratterizza nella teoria del TRIZ. Per ogni riga una o più caselle sono
evidenziate
in
violetto;
queste
caselle
sono
quelle
relative
al/ai
principio/principi più ricorrente/ricorrenti per il miglioramento del parametro.
Solo 8 principi hanno il “privilegio” di essere evidenziati almeno una volta in
violetto (segmentation, taking out, the other way round, dynamics, copying,
mechanics substitution, parameter changes, composite materials). Sono invece
individuati in giallo gli altri parametri più ricorrenti riga per riga, fino al quarto
in graduatoria e in azzurro dal quinto al settimo: in caso di situazioni di exaequo, (aldilà dei primi) vengono evidenziati i principi in assoluto meno
ricorrenti. Questo perché, se si desidera fornire forme di suggerimento
definendo solo il parametro da migliorare, si cerca di evitare la ricorrenza di
certi principi a svariati livelli di analisi.
Suddividiamo adesso i parametri in base alle loro caratteristiche: ci sono
parametri geometrici, fisici e prestazionali: su ognuna di queste categorie
evidenziamo nuovamente i principi più ricorrenti (tab.2.7, 2.8 e 2.9)
parametro
geometrico
3 Lenght of
mov. Obj.
4 Lenght of
stat. Obj.
5 Area of
mov. Obj.
6 Area of
stat. Obj.
7 Volume of
mov. Obj.
8 Volume of
stat. Obj.
12 Shape
Totale
1
2
3
4
5
7
13 14 15 17 24 25 26 27 28 30 31 33 35 40
6
0
0
5
0
1
1
1
5
2
1
0
1
0
2
0
0
0
4
0
3
3
2
0
0
2
1
4
3
4
0
1
2
1
3
0
0
0
5
2
3
4
1
5
1
1
4
4
7
3
1
0
1
0
1
3
0
0
1
1
2
2
0
1
0
1
0
1
2
0
0
0
1
0
0
1
0
0
2
2
5
2
0
4
0
3
1
1
5
1
0
1
2
0
1
1
0
0
3
2
2
3
0
1
0
1
0
4
1
1
1
1
0
0
0
0
1
0
7
0
4
2
1
3
2
2
2
5
6
1
0
0
2
0
2
2
0
0
3
4
25 16 4 19 3 11 9 20 29 12 3 3
9
1
9
7 1 0 25 11
Tab.2.7 ricorrenza dei principi inventivi per i parametri geometrici
72
parametro
fisico
1 Weight of
mov. Obj.
2 Weight of
stat. Obj.
9 Speed
10 Force
(intensity)
11 Stress or
pressure
14 Strenght
17
Temperature
Totale
1
2
3
4
5
7
13 14 15 17 24 25 26 27 28 30 31 33 35 40
1
4
1
1
1
0
0
1
3
1
1
0
2
3
5
1
0
0
3
4
5
4
0
0
1
0
4
2
1
1
0
0
1
2
4
1
0
0
5
0
1
3
1
1
0
1
5
2
3
0
0
1
2
1
7
2
0
0
2
1
6
1
1
0
0
0
2
1
6
2
0
1
1
1
5
0
0
0
4
1
3
2
2
1
0
0
1
1
3
0
1
0
0
0
1
0
0
0 12
2
3
2
7
0
0
1
2
5
6
1
0
2
3
3
3
2
0
0
2
8
0
4
2
2
0
0
0
1
2
1
1
0
2
3
1
2
0
0
6
2
19 20 14 5 2 2 14 13 24 6 3 4 11 13 26 8 0 0 34 18
Tab.2.8 ricorrenza dei principi inventivi per i parametri fisici
parametro
prestazionale
29 Manufact.
precision
32 Ease of
manufact.
33 Ease of
operation
34 Ease of
repair
35 Adaptability
or vers.
36 Device
complexity
Totale
1
2
3
4
5
7
13 14 15 17 24 25 26 27 28 30 31 33 35 40
1
4
2
0
0
0
1
0
0
0
0
2
2
2
6
1
0
1
4
1
10
2
1
0
1
0
8
0
3
2
0
0
3
5
2
0
0
0
5
2
6
3
1
1
1
0
7
0
5
3
0
2
3
1
3
0
1
0
3
1
9
5
1
3
0
1
4
0
2
0
0
4
1
2
1
0
1
0
5
0
7
2
2
1
0
2
1
1
8
1
0
0
0
1
1
1
1
0
8
0
6
3
0
0
0
0
6
1
2
1
3
0
9
2
4
1
0
0
2
0
39 19 7 5 2 3 27 2 20 7 3 8 18 13 17 3 3 1 27 4
Tab.2.9 ricorrenza dei principi inventivi per i parametri prestazionali
È stata operata questa suddivisione, perché questo può risultare utile quando un
utente abbia in mente un tipo di problematica, senza riuscire ad individuare il
preciso parametro da migliorare.
73
I principi che vengono maggiormente evidenziati restano comunque dynamics,
parameter changes e segmentation.
2.5.3 Alternative alla matrice delle contraddizioni ridotta nel suggerimento
dei principi innovativi: formulazione step by step
Possono essere dunque distinti vari livelli (step) di approfondimento del
problema in base ai quali vengono suggeriti principi diversi; accanto ai livelli
indichiamo al massimo 4 (o 7) principi “pivot”:
1. panoramica completa dei principi innovativi (parameter changes,
segmentation, dynamics, taking out);
2. identificazione della problematica; se il problema è di tipo geometrico i
primi 4 principi suggeriti saranno dynamics, parameter changes,
segmentation, asimmetry;
3. identificazione del parametro da migliorare; se il parametro è shape si
suggerirà
inizialmente
dynamics,
spheroidality
–
curvature,
segmentation, composite materials,
4. identificazione della contraddizione; se è shape vs. lenght of stationary
object verranno suggeriti the other way round, spheroidality –
curvature, nested doll.
Il procedimento è di utile lettura anche alla rovescia, quando i principi suggeriti
(dall’impostazione di una contraddizione, ad esempio) non soddisfano la
soluzione del problema, o quando viene individuata una cella vuota nella
matrice delle contraddizioni ridotta.
74
2.5.4 Analisi con i metodi alternativi degli esempi aventi esito negativo con
la matrice delle contraddizioni ridotta
Si riportino “alla luce” gli esempi di analisi effettuati con la matrice delle
contraddizioni ridotta, che hanno avuto esito fallimentare; si possono
distinguere 3 casi:
a) quando la contraddizione non suggeriva alcun principio;
b) quando i principi suggeriti erano incongruenti con quelli utilizzati;
c) quando al posto della contraddizione tecnica si è dovuto far ricorso alla
contraddizione fisica
1) Cabina della Toyota “Goccia di Mercurio”
Si ripeta l’analisi effettuata in precedenza, ovvero quella classica con
l’individuazione della contraddizione e dei corrispettivi principi, che adesso
indicheremo con step 4:
Parametro che si vuole migliorare: lunghezza di un oggetto stazionario
Parametro che può peggiorare: facilità di operazione
Principio che è stato utilizzato: muovi verso un’altra dimensione
Principi suggeriti dalla contraddizione: self-service, qualità locale
Esito: negativo
Si faccia adesso un passo indietro, come se fosse noto soltanto il parametro da
migliorare (step 3):
Principi suggeriti dal parametro: cambia parametri, sostituzione meccanica,
sfericità/curvatura, muovi verso un’altra dimensione
Principio che è stato utilizzato: muovi verso un’altra dimensione
Esito: positivo
75
2) Padella asimmetrica
Non essendo stata individuata la contraddizione tecnica andiamo si analizzi
direttamente lo step 3:
Parametro che si vuole migliorare: forma
Principi
suggeriti
dal
parametro:
dinamizzazione,
curvatura/sfericità,
segmentazione, materiali compositi
Principi che sono stati utilizzati: asimmetria, estrazione
Esito: negativo
Essendo l’esito ancora negativo fermiamoci allo step 2:
Tipo di parametro che si vuole migliorare: geometrico
Principi suggeriti dal tipo di
parametro che si vuole migliorare:
dinamizzazione, segmentazione, cambia parametri, curvatura/sfericità
Esito: negativo
Fermiamoci allora allo step 1:
Principi
suggeriti
dal
TRIZ:
cambia
parametri,
segmentazione,
dinamizzazione, estrazione
Esito: positivo
3) Occhiali curvati a livello concettuale
Riepilogando l’analisi effettuata in precedenza (step 4):
Parametro che si vuole migliorare: lunghezza di un oggetto stazionario;
Parametro che può peggiorare: complessità;
Principio che è stato utilizzato: intermediario
Principi suggeriti dalla contraddizione: segmentazione, copia
Esito: negativo
76
Fermandosi allo step 3:
Principi suggeriti dal parametro: cambia parametri, sostituzione meccanica,
sfericità/curvatura, muovi verso un’altra dimensione
Esito: negativo
Essendo l’esito ancora negativo ci si fermi allo step 2:
Esito: negativo
Ci si fermi dunque allo step 1:
Principi
suggeriti
dal
TRIZ:
cambia
parametri,
segmentazione,
dinamizzazione, estrazione
Esito: negativo
4) Utilizzo degli occhiali curvati
Parametro che si vuole migliorare: area di un oggetto stazionario;
Parametro che può peggiorare: complessità;
Principi che sono stati utilizzati: inversione, curvatura
Esito: negativo
Parametro che si vuole migliorare: area di un oggetto stazionario
77
Principi
suggeriti
dal
parametro:
cambia
parametri,
estrazione,
segmentazione, dinamizzazione, materiali compositi
Esito: negativo
Essendo l’esito ancora negativo ci si fermi allo step 2
Esito: positivo
5) Contenitore smontabile per la spazzatura
Parametro che si vuole migliorare: volume di un oggetto stazionario
Principi che sono stati utilizzati: dinamizzazione, inversione
Principi suggeriti dalla contraddizione: nessuno
Esito: negativo
Fermandosi allo step 3
Parametro che si vuole migliorare: volume di un oggetto stazionario
Principi suggeriti dal parametro: cambia parametri, curvatura/sfericità,
estrazione, segmentazione
Principi utilizzati: dinamizzazione, inversione
Esito: negativo
Essendo l’esito ancora negativo ci si fermi allo step 2
78
Principi utilizzati: dinamizzazione, inversione
Esito: positivo
6) Tastiera flessibile
Principi suggeriti dalla contraddizione: asimmetria
Principio che è stato utilizzato: cambia parametri
Esito: negativo
Principi
suggeriti
dal
parametro:
cambia
parametri,
estrazione,
segmentazione, dinamizzazione, materiali compositi
Principio che è stato utilizzato: cambia parametri
Esito: positivo
Viene riepilogato brevemente (tab.2.10) il riscontro avuto da questo tipo di
analisi, chiarendo che non è stato ancora valutato, nei casi che hanno
riscontrato successo agli step 3 e 2, se gli step non necessari avrebbero fornito
risultati positivi:
Successo allo Successo allo Successo allo
Innovazione
step 3
step 2
step 1
Nessun
successo
Cabina della
Toyota “Goccia di
x
Mercurio”
x
Padella
x
Occhiali curvati a
79
livello concettuale
Utilizzo degli
x
occhiali curvati
Contenitore
x
smontabile per la
spazzatura
Tastiera flessibile
x
Tab.2.10 analisi degli esempi che hanno avuto riscontro negativo con lo step 4
Quindi è facile constatare che in 5 casi su 6 il meccanismo che è stato
instaurato ha portato a risultati soddisfacenti. Anche se i casi affrontati sono
numericamente limitati per fare considerazioni sulla loro effettiva efficacia,
possiamo comunque sostenere la loro utilità, non solo perché nel nostro
ristretto campo d’indagine hanno avuto esito positivo 5 volte su 6, ma
soprattutto perché sarà più semplice per un utente individuare un parametro da
migliorare o un tipo di problematica, piuttosto che un’analisi con il TRIZ.
2.5.5 Analisi su tutti gli esempi con tutti gli step: riformulazione di alcuni
metodi alternativi
Proprio per questo motivo viene indagata in tutta la casistica studiata, se i vari
step danno o meno risultati apprezzabili, indipendentemente l’uno dall’altro;
elenchiamo dunque anche le innovazioni che hanno trovato un esito positivo
anche nello studio con la matrice delle contraddizioni ridotta (tab.2.11).
Innovazione
Scarpe da tennis
estensibili
Successo allo Successo allo Successo allo Successo allo
step 4
step 3
step 2
step 1
x
x
x
x
80
Cabina della
x
Toyota “Goccia di
Mercurio”
Ruote della Toyota
“Goccia di
x
x
x
x
x
x
x
Mercurio”
Stampante ad
anello
x
Padella
Guanto magico
Lavatrice
lavapersone
x
x
x
x
x
Occhiali curvati a
livello concettuale
Utilizzo degli
x
occhiali curvati
Contenitore
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
smontabile per la
spazzatura
Tastiera flessibile
Carrello per la
spesa a 6 ruote
Stringere pezzi di
forma complessa
Carte magnetiche
x
x
Boccole di
materiale
x
composito
Cuscinetti radiali a
2 corone di sfere
x
x
81
x
x
Cuscinetti
x
x
x
x
Giunto Giubo
x
x
x
x
Cinghie poly-v
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
76%
68%
64%
64%
orientabili a sfere
Ruotismi
epicicloidali
Barra di torsione
corta
Una chiave
migliore
Chiave con
estremità chiuse
Cilindri forzati
Viti a ricircolazione
di sfere
x
x
x
x
Successo
percentuale
Tab.2.11 successo dell’analisi di tutti gli step con tutti gli esempi
Visto che i risultati sullo step 3 e sullo step 2 non sono del tutto soddisfacenti,
si vuole vedere cosa succederebbe se invece di suggerire 4 principi ne
venissero indicati 7. In tab.2.12 sono segnati con le crocette azzurre i casi per i
quali si è registrato un successo in virtù di questa modifica e le nuove
percentuali:
Innovazione
Successo allo step 3 Successo allo step 2
Padella
x
Cinghie poly-v
x
Una chiave
x
x
migliore
82
x
Cilindri forzati
Successo
percentuale
76%
76%
Fig.2.12 modifiche con l’indicazione di 7 principi inventivi per gli step 3 e 2
Questo permette di avere percentuali di successo più alte anche per gli step 3 e
2; questo è importantissimo anche se sarà maggiormente complicato riuscire a
gestire 7 principi invece che 4 (al massimo). Si può considerare questo un buon
compromesso tra la difficoltà di descrivere la problematica (per un utente di un
CAD) e la probabilità di ricevere una risposta adeguata.
2.5.6 Panorama statistico completo con combinazione delle metodologie
Il lavoro di ricerca statistica si conclude indicando le percentuali di successo
dei vari step presi singolarmente ed uniti agli altri (si considerino gli step 2 e 3
con il suggerimento di 7 principi inventivi):
Step 4: 76%
Step 4+3: 88%
Step 4+3+2: 96%
Step 4+3+2+1: 96%
Step 4+3+1: 92%
Step 4+2: 92%
Step 4+2+1: 92%
Step 4+1: 88%
Step 3: 76%
Step 3+2: 88%
Step 3+2+1: 88%
Step 3+1: 80%
Step 2: 76%
Step 2+1: 76%
Step 1: 64%
83
Si nota, analizzando i risultati, che lo step 1 è del tutto superfluo quando già si
è inserito lo step 2. Seppur lo step 1 abbia prodotto per la nostra indagine una
percentuale di successo superiore alla percentuale cumulata di ricorrenza dei
primi 4 principi (64% contro 43,6%), si può ipotizzare ragionevolmente che sia
sempre possibile per qualsiasi utente CAD indicare qual è il tipo di
problematica riscontrata; questo permette eliminare lo step 1 dallo strumento
con cui verranno comunicati i suggerimenti.
L’eliminazione dell’indicazione dei 4 principi più frequenti in assoluto ci è
consentita, oltre che dall’analisi statistica dei risultati, anche dal fatto che
questi 4 principi sono sempre presenti quando si passa per lo step 2 dal
suggerimento di 4 a 7 principi. Si è scelto di ampliare la risposta dello step 2 e
non dello step 1 (seppur questo si sarebbe reso inutile) perché nei risultati
generati dal primo dei due vi è di sicuro più fondatezza scientifica.
Nota positiva della ricerca è anche che l’unione dei risultati degli step 3 e 2
fornisce un 88% di successo: quindi sussiste un’ottima percentuale di successo
anche per coloro che utilizzino tutti gli strumenti a loro disposizione, benché
non riconoscano la contraddizione tra i parametri.
2.5.7 Considerazioni aggiuntive
Si sottolinea poi che, nonostante questo lavoro abbia fornito percentuali di
successo assai alte, possono esistere per le innovazioni viste anche ulteriori
soluzioni alternative. Ad esempio (citando un caso per il quale non vi è stato
riscontro positivo con la matrice delle contraddizioni ridotta) per quanto
riguarda gli occhiali curvati (a livello concettuale) se si utilizza il principio
suggerito “copia”, si può pensare di proiettare altrove, in una posizione più
comoda per la vista e per il collo le immagini o le pagine del libro.
In fin dei conti sarà di importanza fondamentale che il suggerimento dei
principi del TRIZ risulti utile quando si riscontra una problematica, più che
verificare che le innovazioni viste siano coerenti con i principi inventivi
84
proposti. Evidentemente però la ricerca statistica effettuata ed il suo esito sono
fondamentali per poter andare avanti con il lavoro intrapreso.
Tirando le somme si può concludere che:
•
la matrice delle contraddizione ridotta che abbiamo costruito è uno
strumento efficace per suggerire possibili soluzioni ad un problema
riscontrato nell’ambito della progettazione assistita dal calcolatore;
•
la soggettività nella scelta dei parametri in contraddizione o comunque
il livello di conoscenza della teoria del TRIZ, ci impongono di trovare
altri metodi per suggerire i principi inventivi;
•
devono essere trovati strumenti semplici per indicare parametri e
principi, ovvero per permettere a chi non conosce bene il TRIZ di
ricevere suggerimenti e di implementare i trend evolutivi.
85
Capitolo 3 Implementazione in un sistema CAD
CAPITOLO 3 IMPLEMENTAZIONE IN UN SISTEMA CAD
3.1 Descrizione dell’applicabilità dei principi in un sistema CAD
Quando sono stati scelti i principi inventivi del TRIZ da inserire nella matrice
delle contraddizioni ridotta è stato ipotizzato quale fosse il loro grado di
applicabilità e la loro utilità in un sistema CAD. Questo lavoro preliminare e le
scelte adottate hanno riscosso un buon successo andando ad effettuare le analisi
su innovazioni ed invenzioni studiate con gli strumenti del TRIZ. Una volta
verificato che le scelte su principi e parametri avessero fornito esiti positivi, è
comunque necessario riprendere in mano i principi ed approfondire il discorso
sulla loro applicabilità. Evidentemente anche per i principi scelti tra i 40 della
teoria la loro applicazione all’interno dei sistemi CAD non può avvenire toutcourt. Ad esempio quando si provi ad utilizzare il principio 28 “Sostituzione
meccanica” sarà impossibile implementare in un software CAD l’opportunità
decritta al punto B di introdurre campi elettrici, magnetici o elettromagnetici
(vedi par. 1.3.2).
Sarà quindi necessario descrivere con maggiore dettaglio quali suggerimenti
offrire ad un disegnatore per ogni principio in funzione delle loro concrete
utilità ed applicabilità.
Attraverso un lavoro di analisi approfondita dei principi inventivi, la
descrizione delle forme di implementabilità di ognuno di essi dovrà essere
eseguita:

riportando le linee guida originali dei principi qualora queste siano
perfettamente adattabili in ambiente CAD;

estraendo le implicazioni delle linee guida non perfettamente attinenti,
modificandole ed adattandole senza stravolgerne il significato;

individuando estensioni ed applicazioni particolari dei principi utili nel
campo di lavoro del disegno assistito.
86
Segmentazione
La segmentazione è uno dei principi più diffusi (basti vedere la sua
ricorrenza nella matrice delle contraddizioni ridotta) e senza dubbio uno di
quelli che si presta con maggiore facilità ad adattarsi in un sistema CAD
anche nell’ottica di una sua applicazione automatica per la trasformazione
delle forme. Sarà di grande ausilio quindi descrivere le sue potenzialità. La
segmentazione ci permette di:
¾ separare le superfici funzionali fra loro o dividere una o più superfici
funzionali in più aree (e quindi in più parti):
in fig.3.1 la superficie cilindrica di un supporto per un cuscinetto è stata
divisa in due parti per facilitarne il montaggio;
Fig.3.1 suddivisione di una superficie funzionale per un supporto di un
cuscinetto
in fig.3.2 un rullo la cui superficie è sottoposta a diversi gradi di usura
lungo la sua lunghezza può essere divisa in n superfici con diverse
frequenze di sostituzione (problema di manutenzione funzionale);
Fig.3.2 suddivisione di un rullo in dischi separati con diverse frequenze
di sostituzione
87
¾ sostituire una feature, una parte o un assieme con un array equivalente,
così da effettuare una segmentazione o incrementare il grado di
frammentazione:
in fig.3.3 un tratto tubolare viene sostituito con un sistema composto da
5 pezzi di sezione inferiore;
SEGMENTAZIONE
Fig.3.3 segmentazione di una sezione tubolare[29]
¾ rendere più facilmente montabile/smontabile un componente:
in fig.3.4 una ruota dentata creata di pezzo sull’albero viene montata su
di esso creando due superfici di accoppiamento:
Fig.3.4 il principio della segmentazione è applicato per rendere più
semplice il montaggio e lo smontaggio
Estrazione
Anche l’estrazione è un principio assai diffuso, anche se la sua
interpretazione in un sistema CAD non risulta essere particolarmente
immediata. Il principio risulta essere comunque di primaria importanza
ed è nostro compito cercare di comunicare ad un utente CAD le sue
potenzialità nella maniera più semplice. In buona sostanza l’estrazione
88
suggerisce di isolare una funzione negativa oppure trasferire all’esterno
la/le funzione/funzioni utile/utili quando una feature o parte di un
sistema svolge più funzioni, di alcune in conflitto. L’estrazione ci
consente per esempio di:
¾ togliere la porzione della parte in cui si trova la superficie critica o non
ottimizzata:
in fig.3.5, in una ruota in cui era ottimizzata soltanto la corona, sono
stati isolati il mozzo e il disco, per poi essere riassemblati dopo che
sono stati ottimizzati separatamente;
Fig.3.5 ottimizzazione delle parti di una ruota dopo l’estrazione dei
componenti con superfici non ottimizzate
¾ prendere di ogni particolare la porzione di superficie utile o ottimizzata:
in fig.3.6, dato un perno di centraggio la cui superficie funzionale serve
solo per riferire due elementi accoppiati, e una vite la cui superficie
funzionale è ottimizzata per collegare ma non per riferire, è stata
realizzata una superficie funzionale atta a centrare e collegare;
Fig.3.6 realizzazione di
un perno filettato tramite
la congiunzione delle
superfici ottimizzate del
perno e della vite
89
Qualità locale
La qualità locale si applica frequentemente alle caratteristiche di
dettaglio del sistema: non per questo il suo utilizzo risulta essere di
scarsa rilevanza anche per la qualità globale del prodotto. Questo
principio suggerisce di assegnare a zone limitate del sistema funzioni
e/o proprietà non estensibili a tutto il sistema e ci consente di:
¾ effettuare svuotamenti o alleggerimenti in alcune parti del sistema;
¾ effettuare modifiche locali delle superfici senza compromettere quelle
funzionali; cambiare la struttura di un oggetto, trasformandola da
uniforme a non uniforme:
in fig.3.7 due sezioni estreme, funzionali, (quali per es. sedi di
cuscinetti) di un albero possono essere collegate invece che con un
profilo a più riprese, con un profilo a doppio tronco di cono;
Fig.3.7 modifiche effettuate sulla superficie di un albero con sedi di
cuscinetti
¾ migliorare la qualità locale di una superficie se una geometria ha più
funzioni in un’unica feature e probabilmente è stata pregiudicata una
funzione a vantaggio della semplicità:
in fig.3.8 è stata creata un’impugnatura su un martello il cui manico
possedeva una sezione cilindrica su tutta la lunghezza;
Fig.3.8
realizzazione
dell’impugnatura
di un martello
90
¾ realizzare accorgimenti per migliorare il contatto degli strumenti o
superfici anatomiche:
in fig.3.9 l’impugnatura di un martello è resa più salda trasformando la
superficie liscia in una rughettata o zigrinata;
Fig.3.9 zigrinatura dell’impugnatura di un martello
Asimmetria
L’asimmetria è sicuramente uno dei principi che meglio può essere
adattato in un sistema CAD e sono già stati ipotizzati tentativi per
realizzare
funzionalità
che
permettano
una
sua
integrazione
automatizzata nei software di modellazione tridimensionale[30]. Il nome
stesso del principio indica l’opportunità di ottenere soluzioni innovative
creando asimmetrie globali o locali in presenza di assi o piani di
simmetria. In particolare l’asimmetria può essere applicata per:
¾ favorire il posizionamento relativo di due o più parti:
in fig.3.10 un tappo che ha una determinata posizione nel montaggio è
stato provvisto di un maggiore grado di asimmetria così da definire
velocemente la posizione dei fori;
91
Fig.3.10 trasformazione di un tappo ispirata al principio
dell’asimmetria
¾ adeguare a fenomeni esterni di diversa entità la forma del sistema o di
qualcuna delle sue parti:
in fig.3.11 un aggancio doppio è stato reso asimmetrico a causa della
diversa forza applicata su ogni singolo attacco.
ASIMMETRIA
Fig.3.11 trasformazione di un doppio aggancio con l’applicazione
dell’asimmetria[29]
Combina
Questo principio che ci suggerisce la possibilità di accorpare in un
unico componente le funzioni svolte da più componenti del sistema.
Può essere utilizzato quando si vuole sfruttare in maniera simultanea le
funzionalità offerte da due oggetti, ovvero quando la loro combinazione
determina una semplificazione di un’operazione.
In fig.3.12 è stata realizzata una posata che sfrutta le funzionalità della
forchetta e del cucchiaio, combinando le loro superfici.
92
Fig.3.12 Forchetta-cucchiaio
Il principio ispira anche modalità di assemblaggio automatico qualora le
geometrie siano tali da non consentire dubbi e le parti da assemblare
non consentano gradi di libertà. Ciò non dà luogo a nessuna
innovazione, ma può essere comunque vantaggioso sfruttare questa
utilità. Il concetto è chiarito in fig.3.13.
Fig.3.13 unione di parti in un subassemblato ispirata dal principio
combina[29]
93
Matrioska
Questo principio, quando applicabile, consente una sostanziale
riduzione dello spazio da parte di una parte o di un sistema più
complesso. La matrioska suggerisce sostanzialmente di annidare due
features e/o due componenti l’uno dentro l’altro.
Con la matrioska si può:
¾ creare le condizioni per una riduzione dell’ingombro di un singolo
pezzo:
in fig.3.14 un comune bicchiere è stato diviso e reso telescopico;
Fig.3.14 bicchiere
telescopico
¾ mettere uno o più oggetti o sistemi dentro altri:
in fig.3.15 sono rappresentate delle sedie accatastate, mentre in fig.3.16
una cassaforte posta dentro il muro: queste immagini forniscono
l’ispirazione del principio della matrioska.
Fig.3.15 sedie accatastate[XI]
94
Fig.3.16 cassaforte a muro[XII]
Inversione
Il principio dell’inversione è spesso utilizzato nell’ambiente degli
assemblati che consentono un certo numero di gradi di libertà. Più in
generale il principio suggerisce di invertire il ruolo, le proprietà o le
caratteristiche di uno o più componenti. Può essere utilizzato per:
¾ invertire i vincoli geometrici o la posizione fra feature;
¾ rendere mobile ciò che è fisso e viceversa, come con le scale mobili di
fig.3.17.
Fig.3.17 scale mobili[XIII]
Sfericità – curvatura
Senza ombra di dubbio il principio di sfericità e curvatura è uno di
quelli che meglio si applica alla modifica delle geometrie, nonché uno
dei più immediati per la comprensione da parte dell’utente. Con lo
spirito di aumentare la curvatura locale o globale del sistema può essere
suggerito di:
95
¾ stondare gli spigoli o, equivalentemente, aumentare i raggi dei raccordi;
¾ curvare oggetti comunemente diritti:
in fig.3.18 sono illustrate comuni modifiche della forma del manico
dello spazzolino;
Fig.3.18 curvatura del manico dello spazzolino[XIV]
¾ fare uso di palle, rulli, spirali;
¾ sfruttare il moto rotatorio piuttosto che quello traslatorio.
Dinamizzazione
Questo principio viene utilizzato ogniqualvolta si aumentano i gradi di
libertà di un qualsiasi sistema ed è molto diffuso in particolare negli
ambienti CAD dove sono presenti assemblati. Molteplici possono
essere i vantaggi derivati dall’incremento dei gradi di libertà all’interno
del
sistema
o
dall’introduzione
elementi
flessibili.
Con
la
dinamizzazione infatti si può:
¾ introdurre gradi di libertà per facilitare il montaggio, lo smontaggio:
in fig.3.19 una staffa, che per esigenze funzionali deve avere una certa
geometria, la quale rende poco agevole il montaggio di perni o viti,
viene scomposta in due parti scorrevoli;
96
Fig.3.19 scomposizione di una staffa in due parte separate e scorrevoli
¾ rendere parti, oggetti e sistemi pieghevoli o più facilmente trasportabili,
come la sedia a sdraio di fig.3.20;
Fig.3.20 sedia a sdraio aperta e
chiusa[XV]
¾ introdurre accorgimenti tali da modificare la rigidezza di una parte o di
un sistema:
in fig.3.21 una bronzina è stata intagliata con una zona cedevole per
facilitarne il montaggio per espansione nella sua sede;
Fig.3.21 bronzina intagliata
97
¾ differenziare in una parte la rigidezza del sistema:
in fig.3.22 è illustrato il trend evolutivo della forma della testa dello
spazzolino, dove si nota un’evidente influenza dell’applicazione della
dinamizzazione;
Fig.3.22 curvatura della testa dello spazzolino[XVI]
in fig.3.23 l’inserimento una parte cedevole tra la parte anteriore di un
paraurti e le superfici di collegamento al telaio, si può assorbire una
buona parte dell’energia d’urto senza romperlo;
Fig.3.23 inserimento di una parte cedevole in un paraurti
Muovi verso un’altra dimensione
Questo principio, anch’esso assai utile e diffuso, dà indicazioni su come
modificare la topologia del sistema. Il suggerimento che se ne trae è in
generale la possibilità di sfruttare altre dimensioni e direzioni per
posizionare o muovere le parti di un particolare o di un sistema. Muovi
verso un’altra dimensione indica che si può:
98
¾ trasformare estrusioni rettilinee in sweep con linea guida ondulata;
ondulare facce piane o assi di un solido con una dimensione maggiore
delle altre:
in fig.3.24 una lamiera piana è resa più rigida lungo una direzione
sagomandola opportunamente;
Fig.3.24 passaggio da lamiera piana a lamiera ondulata
¾ sfruttare la possibilità di passare da un contatto piano ad un contatto su
una superficie più complessa:
in fig.3.25 si vede il passaggio da una cinghia piana ad una cinghia
trapezia, utile per incrementare l’aderenza;
Fig.3.25 passaggio da cinghia piana a trapezia[XVII]
¾ sfruttare i possibili vantaggi dovuti alla piegatura di alcune features:
in fig.3.26 si vede il passaggio da una ruota dentata a denti diritti ad una
con denti elicoidali, la quale garantisce minori urti e vibrazioni;
99
Fig.3.26 passaggio da ruota a denti diritti a ruota a denti elicoidali
¾ trasformare i punti in linee, le linee in superfici, le superfici in volumi,
o più in generale aggiungere una dimensione caratteristica alle features:
in fig.3.27 un foro circolare è stato trasformato in un foro longitudinale;
Fig.3.27 trasformazione di un foro[29]
¾ usare la movimentazione verso una direzione diversa rispetto a quella
tradizionale:
in fig.3.28 compaiono una lavatrice tradizionale ed una con apertura
inclinata del cestello;
Fig.3.28 le lavatrici
con apertura
inclinata del
cestello facilitano
le operazioni di
carico e scarico del
bucato[XVIII]
100
Intermediario
Il principio ha lo scopo di inserire fra due parti che interagiscono
funzionalmente, generando effetti negativi su una o entrambe, un
elemento
intermedio.
Classici
esempi
dell’applicazione
dell’intermediario sono coprigiunti, sottobicchieri, plettri.
Self-service
Questo principio ha come obiettivo quello di suggerire come un
meccanismo possa svolgere autonomamente una funzione. Proprio allo
schema del self-service è ispirato il dado autobloccante di fig.3.29.
Fig.3.29 dado autobloccante[XIX]
Copia
Il principio copia suggerisce di creare la copia di un oggetto o di una
funzione che possa garantire una maggiore economicità o semplicità
d’uso. In ambiente CAD gli strumenti che permettono di moltiplicare le
features sono assai utili per implementare questo principio. In fig.3.30
una parte viene ripetuta in altre parti dello spazio.
Fig.3.30 una singola feature è gradualmente estesa ad un array
bidimensionale[29]
Altre opportunità suggerite da questo principio sono di difficile
integrazione in ambiente CAD.
101
Oggetti economici di breve durata
L’inserimento di oggetti economici di breve durata permette di
salvaguardare parti del sistema più delicate o costose. Applicazione
caratteristica di questo principio è l’introduzione di guarnizioni.
Sostituzione meccanica
Con l’utilizzo di questo principio si può cambiare le modalità di
interazione tra oggetti oppure modificare il fenomeno fisico alla base
del funzionamento del sistema. In particolare la sostituzione meccanica
suggerisce di:
¾ modificare il tipo e la modalità di contatto tra i corpi:
in fig.3.31 si vede il passaggio da cuscinetti radenti a cuscinetti volventi
(la quale trasformazione, che può essere ispirata anche dal principio
della curvatura, descrive il cambiamento della modalità di contatto) e da
cuscinetti idrodinamici di tipo Mitchell a magnetici (che esplica la
radicale evoluzione del tipo di contatto)
Fig.3.31 evoluzione dei cuscinetti nelle modalità e nel tipo di contatto
tra i corpi: da radenti a volventi, da idrodinamici a magnetici [XX]
¾ cambiare un sistema o un oggetto da statico a dinamico, come con il
principio della dinamizzazione;
¾ modificare i parametri da fissi a variabili.
102
Rivestimenti flessibili e film sottili
Questo principio indica i vantaggi derivati dal passaggio da geometrie
piene a strutture scatolate e dal rivestimento degli oggetti.
Particolarmente la prima delle due opzioni è facilmente integrabile in
un sistema CAD che possiede la funzionalità dello svuotamento dei
volumi. In fig.3.32 viene visualizzata questa operazione sulla superficie
di appoggio di un supporto per cuscinetti.
Fig.3.32 svuotamento della superficie di appoggio di un cuscinetto
Materiali porosi
Tale principio indica l’opportunità che può manifestarsi di rendere i
pezzi “porosi” o utilizzare materiali porosi; è utile in alcuni casi anche
introdurre all’interno dei pori sostanze che abbiano particolari
funzionalità. Da qui nasce anche l’ispirazione per la realizzazione di
fori di alleggerimento: le potenzialità dei sistemi CAD di ripetizione
delle features aiuta ad integrare questo aspetto del principio. In fig.3.33
viene mostrata una lastra su cui sono stati eseguiti fori di
alleggerimento.
103
Fig.3.33 realizzazione di fori di alleggerimento su una lastra
Omogeneità
Con l’omogeneità possono essere creati pezzi dello stesso materiale,
con la stessa tecnologia o della medesima forma di quelli vicini o che
evidenzino rispetto a questi particolari compatibilità. L’applicazione del
principio come omogeneizzazione della funzione di modellazione è
illustrata in fig.3.34.
Fig.3.34 omogeneizzazione della funzione di modellazione
Cambia parametri
Questo principio è quello di più ampia diffusione all’interno della
matrice delle contraddizioni ridotta, così come lo era nella matrice
“originaria”. Le sue proprietà ed applicazioni sono numerose ed alcune
ben implementabili nei sistemi CAD. Tutte le proprietà possono
riassumersi nella eventualità di cambiare, anche drasticamente, uno o
più parametri caratterizzanti il sistema. In particolare è molto comune in
ambiente CAD:
104
¾ passare da componenti rigidi a flessibili o più in generale incrementare
la flessibilità di alcune parti, grazie alle proprietà della modellazione
parametrica;
¾ incrementare alcuni parametri di una feature a scapito del decremento
degli stessi parametri in un’altra feature;
¾ distorcere la geometria mantenendo inalterate le superfici funzionali,
come mostrato in fig.3.35.
Fig.3.35
distorsione
della geometria
Materiali compositi
Come il nome del principio ben spiega in questo caso viene suggerito di
passare da un componente di un unico materiale ad uno con più
materiali, per sfruttare al meglio le loro caratteristiche. L’applicazione
dei materiali in ambiente CAD e la presenza di database di materiali
compositi con le loro proprietà è un buon punto di partenza per
l’integrazione di questo principio. La fig.3.36 mostra la struttura di
alcuni materiali compositi (propriamente detti). La fig. 3.37 illustra
invece un componente che viene trasformato differenziando i materiali
impiegati.
Fig.3.36 diverse strutture di materiali compositi[XXI]
105
Fig.3.37 componente realizzato con uno o più materiali
3.2 Applicazione dei parametri della matrice delle contraddizioni
ridotta
Come già rilevato nei precedenti paragrafi la scelta dei parametri che
determinano la contraddizione è fondamentale per ricevere i suggerimenti più
efficaci per andare incontro alle soluzioni innovative. È quindi fondamentale
approfondire il significato dei parametri della matrice e determinare un set di
possibilità per accedere alla loro scelta.
3.2.1 Significato dei parametri e casi particolari di applicazione
Non capita poche volte, anche quando il problema di individuazione di una
contraddizione è posto correttamente, di incontrare difficoltà nella scelta dei
parametri. Una loro definizione precisa e dettagliata, che ne permetta
un’identificazione inequivoca, risulta così di particolare importanza. Avendo
sfruttato strumenti del TRIZ già esistenti, non è certo consono approntare
definizioni dei parametri diverse da quelle già esistenti e predisposte dai teorici
del TRIZ. Riportiamo quindi qui la frazione di uno schema (tab.3.1) tratto dalla
letteratura, in merito ai parametri che utilizziamo nella matrice delle
contraddizioni ridotta[22].
106
N°
Parametro
Definizione
1
La massa dell'oggetto mobile, in un campo
Peso di un oggetto
gravitazionale. La forza che il corpo esercita
mobile
sul suo sostegno o sulla sua sospensione.
2
La massa dell'oggetto in quiete, in un campo
Peso di un oggetto gravitazionale. La forza che il corpo esercita
sul suo sostegno o la sua sospensione o sulla
stazionario
superficie su cui riposa.
3
Ogni dimensione lineare dell’oggetto mobile,
Lunghezza di un
non necessariamente la più lunga, è considerata
oggetto mobile
una lunghezza.
4
Ogni dimensione lineare dell’oggetto in quiete,
Lunghezza di un
non necessariamente la più lunga, è considerata
oggetto stazionario
una lunghezza.
5
Le caratteristiche geometriche descritte in una
parte piana dell’oggetto mobile incluse le linee.
Area di un oggetto
La parte di una superficie occupata dall'oggetto
mobile
mobile. La misura della superficie interna o
esterna di un oggetto mobile.
6
7
Le caratteristiche geometriche descritte in una
parte piana dell’oggetto in quiete incluse le
linee. La parte di una superficie occupata
Area di un oggetto
dall'oggetto in quiete. La misura della
stazionario
superficie interna o esterna di un oggetto in
quiete.
La misura cubica di spazio occupato
Volume di un
dall'oggetto mobile.
oggetto mobile
8
Volume di un
oggetto stazionario
La misura cubica di spazio occupato
dall'oggetto in quiete.
9
Velocità
La velocità di un oggetto, di un processo o di
un'azione nel tempo.
10
Forza
Forza misurata dall'interazione tra sistemi.
Nella fisica newtoniana , forza = massa X
accelerazione. In TRIZ, forza è qualsiasi
interazione che tende a cambiare la condizione
di un oggetto.
11
Sollecitazione o
pressione
Tensione o forza per unità di area.
12
Forma
I contorni esterni di un oggetto o l’aspetto di un
sistema.
107
Resistenza
Capacità di un oggetto di resistere al
mutamento in risposta alla forza. Resistenza a
rompersi.
Temperatura
Le condizioni termiche di un oggetto o di un
sistema. La perdita di parametri termici come
la dispersione durante un mutamento della
temperatura.
29
Precisione di
fabbricazione
Precisione della lavorazione per la quale le
caratteristiche effettive del sistema o
dell'oggetto realizzato corrispondono alle
caratteristiche specificate o richieste.
32
Facilità di
fabbricazione
Il grado di facilità nel compiere una
lavorazione. Il beneficio nel produrre e
fabbricare agevolmente l'oggetto/sistema.
33
Facilità di
operazione
Semplicità di funzionamento. Il processo non è
facile se richiede un grande numero di persone,
grandi quantità di operazioni da svolgere, ha
bisogno di strumenti speciali, ecc. I processi
convenienti sono poco costosi e facili da
svolgere correttamente.
34
Facilità di
riparazione
Caratteristiche della riparabilità sono la
convenienza, i benefici, la semplicità e il
risparmio di tempo per riparare i difetti, i
fallimenti o gli errori in un sistema.
35
Adattabilità o
versatilità
Si intende quanto un sistema/oggetto risponde
positivamente a cambiamenti esterni. Inoltre,
quanto un sistema può essere utilizzato in più
modi e sotto una variabilità di circostanze.
Complessità
Complessità di un dispositivo come numero e
diversità di elementi e di interrelazioni di
elementi all'interno di un sistema. L'utente può
essere un elemento del sistema che aumenta la
complessità. La difficoltà nel gestire il sistema
è una misura della sua complessità.
14
17
36
Tab.3.1 descrizione dei parametri inseriti nella matrice delle contraddizioni
ridotta
Uno degli equivoci che più spesso possono generarsi, e che è bene rimarcare,
concerne la distinzione tra gli oggetti stazionari e gli oggetti mobili. Per
oggetto mobile voglia intendersi non genericamente un corpo che possiede uno
108
o più gradi di libertà, bensì un particolare che nel suo movimento svolge la sua
funzione fondamentale (ad esempio una ruota): tutti gli altri debbono essere
considerati oggetti stazionari.
Già durante l’analisi delle innovazioni effettuata per la validazione della
matrice delle contraddizioni ridotta si sono riscontrati casi particolari per
l’individuazione dei parametri, che potrebbero comparire frequentemente
nell’utilizzo della TRIZ feature che si vuole realizzare.
Le annotazioni che si riportano di seguito possono essere adattate ed integrate
nella definizione “standard” dei parametri:
1. gli angoli sono equiparati alle lunghezze;
2. quando debbano essere rispettate dimensioni standard ed unificate,
queste generalmente compaiono tra i parametri che non devono essere
peggiorati;
3. la capacità di adattarsi alle misure dell’uomo e la proprietà di un corpo
di essere anatomico sono intesi come facilità di operazione;
4. i rapporti di trasmissione sono equiparati alle velocità;
5. la rigidezza di un oggetto è intesa come la sua resistenza;
6. i problemi di tolleranze riguardano la precisione di fabbricazione.
Questa eventuale integrazione di linee guida per la scelta dei parametri si presta
ad un lavoro continuo di arricchimento, visti i numerosi casi particolari che
possono essere riscontrati.
3.2.2 Modalità di selezione dei parametri
Più volte è stato premesso che uno degli obiettivi di questo lavoro è la
realizzazione di uno strumento di lavoro il più possibile semplice da utilizzare
e che dia suggerimenti in tempi ridotti. Per andare incontro a questo obiettivo
sorge l’esigenza di focalizzare l’attenzione sulle potenzialità che vengono
offerte per accedere alla selezione dei parametri. Oltre a prendere in
considerazione la possibilità di una selezione diretta dei parametri, come quella
di numerose applicazioni TRIZ ispirate allo schema della matrice delle
109
contraddizioni (vedi fig.3.38), bisogna prendere in considerazione l’eventualità
di ricorrere anche ad ipotesi alternative.
1
Fig.3.38 esempio di applicazione della matrice delle contraddizioni con
selezione diretta dei parametri con visualizzazione dei principi: ovviamente
l’applicazione contiene il set completo di parametri e principi[31]
110
Le alternative nella selezione vanno ovviamente ricercate calandosi, come
peraltro è stato fatto finora, negli ambienti di lavoro CAD. Dopo la riduzione
della matrice, con l’eliminazione dei parametri di scarsa attinenza con i sistemi
CAD, va ora valutato come i parametri “superstiti” siano effettivamente
implementabili. In buona sostanza si deve ipotizzare la realizzazione di una
piattaforma di scambio delle informazioni, tramite la quale i parametri possano
essere “comunicati” tra utente e TRIZ feature e da quest’ultima interpretati.
È necessario premettere alcune considerazioni. Una forma di scelta non diretta
di un parametro (ad esempio la selezione di uno spigolo anziché del parametro
lunghezza di un oggetto stazionario) può essere molto utile per utenti
particolarmente inesperti, per i quali quindi non è opportuno richiedere la
definizione di una contraddizione, poiché troppo complicata da definire per il
loro livello di conoscenza del TRIZ. La selezione indiretta del parametro
comporta quindi la determinazione di suggerimenti diversi da quelli contenuti
nella matrice delle contraddizioni ridotta. Il metodo di indicazione del
suggerimento più appropriato risulta essere quello che abbiamo indicato come
step 3, ovvero l’elencazione dei 7 principi inventivi che meglio si prestano
(statisticamente) al miglioramento di un parametro senza l’individuazione di
una contraddizione. Ovviamente ciò si verifica perché questa metodologia
risulta essere la più affidabile (di quelle ipotizzate) qualora si selezioni un solo
parametro.
Un’osservazione indispensabile riguarda i parametri in cui si opera una
distinzione tra oggetti mobili e stazionari. Gli attuali sistemi CAD, in ambiente
assemblato, riconoscono comunemente quali particolari siano fissi o
posseggano gradi di libertà: ciononostante, vista la discriminante già
evidenziata tra oggetti mobili e stazionari, non è possibile stabilire se gli
oggetti in movimento svolgano o meno nel loro moto la loro funzione
essenziale. Guidare l’utente per aiutarlo a determinare se l’oggetto in questione
sia mobile o stazionario può risultare dispendioso nei tempi e talvolta
fuorviante, vista anche una certa soglia di discrezionalità nell’effettuare questa
valutazione. Risulta quindi assai più semplice “accorpare” gli equivalenti
111
parametri dove si distingue tra oggetto mobile e stazionario, introducendo
quindi i “nuovi parametri” peso, lunghezza, area, volume. Per determinare i
principi a cui essi sono abbinati si può sommare la loro ricorrenza negli
equivalenti parametri originari e individuare i 7 più presenti, come illustrato
qui di seguito in tab.3.32 con le stesse simbologia e modalità già adottate.
parametro
1 Peso di un
oggetto
mobile
2 Peso di un
oggetto staz.
PESO
1
2
3
4
5
7 13 14 15 17 24 25 26 27 28 30 31 33 35 40
1
4
1
1
1
0
0
1
3
1
1
0
2
3
5
1
0
0
3
4
5
4
0
0
1
0
4
2
1
1
0
0
1
2
4
1
0
0
5
0
6
8
1
1
2
0
4
3
4
2
1
0
3
5
9
2
0
0
8
4
0
0
5
0
1
1
1
5
2
1
0
1
0
2
0
0
0
4
0
3
2
0
0
2
1
4
3
4
0
1
2
1
3
0
0
0
5
2
3
2
5
0
3
2
5
8
6
1
1
3
1
5
0
0
0
9
2
4
1
5
1
1
4
4
7
3
1
0
1
0
1
3
0
0
1
1
2
0
1
0
1
0
1
2
0
0
0
1
0
0
1
0
0
2
2
6
1
6
1
2
4
5
9
3
1
0
2
0
1
4
0
0
3
3
5
2
0
4
0
3
1
1
5
1
0
1
2
0
1
1
0
0
3
2
2
3
0
1
0
1
0
4
1
1
1
1
0
0
0
0
1
0
7
0
7
5
0
5
0
4
1
5
6
2
1
2
2
0
1
1
1
0 10 2
3 Lunghezza
di un oggetto 6
mobile
4 Lunghezza
di un oggetto 3
staz.
LUNGHEZZA 9
5 Area di un
oggetto
3
mobile
6 Area di un
2
oggetto staz.
AREA
5
7 Volume di
un oggetto
mobile
8 Volume di
un oggetto
staz.
VOLUME
Tab.3.2 ricorrenza dei principi del TRIZ nei nuovi parametri introdotti: in
violetto il principio più ricorrente, in azzurro dal 2° al 4°, in giallo dal 5° al
7°; in caso di ex-aequo si scelgono i principi meno ricorrenti in assoluto
Per quanto riguarda poi le modalità con cui è possibile rilevare e/o selezionare i
vari parametri può essere effettuata un’ulteriore distinzione tra parametri
geometrici, fisici e prestazionali. In base ad alcune riflessioni compiute, in
particolare osservando le attuali funzionalità dei sistemi CAD, si è giunti ad
affermare che:
112
a) i parametri geometrici sono facilmente assimilabili ad alcune features di
modellazione in ambiente CAD e quindi semplici da selezionare;
b) la presenza di problematiche sui parametri fisici può essere rilevata
dall’utilizzo di talune funzionalità comuni nei sistemi CAD, quali
verifiche ed esplorazione delle caratteristiche dei modelli realizzati;
c) pur essendo ampiamente diffuse le problematiche concernenti i
parametri prestazionali (in particolare in ambienti CAD dove più
particolari
sono
assemblati),
questi
ultimi
sono
difficilmente
implementabili automaticamente in un software CAD.
Entriamo più nel dettaglio e vediamo quali collegamenti sono stati pensati in
questo lavoro tra i parametri della matrice delle contraddizioni ridotta
(geometrici in tab.3.3 e fisici in tab.3.4) e le proprietà di un sistema CAD (con
particolare riferimento al noto software di modellazione tridimensionale
SolidWorks 2005 ed alle sue add-in e funzionalità).
Parametro geometrico
Selezione dell'utente
Lunghezza
Una linea
Area
Una superficie
Volume
Un pezzo dall'albero di disegno Feature
Manager o direttamente sul disegno
Forma
Uno schizzo chiuso o aperto
Tab.3.3 implementazione dei parametri geometrici
Parametro fisico
Peso
Velocità
Evento abbinato
L'utente esplora le proprietà di massa
L'utente effettua una simulazione trascinando o
ruotando un pezzo mobile
Forza
Viene applicata una forza in ambiente Cosmos o
Ansys Workbench
Tensione o pressione
Viene applicata una pressione in ambiente
Cosmos o Ansys Workbench
Resistenza
L'utente ha avuto esito fallimentare sulle prove
di resistenza con Cosmos o Ansys Workbench
113
L'utente ha avuto esito fallimentare sulle prove
di temperatura con Cosmos o Ansys Workbench
Tab.3.4 implementazione dei parametri fisici
Temperatura
Come è stato già evidenziato, mentre i parametri geometrici possono essere
abbinati ad una selezione e quelli fisici ad un evento, un discorso a parte
meritano i parametri prestazionali, per i quali si ritiene necessario introdurre
strumenti aggiuntivi che guidino alla loro scelta.
3.2.3 Strumento per la selezione dei parametri prestazionali e sua
applicazione
La difficoltà di individuare i parametri prestazionali e la loro scarsa
“riconoscibilità” in un sistema CAD ci impone quindi di creare ex-novo una
modalità per la loro identificazione. Quello che è stato pensato è la
realizzazione di un singolare strumento che interroghi l’utente sulle
caratteristiche attese dal modello costruito in ambiente CAD e che si vuole
innovare e perfezionare. In base alle risposte fornite dall’utente dovrebbe
essere visualizzato il parametro che è più opportuno migliorare e di
conseguenza i 7 principi innovativi del TRIZ più congruenti. L’individuazione
di un solo parametro prestazionale avviene sommando i punteggi che ognuno
di essi riceve in funzione delle risposte Sì/No date dall’utente. Il parametro che
verrà evidenziato sarà quello con il punteggio più alto. In tab.3.5 sono elencate
le 12 domande ed i rispettivi punteggi assegnati. Ogni parametro può
raggiungere al massimo 200 punti.
Domanda
Precisione di
fabbricazione
Facilità di
fabbricazione
Facilità di
operazione
Facilità di Adattabilità o
Complessità
riparazione
versatilità
Sì No Sì No Sì No Sì No Sì No Sì No
1. Ci sono componenti
poco accessibili?
0
10
10
0
20
114
0
40
0
10
0
20
0
2. E' semplice
effettuare riparazioni
sui componenti più
delicati?
3. Il sistema è
complicato da
utilizzare?
4. Servono strumenti
o particolare
esperienza per
l'utilizzo del sistema?
5. Il sistema si adatta
alla variazione di
alcuni parametri?
6. Il sistema è
utilizzabile da
chiunque?
7. Il sistema è capace
di svolgere solo un
numero limitato di
funzioni?
8. Ci sono difficoltà
per effettuare
l'assemblaggio?
9. Il numero di
componenti del
sistema è troppo
elevato?
10. Ci sono problemi
che riguardano solo
pochi pezzi?
11. Si necessitano
processi di
fabbricazione troppo
costosi?
12. Ci sono tolleranze
troppo strette?
10
0
10
0
10
0
0
50
10
0
0
10
0
10
0
10
34
0
10
0
0
10
10
0
0
10
0
10
33
0
0
10
10
0
10
0
10
0
10
0
10
0
10
0
0
40
10
0
10
0
10
0
0
33
10
0
0
30
10
0
0
10
0
10
0
10
0
10
40
0
0
10
0
10
50
0
0
10
10
0
0
10
0
10
0
10
0
10
0
10
0
10
0
10
80
0
20
0
20
0
0
10
20
0
0
10
0
10
40
0
40
0
0
10
0
10
0
10
0
10
50
0
0
10
0
10
0
10
0
10
0
10
TOTALE MAX
200
200
200
200
200
200
Tab.3.5 punteggi dello strumento per l’individuazione di un parametro
prestazionale
Abbiamo testato direttamente questo strumento così realizzato, “mettendosi nei
panni” di un utente CAD. Il test è stato effettuato su un dispositivo molto
semplice e molto comune, ovvero una penna a sfera che si apre e si chiude con
il pulsante posto in testa. Il principale limite della penna a sfera che abbiamo
individuato sin dall’inizio è la possibilità di poter scrivere con l’inchiostro di
un solo colore. Il piccolo vincolo psicologico che ci siamo posti serve
sostanzialmente per focalizzare la nostra ricerca proprio al superamento di
questo limite tecnico.
Vediamo lo schema delle risposte fornite ed i punteggi realizzati da ognuno dei
parametri riassunti nel totale del punteggio (tab.3.6).
115
Precisione di Facilità di
Facilità di Facilità di Adattabilità
Complessità
fabbricazione
fabbricazione
operazione
riparazione o versatilità
Domanda
Sì
1=NO
2=NO
3=NO
4=NO
5=NO
6=SI
7=SI
8=NO
9=NO
10=NO
11=NO
12=SI
TOTALE
No
Sì
No Sì No Sì No Sì No Sì No
10
0
10
10
0
10
0
0
0
10
10
0
10
0
0
0
10
10
0
0
50
0
10
0
0
0
110
0
0
0
0
0
0
50
0
10
0
10
0
10
10
10
10
0
40
0
40
0
10
0
10
0
40
0
0
10
0
40
10
0
10
10
10
10
0
90
0
10
0
0
0
10
0
10
10
0
130
50
Tab.3.6 riepilogo dei risultati ottenuti dallo studio su una penna a sfera
Il punteggio più alto è stato raggiunto dal parametro adattabilità e versatilità,
come atteso. Hanno raggiunto punteggi rilevabili anche precisione di
fabbricazione e facilità di riparazione: in effetti il questionario ci ha fatto
riflettere anche sulle problematiche relative alle tolleranze sulla sfera della
punta, nonché sulla difficoltà di sostituire alcuni particolari se si rompono (in
effetti la rottura del pulsante o dello stelo con l’inchiostro ci costringe a gettare
la penna).
Quindi lo strumento per il suggerimento dei parametri prestazionali ha dato
esito soddisfacente ed anzi ci ha aiutato ad individuare alcune problematiche
che non erano state evidenziate inizialmente. I 7 principi inventivi che verranno
suggeriti, in base della necessità di migliorare adattabilità e versatilità e le loro
possibile applicazione (se pensata) sono:
1. dinamizzazione
2. cambia parametri ---> vari inchiostri solidi che poi liquefanno
3. segmentazione ---> aumento del numero degli steli
4. matrioska
5. qualità locale
6. estrazione ---> penna che incide soltanto per poi effettuare il getto
d’inchiostro
116
7. materiali porosi ---> valutazione dell’utilizzo di una punta spugnosa
come quella di un evidenziatore.
La soluzione più semplice e peraltro già esistente è quella suggerita con la
segmentazione (fig.3.39).
Fig.3.39 dalla penna a sfera semplice alle penne multicolore e
multifunzione[XXII]
Nell’ottica della stessa evoluzione e con l’uso dello stesso principio inventivo
nasce anche un prodotto molto simile, ovvero la matita multicolore[23]. La testa
della matita (fig.3.40) consiste in diversi segmenti di differenti colori: piccole
rotazioni consentono di scrivere o disegnare variando i colori.
Fig.3.40 matita multicolore
Se lo strumento per la selezione dei parametri prestazionali può essere ritenuto
funzionale, bisogna decidere quando esso dovrà essere attivato. Vista la
ricorrenza dei parametri prestazionali in ambiente CAD assemblato, possiamo
pensare
di
attivarlo
qualora
un
utente
selezioni
più
particolari
contemporaneamente o un assemblato dall’albero di disegno Feature Manager.
117
3.3 Criteri per la costruzione e realizzazione del diagramma a
blocchi della feature
3.3.1 Adattabilità della TRIZ feature alle capacità dell’utente
È necessario ora interrogarsi sulle opportune modalità con le quali i
suggerimenti sui principi inventivi vengano comunicate all’utente; questo
ovviamente riguarda tutti i casi di scelta (la contraddizione, il parametro da
migliorare, ovvero il campo in cui emerge una problematica).
È stato altresì rilevato anche in precedenza il fatto che l’utente che sta
utilizzando un software di modellazione e progettazione, possa avere una
conoscenza più o meno approfondita del TRIZ, o anche che possa ignorarlo del
tutto. Proprio in questa ottica si può ritenere quindi che in numerosi casi
l’utente debba essere “accompagnato” passo passo nella consultazione dei
suggerimenti della TRIZ feature.
In particolare è quindi doveroso focalizzare i nostri sforzi per “assistere” gli
utenti che non conoscono minimamente la logica del TRIZ e che quindi
potranno solo giungere a soluzioni specifiche sul proprio progetto per via
imitativa.
In virtù dei vari step ideati e dell’esperienza dell’utente, si attende una
correlazione tra la competenza del progettista ed un livello preferenziale di
approfondimento della problematica specifica (non solo dal punto di vista del
TRIZ), come quella di tab.3.7.
Esperienza utente
Livello di conoscenza del
problema
Step di ingresso
sulla feature
Buona/ottima
Contraddizione specifica
3
Intermedia
Parametro da migliorare
2
Scarsa o inesistente
Ambiente della
problematica, tipo di
parametro
1
Tab.3.7 correlazione tra l’esperienza dell’utente e lo step preferenziale della
TRIZ feature atteso
118
Ad ogni modo si vuole sottolineare che, anche se ogni step è mirato ad una
certa “categoria” di utenti, non possa essere esclusa la possibilità a chiunque di
misurarsi con i vari livelli di approfondimento del problema. Quindi si rimarca
come questa correlazione sia soltanto un orientamento preferenziale e non uno
schema “rigido”.
3.3.2 Costruzione della TRIZ feature con il metodo della selezione diretta
dei parametri
Per realizzare lo schema funzionale della TRIZ feature, oltre a tenere conto
delle indicazioni emerse con le analisi effettuate qui sopra e nei paragrafi
precedenti, dovranno essere tenuti in considerazione ulteriori importanti
requisiti. I vincoli che dovranno essere aggiunti a questo proposito riguardano
in particolare l’interfaccia tra l’applicazione e l’utente, tenendo sempre
presente il livello di esperienza del disegnatore a cui questo lavoro intende
principalmente rivolgersi.
Quindi si dovrà prestare particolare attenzione affinché:
9 il
funzionamento
dell’applicazione
risulti
di
immediata
comprensibilità;
9 sia garantita una certa elasticità nel passaggio tra i punti focali della
feature;
9 i principi ed i parametri siano corredati da didascalie con spiegazioni,
immagini e quant’altro possa aiutare l’utente nell’apprendimento
degli strumenti del TRIZ qui usati.
3.3.3 Diagramma a blocchi della TRIZ feature
Lo schema mostrato nel diagramma a blocchi di fig.3.41 può soddisfare i
requisiti richiesti.
119
TRIZ
Tipo di
parametro?
Geometrico
Prestazioni
Fisico
STEP 2
Scegli il
parametro da
migliorare
Riprovo
Conosci il
parametro da
migliorare?
SI
NO
7 Principi
Riprovo
Parametro A
Parametro B
Illustra
Parametro A
Illustra
Parametro B
NO
Convinto?
Principio X
Principio Y
Illustra
Principio X
Illustra
Principio Y
Soddisfatto?
SI
NO
Riparto
SI
Riparto
Conosci il
parametro che può
peggiorare?
TRIZ
FINE
TRIZ
STEP 3
Scegli il parametro
che può peggiorare
SI
NO
7 Principi
Riprovo
Parametro C
Parametro D
Illustra
Parametro C
Illustra
Parametro D
Principio Z
Principio W
Illustra
Principio Z
Illustra
Principio W
Riprovo
STEP 4
NO
Convinto?
SI
SI
0-4 Principi
Soddisfatto?
NO
Riparto
Riparto
TRIZ
Principio U
Principio V
Illustra
Principio U
Illustra
Principio V
FINE
STEP 2
Riprovo
SI
Soddisfatto?
NO
Riparto
FINE
STEP 3
Fig.3.41 diagramma a blocchi della TRIZ feature con selezione diretta dei
parametri
120
Si spiega sinteticamente il suo funzionamento e la sua logica:
1) all’utente viene chiesto qual è il tipo di parametro da migliorare (scelta
obbligatoria);
2) viene chiesto se l’utente conosce il parametro specifico da migliorare:
in caso negativo vengono suggeriti i 7 principi più attinenti (step 2) in
funzione della scelta effettuata al punto 1); i principi vengono illustrati
e viene chiesto se l’utente è soddisfatto e questo determina o il termine
della feature o la necessità di ripartire dall’inizio;
3) se l’utente pensa di conoscere il parametro da migliorare può sceglierlo
e verificarlo tramite l’illustrazione di ogni parametro; se non è convinto
riparte dall’inizio o ne sceglie un altro, se lo è si va al passaggio
successivo;
4) viene chiesto se conosce il parametro da peggiorare; in caso negativo
vengono suggeriti i 7 principi più attinenti (step 3) in funzione della
scelta effettuata al punto 3); i principi vengono illustrati e viene chiesto
se l’utente è soddisfatto e questo determina o il termine della feature o
la necessità di consultare i principi dello step 2;
5) se l’utente pensa di conoscere il parametro da peggiorare può sceglierlo
e verificarlo tramite l’illustrazione di ogni parametro; se non è convinto
riparte dall’inizio o ne sceglie un altro, se lo è si va al passaggio
successivo;
6) vengono illustrati i principi più attinenti (step 4) in funzione della scelta
effettuata al punto 5); i principi vengono illustrati e viene chiesto se
l’utente è soddisfatto e questo determina o il termine della feature o la
necessità di consultare i principi dello step 3 con le stesse
“conseguenze” viste al punto 4).
3.3.4 Variazioni da apportare con il metodo della selezione indiretta dei
parametri
Pur traendo ispirazione da meccanismi di suggerimento delle soluzioni
innovative assai simili, lo strumento che dovrebbe integrarsi in ambiente CAD
121
senza una selezione diretta dei parametri presenta inevitabilmente alcune
differenze che è bene ricordare e rimarcare:
9 esiste un solo livello di approfondimento della problematica, lo step 3,
con cui si forniscono i più adatti principi inventivi;
9 i parametri che comportano una distinzione tra oggetti mobili e
stazionari, sono abbinati come descritto al paragrafo 3.2.2;
9 per la selezione dei parametri prestazionali va integrato lo strumento
esposto al paragrafo 3.2.3.
Inoltre va prestata attenzione nella realizzazione concreta della TRIZ feature,
perché l’utente possa facilmente variare l’applicazione dallo stato in uso allo
stato “a riposo”. Infatti, in virtù dei numerosi richiami di eventi e selezioni che
si ripetono comunemente in ambiente CAD, sussiste
il rischio che
l’applicazione TRIZ possa generare un bombardamento di finestre di
suggerimento nei confronti dell’utente, perlopiù spesso fuori luogo.
122
Capitolo 4 Esempio di applicazione della TRIZ feature in ambiente CAD
CAPITOLO 4 ESEMPIO DI APPLICAZIONE DELLA TRIZ
FEATURE IN AMBIENTE CAD
4.1 Descrizione dell’innovazione su cui effettuare l’esempio
A questo punto il passaggio necessario per comprendere appieno il
funzionamento e l’interfaccia della TRIZ feature non può essere che un
esempio di applicazione pratico, con la visualizzazione delle schermate che si
inseriscono nell’ambiente di disegno e progettazione.
Questa attività esemplificativa verrà svolta facendo perno sul lavoro effettuato
da Federico Cialdi sui supporti per le strutture in vetro[32].
Prima di fare questo, ovviamente, occorre inquadrare le problematiche sulle
quali tale lavoro si inserisce.
“L’introduzione di collegamenti puntuali per grandi facciate rappresenta un
elemento fortemente innovativo, infatti la diminuzione delle dimensioni
dell’attacco comporta un miglioramento della trasparenza. Per evitare che le
lastre di vetro siano sottoposte a sollecitazioni flessionali, è necessario che i
punti d’attacco trasmettano forze normali e di taglio, ma non momenti; di fatto
tali attacchi si dovrebbero idealmente comportare come cerniere sferiche. Le
prime realizzazioni prevedevano l’adozione di elementi deformabili alle
rotazioni, che realizzavano la cerniera sferica grazie alle caratteristiche
elastiche del materiale.”
Aldilà delle condizioni ideali gli attacchi più semplici e più comuni sul mercato
sono la borchia e lo spider.
123
4.1.1 La borchia
“La borchia (fig.4.1) è un sistema d’ancoraggio che vincola la lastra di vetro
incastrandola agli angoli non forati.” Se ne riassumono i principali pregi e
difetti.
Pregi:
¾ Facilità di assemblaggio della facciata (vetro appoggiato);
¾ Vetro non forato.
Difetti:
¾ Lastra vincolata con un incastro;
¾ Alto rapporto ingombro frontale – dimensioni lastra (bassa trasparenza
della facciata);
¾ Necessità di pezzi speciali in facciate non piane.
Fig.4.1
rappresentazione di
una borchia per
l’ancoraggio dei
vetri[XXIII]
4.1.2 Lo spider
Lo spider (fig.4.2) “sfrutta l’utilizzo della cerniera sferica per collegare i
pannelli. Questo elemento permette di risolvere tutti i problemi causati ai vetri
sottoposti ai carichi di vento ed agli stress termici. Con l’espediente di porre
uno snodo sferico in un foro praticato sul vetro, con il centro della sfera
appartenente al piano mediano del pannello, si evita il passaggio del momento
124
flettente al vetro stesso.” Anche per lo spider si elencano i principali pregi e
difetti.
Pregi:
¾ Assenza di momento flettente nei punti d’attacco;
¾ Basso rapporto ingombro frontale – dimensioni lastra (elevata
trasparenza della facciata).
Difetti:
¾ Difficoltà di assemblaggio della facciata (vetro appeso);
¾ Vetro forato (elevati costi di produzione e rischi di rottura della lastra in
fase di tempratura);
¾ Necessità di pezzi speciali in facciate non piane.
Fig.4.2
rappresentazione di
uno spider per
l’ancoraggio dei
vetri[XXIII]
Proprio sul sistema spider verrà effettuata l’analisi con il TRIZ tramite la
matrice delle contraddizioni ridotte.
4.1.3 Analisi del sistema spider in ambiente CAD con la TRIZ feature
L’interazione della TRIZ feature con l’utente avviene attraverso una serie di
schermate che vanno a visualizzarsi nell’ambiente di lavoro CAD. Nel nostro
caso specifico il lavoro è stato effettuato con il programma di modellazione
tridimensionale SolidWorks, versione 2005, uno dei più comuni sul mercato.
125
È stato realizzato un comune assemblaggio tra vetri tramite uno spider. Di
questo quindi sono già state enunciate le principali problematiche che possono
essere riscontrate.
Il manifestarsi di taluni difetti o limiti di un sistema è, comunque, molto più
facilmente rilevabile nella fase realizzativa di disegno. Immaginiamo quindi
che le riflessioni sorte sul sistema comprendente spider e vetri vengano alla
luce quando si sia abbozzato un modello e che questo voglia essere migliorato
(fig.4.3). A questo scopo, l’utente può ricorrere alla TRIZ feature,
richiamandola per cercare suggerimenti consoni alla propria soluzione.
La trasformazione del disegno può avvenire con lievi modifiche, ovvero
rivoluzionando il sistema stesso. Questo dipenderà in buona parte dai principi
che vengono suggeriti e dalle linee guida che si ritengono più attinenti per
eliminare la contraddizione tra i parametri confliggenti.
Nell’esempio illustrato si suppone che l’utente abbia una buona conoscenza del
problema e degli strumenti del TRIZ, cosicché sia in grado di impostare
correttamente la contraddizione e sappia sfruttare al meglio gli spunti offerti
unitamente ai principi inventivi.
Ad ogni modo si può notare che la feature, nei vari passaggi, è ricca di
chiarimenti, che possono giovare anche ai progettisti più ferrati. La stesura
delle indicazioni deriva dalla trattazione sulla possibilità di implementare
principi e parametri, dei paragrafi 3.1 e 3.2.
Le illustrazioni sottostanti ripercorrono il procedimento seguito sempre nel
lavoro di Federico Cialdi sulle strutture in vetro; ovviamente originariamente si
era fatto ricorso alla matrice completa e senza un’interfaccia grafica tra il
software CAD e l’utente.
Le finestre (form) che compaiono sulle schermate sono state realizzate con il
linguaggio VisualBasic.net, contenuto nel software Microsoft Visual
Studio.NET; il loro listato è riportato in appendice 3.
126
Fig.4.3 Modellazione di un sistema spider classico[XXIII]
Fig.4.4 Viene richiamata la TRIZ feature e viene chiesto quale tipo di
parametro migliorare: si sceglie “prestazioni del sistema” [XXIV]
127
Fig.4.5 l’utente conosce il parametro da migliorare e sceglie”facilità di
fabbricazione” [XXV]
Fig.4.6 la feature spiega il significato del parametro “facilità di
fabbricazione” e l’utente si dichiara convinto della scelta effettuata
128
Fig.4.7 l’utente conosce il parametro che può peggiorare e
sceglie”resistenza”
Fig.4.8 la feature spiega il significato del parametro “resistenza” e l’utente si
dichiara convinto della scelta effettuata
129
Fig.4.9 vengono elencati i principi inventivi dedotti dalla contraddizione
impostata: l’utente sceglie di esplorare le proprietà di “qualità locale”
Fig.4.10 presentazione generale del principio inventivo “qualità locale” [XXVI]
130
Fig.4.11 l’utente consegue maggiori informazioni sulla linea guida b) del
principio inventivo in questione
Fig.4.12 l’utente, ritenendosi soddisfatto dei suggerimenti ricevuti, esce dalla
TRIZ feature
4.1.4 Soluzione innovativa dedotta dall’analisi con la TRIZ feature
Soffermiamoci sul ragionamento alla base della scelta dei parametri in
conflitto. “Considerando l’elemento (…) vetro forato, si pone come proprietà
131
da incrementare la facilità di lavorazione e come proprietà che diminuisce di
conseguenza la resistenza della lastra, tenendo conto dei rischi di rottura nella
fase di tempratura.”
La scelta della contraddizione dava luogo in quel caso a 4 principi inventivi
suggeriti: nel nostro approccio con la matrice ridotta ne restano solamente 2.
Tra questi c’è quello che è poi è stato utilizzato per generare una soluzione
innovativa per lo spider.
“Il principio inventivo Qualità locale suggerisce di cambiare la struttura di un
oggetto da uniforme a non uniforme, nell’intento di conferire ad ogni parte
dell’oggetto stesso le funzionalità
per risolvere la contraddizione. Questo
principio ispira una soluzione molto interessante: modificare l’area
d’afferraggio dello spider, costituita da una corona circolare, con una superficie
meno “uniforme”; questa variazione della superficie può essere rappresentata
da una riduzione dell’angolo al centro della corona circolare da 360° a 90°,
sostituendo il foro con un intaglio circolare nel vertice della lastra.” “Da
un’indagine presso aziende del settore si è appreso che è possibile conferire
qualsiasi forma al contorno del pannello senza incrementare i costi di
produzione e che l’intaglio, a differenza del foro, non comporta nessun rischio
di rottura della lastra nella fase di tempratura. L’applicazione del suddetto
principio inventivo ha perciò suggerito un sistema per eliminare l’operazione di
foratura (…) come elemento dannoso al sistema.”
A questa soluzione è successiva l’idea di collocare l’accoppiamento sferico
esternamente all’area di contatto vetro-attacco.
In fig.4.13 è quindi rappresentata sempre nello stesso ambiente CAD, la
soluzione innovativa, che ha comportato una trasformazione assai radicale. La
stessa realizzazione è stata poi messa a punto e brevettata.
132
Fig.4.13 soluzione innovativa dello spider
133
Capitolo 5 Conclusioni
CAP.5 CONCLUSIONI
5.1 Sviluppi attesi dell’implementazione tra TRIZ e CAD
5.1.1 Inquadramento del lavoro svolto nel processo di implementazione tra
TRIZ e CAD
Il lavoro condotto di supporto alla progettazione concettuale nei sistemi CAD,
non può certo considerarsi esaurito a questo punto. Al contrario esso richiede
un ulteriore intervento che permetta di raggiungere un livello più elevato di
integrazione delle metodologie del TRIZ.
L’esemplificazione della feature mostrata nel cap.4 vuole essere soltanto una
simulazione di una funzionalità che, con estrema semplicità, aiuti il disegnatore
a migliorare il progetto che sta realizzando.
Molti software CAD permettono la realizzazione di features, macro, add-ins,
ed altre applicazioni “interne” create ad hoc dai programmatori. Questa
proprietà sta alla base della generazione di molte funzioni che sono in grado di
svolgere operazioni articolate particolarmente ricorrenti. Con gli stessi mezzi si
può anche conseguire un grado più alto di implementazione nei sistemi CAD di
strumenti innovativi, come quello di cui abbiamo ampiamente posto le basi.
Con il lavoro fin qui svolto, infatti, sono stati fatti interagire conoscenze,
considerazioni, approfondimenti, strumenti che fornissero un utile contributo
alla progettazione concettuale nei sistemi CAD. Ciò è avvenuto con
l’ambizione di ottenere un risultato, che fosse sintesi di completezza e
semplicità.
5.1.2 Evoluzione attesa della TRIZ feature
Il perfezionamento del funzionamento della TRIZ feature all’interno di un
software CAD, può risultare di estrema facilità per un bravo programmatore.
134
Per semplificare ulteriormente il lavoro abbiamo mostrato schermate
esemplificative della feature, almeno per la sezione del metodo diretto di
selezione dei parametri. Ma il lavoro impostato fornisce tutti gli strumenti
necessari anche per la stesura della programmazione con la modalità indiretta
di scelta dei parametri.
Con la trasformazione indicata la TRIZ feature, che ancora risulta
un’applicazione separata dal sistema CAD, purché con esso abbia stretta
attinenza, diventa una funzionalità che lavora internamente al software. Anche
questa evoluzione però non può essere ritenuta la conclusione del
procedimento di implementazione, soprattutto alla luce delle potenzialità che
offrono oggi i sistemi CAD più evoluti.
È stato già notato come alcuni principi inventivi si prestino alla generazione
automatica di soluzioni alternative a quelle realizzate, effettuando modifiche
delle geometrie. Un ulteriore passo in avanti potrebbe essere costituito da una
funzionalità per effettuare modifiche automatiche della geometria, unita alla
possibilità di visualizzare un set di nuove soluzioni realizzative ispirate da un
certo
principio
del
TRIZ.
Ciò
consentirebbe
inoltre
di
stimolare
l’immaginazione dell’utente per dare vita ad ulteriori varianti nel progetto,
riducendo così l’inerzia psicologica.[2]
Esistono già strumenti di modellazione che permettono variazioni automatiche
di forma, le quali però, in molti casi, hanno poco o niente a che spartire con il
TRIZ. Anche quando c’è una certa attinenza mai, comunque, c’è alla base del
meccanismo di trasformazione un percorso articolato che guida l’utente verso
la scelta sensata di un principio da applicare piuttosto che di un altro.
Se da un lato quindi, esistono software isolati dall’ambiente CAD che ricercano
nella matrice delle contraddizioni i principi inventivi più attinenti, dall’altro, le
rare applicazioni interne ai sistemi CAD che consentono trasformazioni delle
geometrie nel senso dei principi del TRIZ, lo fanno senza tenere conto delle
motivazioni che portano alla loro adozione.
135
Il nostro lavoro, al contrario, ha imprescindibilmente lo scopo di far ragionare
l’utente sul problema che ha di fronte e di fornirgli le soluzioni più opportune
in coerenza con la matrice della contraddizioni ridotta e con gli altri strumenti
che forniscono suggerimenti in fase di disegno e progettazione.
Ad ogni modo, tutti quegli sporadici sforzi che, a livello di programmazione,
mirano a realizzare forme di implementazione tra TRIZ e CAD vanno
sicuramente valorizzati. In effetti essi possono risultare un’utile base nell’ottica
dell’evoluzione attesa della TRIZ feature.
A conferma di quanto detto, è opportuno citare che nel corso della recente
Conferenza IFIP "Trends in Computer-Aided Innovation" (Ulm, Repubblica
Federale Tedesca, 14-15 Novembre 2005) è stato costituito il gruppo di lavoro
permanente
"Computer-Aided
innovation"
nell'ambito
del
Technical
Committee 5, con lo specifico intento di favorire lo sviluppo e l'integrazione
dei sistemi CAI all'interno del ciclo di sviluppo prodotto.
136
Appendici e bibliografia
APPENDICI E BIBLIOGRAFIA
Appendice 1 – I 40 principi inventivi del TRIZ
Principio 1. Segmentation - Segmentazione
A. Dividi il sistema in sezioni o in più parti separate
B. Rendi il sistema facile da assemblare e smontare
C. Aumenta il numero delle segmentazioni
Principio 2. Taking out –Estrazione
A. Quando un sistema svolge più funzioni, tra cui alcune, in certe
condizioni, non sono richieste (e magari anche dannose), progetta un
sistema col quale esse siano o possano essere “estratte”.
Principio 3. Local quality – Qualità locale
A. Quando un oggetto o un sistema è uniforme o omogeneo, rendilo non
uniforme.
B. Cambia le cose attorno al sistema ( l’ambiente) da uniforme a non
uniforme.
C. Permetti a ciascuna parte del sistema di funzionare al meglio
localmente.
D. Consenti a ciascuna parte del sistema di eseguire funzioni utili
differenti (meglio se funzioni inverse )
Principio 4. Asymmetry – Asimmetria
A. Dove un oggetto o un sistema è simmetrico o contiene linee di
simmetria, introduce asimmetrie.
B. Cambia la forma di un oggetto o di un sistema per adattarsi a
asimmetrie esterne ( per es. caratteristiche ergonomiche)
C. Se un oggetto o un sistema è già asimmetrico, aumenta il grado di
asimmetria.
137
Principio 5. Merging – Combina
A. Combina fisicamente o unisci oggetti identici o collegati,operazioni o
funzioni.
B. Combina o unisci oggetti, operazioni o funzioni in modo tale che
agiscano tutti nello stesso momento.
Principio 6. Universality –Universalità
A. Fai un oggetto o un sistema capace di svolgere funzioni multiple;
rimovendo il bisogno per altri sistemi.
Principio 7. "Nested doll" - Matrioska
A. Metti un oggetto o un sistema dentro un altro
B. Metti più oggetti o sistemi dentro gli altri
C. Consenti a un oggetto a un sistema di passare attraverso un buco
adatto in un altro.
Principio 8. Anti-weight - Contrappeso
A. Quando il peso di un oggetto o un sistema causa problemi,
combinalo con qualcosa che permette la salita.
B. Quando il peso di un oggetto o sistema causa problemi, usa
l’aerodinamica, idrodinamica, spinta di galleggiamento e altre forze
che permettano la salita.
Principio 9. Preliminary anti-action - Contro-azione preliminare
A. Dove un’ azione contiene sia effetti dannosi sia utili, precedi
l’azione con la sua opposta l’anti-azione per ridurre o eliminare
l’effetto dannoso.
B. Introduci
tensioni in un oggetto per contrastare tensioni note
dannose che si verificheranno più tardi.
138
Principio 10. Preliminary action - Azione preliminare
A. Introduci un’ azione utile in un oggetto o in un sistema (sia
pienamente sia parzialmente prima che necessario)
B. Preordina oggetti o sistemi in modo tale che essi possano entrare in
azione al momento e nel luogo più conveniente.
Principio 11. Beforehand cushioning - provvedi in anticipo
A. Introduci un sistema di sicurezza per compensare una potenziale
bassa affidabilità di un oggetto (‘ cinghia e sostegno ’)
Principio 12. Equipotentiality – Equipontezialità (Rimuovi tensioni)
A. Se un oggetto o un sistema richiede o è esposto a forze di compressione o
di trazione,
ridisegna l’ambiente di un oggetto in modo tale che le forze siano
eliminate o siano bilanciate dall’ambiente circostante.
Principio 13. 'The other way round' – Inversione
A. Usa un’ azione opposta per risolvere il problema
B. Rendi mobile gli oggetti fissi, e fissi gli oggetti mobile
C. Gira l’oggetto, sistema o processo alla rovescia.
Principio 14. Spheroidality - Curvature Sfericità - Curvatura
A. Converti linee dritte o superfici piane in curve
B. Usa rulli, palle, spirali, cupole.
C. Converti da moto lineare a rotatorio
D. Introduci o fai uso di forze centrifughe
Principio 15. Dynamics - Dinamizzazione
A. Fai in modo che un oggetto o il suo ambiente si adatti
automaticamente
per
prestazioni
dell'operazione
139
ottimali
a
ogni
stadio
B. Dividi un oggetto o sistema in elementi che possono cambiare
posizione l'uno rispetto all'altro.
C. Se un oggetto o sistema è rigido o irremovibile, rendilo mobile o
adattabile
D. Aumenta il numero di gradi di libertà
Principio 16. Partial or excessive actions –azione parziale o eccessiva
A. Se è difficile ottenere esattamente la quantità giusta di
un'azione,utilizza l’azione
'leggermente ridotta’ o 'leggermente
aumentata’, per ridurre o eliminare il problema.
Principio 17. Another dimension – muovi verso un’altra dimensione
A. Se un oggetto contiene o si muove lungo una linea retta, considera
un uso delle dimensioni o movimento fuori dalla linea
B. Se un oggetto contiene o si muove in un piano , pensa ad un uso
delle dimensioni o a muoverti fuori dal piano corrente.
C. Prova a comporre gli oggetti mettendoli su una pila piuttosto che
gestirli su di un piano.
D. Riorienta l’oggetto o il sistema, lasciandolo sul suo lato
E. Usa l’altro lato di un oggetto o di un sistema
Principio 18. Mechanical vibration - Vibrazione meccanica
A. Metti un oggetto in oscillazione o in vibrazione
B. Incrementa la frequenza di vibrazione (possibilmente sopra la
frequenza ultrasonica)
C. Fai uso della frequenza di risonanza di un oggetto o di un sistema.
D. Usa vibratori piezoelettrici.
E. Usa oscillazioni di campi combinati.
140
Principio 19. Periodic action – azione periodica
A. Rimpiazza azioni continue con azioni periodiche o pulsanti
B. Se una azione è già periodica, cambia l ' ampiezza del periodo o
frequenza per soddisfare requisiti esterni
C. Usa le differenze tra le azioni per realizzare azioni utili diverse
Principio 20. Continuity of useful action- Continuità di un’azione utile
A. Fai lavorare tutte le parti di un oggetto o di un sistema a pieno
carico o alla massima efficienza, per tutto il tempo.
B. Elimina tutte le azioni o il lavoro futili o non produttivi.
Principio 21. Skipping [hurry] – Affrettarsi
A. Conduci un azione a velocità molto alta per eliminare effetti
secondary dannosi.
Principio 22. "Blessing in disguise" or "Turn Lemons into Lemonade" Converti lo svantaggio in vantaggio.
A. Trasforma l’oggetto o il sistema dannoso ( in particolare l’ambiente
) in modo da trasferire un effetto positivo.
B. Aggiungi un secondo oggetto dannoso o un’azione dannosa per
neutralizzare o eliminare gli effetti di un oggetto o di un’azione
dannosa esistente.
C. Aumenta un fattore dannoso
Principio 23. Feedback
A. Introduci una retroazione per migliorare un’azione o un processo.
B. Se una retroazione è già utilizzata, rendila adattabile alle
variazioni nelle richieste o alle condizioni operative.
Principio 24. 'Intermediary' - Intermediario
A. Introduci un intermediario tra 2 oggetti, sistemi o azioni.
B. Introduci un intermediario temporaneo che sparisca o possa essere
facilmente rimosso dopo aver completato la sua funzione.
141
Principio 25. Self-service
A. Permetti ad un oggetto o ad un sistema di eseguire funzioni o
organizzarsi da solo
B. Fai uso di risorse, energia o sostanze, di scarto.
Principio 26. Copying - Copia
A. Utilizza copie semplici ed economiche al posto di oggetti o di sistemi
costosi e possibilmente vulnerabili
B. Rimpiazza un oggetto, o una azione con una copia ottica.
C. Se sono già in uso copie ottiche, fai uso di lunghezze d’onda
nell’infrarosso o nell’ultravioletto.
Principio 27. Cheap short-living objects - Oggetti economici e disponibili
A. Rimpiazza un oggetto costoso o un sistema con una moltitudine di
oggetti di breve durata.
Principio 28 Mechanics substitution/Another Sense - Sostituzione meccanica
A. Rimpiazza un mezzo esistente con un mezzo che fa uso di un altro
senso ( ottico, acustico, gusto, tatto o olfatto)
B. Introduci campi elettrici, magnetici o elettromagnetici per
interagire con un oggetto o un sistema.
C. Cambia da statico a dinamico, da fisso a variabile, e / o da un
campo non strutturato a uno strutturato.
D. Usa campi insieme ad oggetti o sistemi attivati da un campo ( per
es. ferromagnetico)
Principio 29. Pneumatics and hydraulics - Fluido
A. Usa gas o liquidi al posto di parti solide o sistemi.
Principio 30. Flexible shells and thin films - Rivestimenti flessibili e film sottili
142
A. Incorpora rivestimenti flessibili e film sottili al posto di strutture
solide
B. Isola un oggetto o un sistema da un ambiente potenzialmente nocivo
utilizzando i rivestimenti flessibili e i film sottili.
Principio 31. Porous materials – Materiali porosi (fori)
A. Rendi poroso un oggetto o aggiungi elementi porosi
B. Se un oggetto è già poroso, aggiungi qualcosa di utile nei pori.
Principio 32. Colour changes – Cambio colore
A. Cambi il colore di un oggetto o del suo ambiente.
B. Cambi la trasparenza di un oggetto o del suo ambiente.
C. Per cambiare la visibilità delle cose, utilizza additivi colorati o
elementi luminescenti.
D. Cambia le proprietà di emissività di un oggetto soggetto a
riscaldamento radiante.
Principio 33. Homogeneity - Omogeneità
A. Ottieni oggetti che interagiscono dallo stesso materiale (o da un
materiale con proprietà adeguate).
Principio 34. Discarding and recovering - Rifiutare e rigenera
A. Fai sparire (o sembrare di sparire) gli elementi di un oggetto o di
un sistema che hanno adempiuto le loro funzioni (dissolvendosi,
evaporando, ecc).
B. Ripristina parti consumabili o degradabili di un oggetto o di un
sistema durante l'operazione.
Principio 35. Parameter changes – Cambia parametri.
A. Cambia lo stato fisico di un oggetto (per esempio in un gas, in un
liquido o in un solido).
B. Cambia concentrazione o consistenza.
143
C. Cambia il grado di flessibilità
D. Cambia la temperatura.
E. Cambia la pressione.
F. Cambia altri parametri.
Principio 36. Phase transitions – Transizione di fasi
A. Fai uso di fenomeni che hanno luogo durante le transizioni di fase
(per esempio cambiamenti di volume, perdita o assorbimento di calore,
ecc).
Principio 37. Thermal expansion – Espansione termica
A. Utilizza l’espansione (o contrazione) termica dei materiali per
ottenere un effetto utile.
B. Utilizza più materiali con vari coefficienti di espansione termica per
ottenere vari effetti utili.
Principio 38. Strong oxidants – Ossidanti forti , arricchisci
A. Sostituisci aria atmosferica con aria arricchita di ossigeno.
B. Utilizza ossigeno puro.
C. Usa radiazione ionizzante.
D. Usa ossigeno ionizzato.
E. Usa ozono.
Principio 39. Inert atmosphere – Atmosfera inerti, calma
A. Sostituisci un ambiente normale con uno inerte.
B. Aggiungi parti neutre o elementi inerti a un oggetto o ad un sistema.
Principio 40. Composite materials – Materiali compositi
A. Cambia da materiale uniforme a materiale composito dove ogni
materiale è ottimizzato per una particolare richiesta funzionale.
144
Appendice 2 - Matrice delle contraddizioni
È qui illustrata la matrice delle contraddizioni completa ed originale in lingua
inglese.
1: Weight of
moving object
2: Weight of
stationary
3: Length of moving
object
4: Length of
stationary
5: Area of moving
object
6: Area of
stationary
7: Volume of
moving object
8: Volume of
stationary
1
2
*
-
-
*
-
10 1
29 35
-
8 15
29 34
-
*
-
-
35 28
40 29
-
2 17
29 4
-
14 15
18 4
-
-
30 2
14 18
-
26 7
9 39
-
17
4 35
-
17
4 17
2 26
29 40
-
2 28
13 38
81
10: Force
37 18
(Intensity)
10 36
11: Stress or
37 40
pressure
8 10
12: Shape
29 40
13: Stability of the 21 35
2 39
object
18
14: Strength
40 15
19 5
15: Duration of
34 31
action
9: Speed
16: Duration of
action
17: Temperature
18: Illumination
intensity
19: Use of energy
by moving
20: Use of energy
by stationary
21: Power
22: Loss of Energy
23: Loss of
substance
24: Loss of
Information
25: Loss of Time
26: Quantity of
substance/the
27: Reliability
28: Measurement
accuracy
29: Manufacturing
precision
30: Object-affected
harmful
31: Objectgenerated harmful
32: Ease of
manufacture
33: Ease of
operation
34: Ease of repair
35: Adaptability or
versatility
36: Device
complexity
37: Difficulty of
detecting
38: Extent of
automation
39: Productivity
36 22
6 38
19 1
32
12 18
28 31
8 36
38 31
15 6
19 28
35 6
23 40
10 24
35
10 20
37 35
35 6
18 31
38
10 40
32 35
26 28
28 32
13 18
22 21
27 39
19 22
15 39
28 29
15 16
25 2
13 15
2 27
35 11
16
15 8
26 30
34 36
27 26
28 13
28 26
18 35
35 26
24 37
3
15 8
29 34
35 10
19 14
19 14
13 14
8
18 13 17 19
1 28 9 36
13 29 35 10
10 18 36
15 10 29 34
26 3
54
26 39 13 15
1 40 1 28
40 26 1 15
27 1 8 35
2 19
9
6 27
19 16
22 35 15 19
32
9
2 35 19 32
32
16
19 9
6 27
19 26
17 27
19 6
18 9
35 6
22 32
10 35
5
10 20
26 5
27 26
18 35
3 10
8 28
28 35
25 26
28 35
27 9
2 22
13 24
35 22
1 39
1 27
36 13
6 13
1 25
2 27
35 11
19 15
29 16
2 26
35 39
6 13
28 1
28 26
35 10
28 27
15 3
4
-
*
35 8
2 14
28 10
35 1
14 16
13 14
10 7
37
15 14
28 26
-
5
29 17
38 34
6
-
7
29 2
40 28
35 30
13 2
-
15 17
4
-
7 17
4 35
-
17 7
10 40
-
*
-
7 14
17 4
-
*
-
29 30
34
19 10
15
10 15
36 28
5 34
4 10
2 11
13
3 34
40 29
3 17
19
-
*
-
-
7 29
34
1 18 15 9
36 37 12 37
10 15 6 35
36 37 10
14 4
15 22
28 10
39
19 39
9 40 10 15
28
14 7
10 2
19 30
-
1 40
35
15 19 3 35
34 39
35 38
9
39 18
40 18
19 32
2 13
26
10
15 19
35 13
12 28
25
18
-
-
-
-
1 10
35 37
72
6 38
6 13
7
14 29 10 28
10 39 24
15 26
17 30
35 2
10 31
1 26
26
30 26 30 16
15 2
29
29 14
35 18
15 9
14 4
28 26
5 16
10 28
29 37
17 1
39 4
17 15
16 22
1 29
13 17
1 17
13 12
1 28
10 25
35 1
29 2
1 19
26 24
16 17
26 24
14 13
17 28
18 4
28 38
30 24
14 5
15 29
28 11
32 28
3 16
2 32
10
1 18
15 17
27
3 18
31
1 35
16
26
26
23
30 7
14 26
19 38
26 4
5 16
15 14
29
17 10
14 16
26 28
32 3
28 33
29 32
22 1
33 28
17 2
18 39
13 1
26 12
1 17
13 16
15 13
32
35 30
29 7
14 1
13 16
2 13
18 17
17 14
13
10 26
34 31
-
8
9
10
2 8 8 10
15 38 18 37
5 35
8 10
14 2
19 35
13 4 17 10
8
4
35 8
28 10
2 14
29 30 19 30
4 34 35 2
1 18
35 36
29 4 15 35
38 34 36 37
2 18
*
37
13 28
*
15 19
2 36 13 28
*
18 37 15 12
6 35 36 35
35 24
36
21
7 2 35 15 35 10
35 34 18 37 40
34 28 33 15 10 35
35 40 28 18 21 16
9 14 8 13 10 18
17 15 26 14 3 14
3 35 19 2
5
16
35 34
38
35 6 2 28 35 10
4
36 30 3 21
10 13 26 19
19
6
8 35 16 26
35
21 2
-
-
-
17 32 35 6 30 6
13 38 38
25
17 7 7 18
7
30 18 23
10 18 1 29 3 39
39 31 30 36 18 31
10 35
17 4
2 18
40 4
32 35
40 4
26 28
32 3
2 29
18 36
27 2
39 35
22 1
40
16 40
18 16
15 39
16 25
15 16
6 36
2 39
30 16
10 35
17 7
-
2 22
25
34 10
15 20
29
3 10
14 24
32 13
6
32 23
2
22 23
37 35
17 2
40
13 29
1 40
1 16
35 15
25 2
35 11
15 35
29
34 26
6
29 1
4 16
35 13
16
26
34 10
35 16
32 18
15 35
2
16 35
38
10 13
28 38
26 32
-
4 18
39 31
35 29
34 28
21 35
11 28
28 13
32 24
10 28
32
21 22
35 28
35 28
3 23
35 13
81
18 13
34
1
34 9
2 35
24
25 10
35
34 39
19 27
30 18
35 4
35
35 10
14
34 10
1 16
28
2 18 3 4
26 31 16 35
-
28 10
35 37
10 2
-
145
36 37
11
10 36
37 40
13 29
10 18
18
35
1 14
35
10 15
36 28
10 15
36 37
6 35
36 37
35 39
19 2
23 14
25
-
-
14 15 3 36
18 40 37 10
10 37
36 5
35 14
3
8 28
10 3
13
1 35
19 39
26 39
1 40
18
15 34
39 37
35
11 2
13 39
-
2 38
1 15
29 4
72
24 35
35
6 18 35 15
38 40 18 34
18 21 10 35
11 40 34
35 4
*
15 10
34 15
*
10 14
2 35 22 1
40
18 4
10 3 10 30
18 40 35 40
19 3 14 26
27 28 25
26 2 22 10
36 35 35
36 38
12
10 14
35 40
13 10
29 14
18
10 29
13 14
15 7
5 34
29 4
-
14
15
28 27 5 34
18 40 31 35
28 2
10 27
8 35
19
29 34
15 14
28 26
3 15
63
40 14
40
-
16
2 27
19 6
1 10
35
2 10
19 30
9 14 6 35
15 7
4
9 14
35 34
17 15
38
83
3 19
26 14 35 5
35 10
19 2
14 27
9 18 19 3
3 40
27
30 14 14 26
10 40 9 25
17 9 13 27 39 3
*
15 10 35 35 23
13 17
27 3
*
35
26
13 3 27 3
*
35
10
39 3
*
35 23
14 22 1 35 10 30 19 13 19 18
*
19 32 32 22 40 39 36 40
32 3
2 19
32 35
32 30
35 19
27
6
19
12 2 19 13 5 19 28 35
19 24
29 17 24 9 35 6 18
3 14
27 4
35
29 18
29 14 35 32 26 10 19 35
2 14
16
2 40 15 31 28 10 38
17 25
14 2
19 38
26
39 6
7
29 35 2 14 35 28 28 27 27 16 21 36
3 5 30 40 31 40 3 18 18 38 39 31
-
28 10
1 39
34 28
35 40
28 33
1 18
35 10
21
35 33
2 40
33 1
18 4
17
6 29
4 38
28 19
32 22
10 15
19
3 35
38 18
2 15
16
35 39
38
34 39
10 18
35 6
4
28 30
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-
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*
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pressure
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35
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object
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35
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16
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*
substance
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Information
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35
substance/the
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27
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precision
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manufacture
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versatility
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1
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36: Device
complexity
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moving object
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moving object
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stationary
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object
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moving object
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stationary
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-
-
*
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-
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27
13
29 15
1
1
2
-
4 10 2 18 2 17
26 27 26 27
16
27
16
19 35 28 26 15 17 15 1 6 32
28 26
19
13 16
19
13
28 26
1 15 15 17 2 29
19 35
30
17 28 13 16 27 28
14
-
-
-
-
26 10 26 35 35 2 19 17 20 19
34
10
10 34
34
30 34
35 32
2 19
7 23
1
15 34 32 28 2 35 15 10 35 10
33
2 24 34 27
2
28 24
32
27 22
-
35 28 4 28 32 1
34 4 10 34
10
29 1 35 29 2 32
35 27 25 10 10 25
27 17
1 11
40
6 35 1 13 1 32
25 18 17 34 13 11
1 32
25 10
35 23
24 35 2 25 35 10
2
28 39
2
-
-
*
25
13 16
25
*
12
1 35 1 12
11 10 26 15
1 13 15 34
31
1 16
27 26 27 9
1 13 26 24
5 28
25
11 29
1 26 1 12
13
34 3
35 28 1 28
2 24 7 10
-
-
35 28
6 29
15 3
29
13 35
8 24
13 35
2
37
28 29
26 32
25 28
17 15
35 1
26 24
38
39
26 35 35 3
18 19 24 37
2 26 1 28
35
15 35
17 24 14 4
26 16 28 29
30 14
26
7 26
2 36 14 30 10 26
26 18 28 23 34 2
2 35
10 15
23
30 18
17 7
29 26 35 34 10 6
4
16 24 2 34
2 17
35 37
26
10 2
3 34
10 18
27 16
36 37
3 28
2 35
10 19
35 37
2 36
10 14
35 24
37
35 37
15 13 15 1 17 26
39
32
34 10
35 22 1 8 23 35
39 23
35
40 3
27 3
29 35
15
15 40
10 14
19 29
35 17
6 10
39 35
14 19
25 34
20 10
1
6 35
16 38
3 27 26 2 15 28
35 31 19 16
35
2 26 2 25
32 15
10
16
12 28
35 38 32 2
35
19 35
16
16 25
19 35 28 2 28 35
16
17
34
35 3
28 10
2
15 23
29 35
35 18 35 10 28 35
10 13
18
10 23
13 23
35 33
35
15
18 28 24 28
32 10 35 30
3 27
13 29
8 35
29 18
3 27
27 40 11 13 1 35
28
27
29 38
26 24 28 2 10 34
32 28 10 34 28 32
26 28 10 18
18 23 32 39
22 19 33 3 22 35
29 40
34
13 24
2 21
22 35
2
27 1
18 39
6 28 8 28 35 1
11 1
1
10 28
1 34 15 1
12 3
28
34 35 1 32
7 13
10
27 34 35 28
1
35
6 37
15 10 15 1 12 17
37 28
24
28
3 13
27 10
13 35
1
27 35
10 34
26 2
18
35 11 22 19
22 31 29 40
19 1
31
35 1 2 13 27 26
11 9
15
1
12 26 15 34 32 26
1 32 1 16 12 17
71
35 1
*
4 16 13 11
1 16
15 29
*
74
37 28
29 15
1 13
*
28 37
15 10
12 26 1 15
*
34 21 35 18
37 28
1 35 27 4 15 24 34 27
5 12
*
13
1 35
10
25
35 26
1 32 1 35 12 17 35 18 5 12
*
10 25 28 37 28 24 27 2 35 26
Appendice 3 - Listato delle form della TRIZ feature
1) Cosa vuoi migliorare
Public Class Form1
Inherits System.Windows.Forms.Form
#Region " Windows Form Designer generated code "
Public Sub New()
MyBase.New()
'This call is required by the Windows Form Designer.
InitializeComponent()
'Add any initialization after the InitializeComponent() call
End Sub
'Form overrides dispose to clean up the component list.
Protected Overloads Overrides Sub Dispose(ByVal disposing As Boolean)
If disposing Then
If Not (components Is Nothing) Then
components.Dispose()
End If
End If
MyBase.Dispose(disposing)
End Sub
'Required by the Windows Form Designer
Private components As System.ComponentModel.IContainer
'NOTE: The following procedure is required by the Windows Form Designer
'It can be modified using the Windows Form Designer.
'Do not modify it using the code editor.
Friend WithEvents Label1 As System.Windows.Forms.Label
Friend WithEvents Button1 As System.Windows.Forms.Button
<System.Diagnostics.DebuggerStepThrough()> Private Sub
Dim resources As System.Resources.ResourceManager = New
System.Resources.ResourceManager(GetType(Form1))
Me.Label1 = New System.Windows.Forms.Label()
Me.Button1 = New System.Windows.Forms.Button()
Me.SuspendLayout()
'
'Label1
'
Me.Label1.BackColor = System.Drawing.SystemColors.HighlightText
Me.Label1.Font = New System.Drawing.Font("Microsoft Sans Serif", 14.0!,
System.Drawing.FontStyle.Regular, System.Drawing.GraphicsUnit.Point, CType(0,
Byte))
Me.Label1.Location = New System.Drawing.Point(0, 32)
Me.Label1.Name = "Label1"
Me.Label1.Size = New System.Drawing.Size(304, 32)
Me.Label1.TabIndex = 0
Me.Label1.Text = "Cosa vuoi migliorare?"
Me.Label1.TextAlign = System.Drawing.ContentAlignment.MiddleCenter
'
'Button1
'
Me.Button1.BackColor = System.Drawing.SystemColors.InactiveCaptionText
Me.Button1.Font = New System.Drawing.Font("Maiandra GD", 12.0!,
System.Drawing.FontStyle.Bold, System.Drawing.GraphicsUnit.Point, CType(0,
Byte))
Me.Button1.Location = New System.Drawing.Point(32, 80)
Me.Button1.Name = "Button1"
147
Me.Button1.Size = New System.Drawing.Size(224, 40)
Me.Button1.TabIndex = 1
Me.Button1.Text = "Parametro GEOMETRICO"
'
'Button2
'
Byte))
Me.Button2.Text = "Parametro FISICO"
'
'Button3
'
Byte))
Me.Button3.Text = "PRESTAZIONI del sistema"
'
'Form1
'
Me.AutoScaleBaseSize = New System.Drawing.Size(5, 13)
Me.BackColor = System.Drawing.SystemColors.Menu
Me.BackgroundImage =
CType(resources.GetObject("$this.BackgroundImage"), System.Drawing.Bitmap)
Me.ClientSize = New System.Drawing.Size(292, 266)
Me.Controls.AddRange(New System.Windows.Forms.Control() {Me.Button3,
Me.Button2, Me.Button1, Me.Label1})
Me.Icon = CType(resources.GetObject("$this.Icon"), System.Drawing.Icon)
Me.MaximizeBox = False
Me.MinimizeBox = False
Me.Name = "Form1"
Me.Text = "TRIZ Feature"
Me.ResumeLayout(False)
End Sub
#End Region
End Class
2) Prestazioni del sistema
Public Class Form1
Public Sub New()
MyBase.New()
End Sub
If disposing Then
148
End If
End If
End Sub
Friend WithEvents ListBox1 As System.Windows.Forms.ListBox
Me.ListBox1 = New System.Windows.Forms.ListBox()
Me.SuspendLayout()
'
'Label1
'
Me.Label1.Font = New System.Drawing.Font("Palatino Linotype", 12.0!,
Byte))
Me.Label1.Text = "Conosci il parametro che può peggiorare?"
'
'Button1
'
Me.Button1.Font = New System.Drawing.Font("Microsoft Sans Serif",
14.0!, System.Drawing.FontStyle.Bold, System.Drawing.GraphicsUnit.Point,
CType(0, Byte))
Me.Button1.Text = "NO"
'
'Label2
'
Byte))
Me.Label2.Text = "SI'"
'
'ListBox1
'
Me.ListBox1.Font = New System.Drawing.Font("Microsoft Sans Serif",
12.0!, System.Drawing.FontStyle.Regular, System.Drawing.GraphicsUnit.Point,
CType(0, Byte))
Me.ListBox1.ItemHeight = 20
Me.ListBox1.Items.AddRange(New Object() {"Peso di un oggetto mobile",
"Peso di un oggetto stazionario", "Lunghezza di un oggetto mobile", "Lunghezza
di un oggetto stazionario", "Area di un oggetto mobile", "Area di un oggetto
stazionario", "Volume di un ogggetto mobile", "Volume di un oggetto
stazionario", "Velocità", "Forza", "Sollecitazione o pressione", "Forma",
"Resistenza", "Temperatura", "Precisione di fabbricazione", "Facilità di
149
fabbricazione", "Facilità di operazione", "Facilità riparazione", "Adattabilità
o versatilità", "Complessità"})
Me.ListBox1.Location = New System.Drawing.Point(0, 152)
Me.ListBox1.Name = "ListBox1"
Me.ListBox1.Size = New System.Drawing.Size(288, 84)
Me.ListBox1.TabIndex = 3
'
'Form1
'
Me.Controls.AddRange(New System.Windows.Forms.Control() {Me.ListBox1,
Me.Label2, Me.Button1, Me.Label1})
Me.Name = "Form1"
Me.Text = "Parametro che può peggiorare"
End Sub
#End Region
Private Sub ListBox1_SelectedIndexChanged(ByVal sender As System.Object,
ByVal e As System.EventArgs)
End Sub
Private Sub Prestazioni_del_sistema_Load(ByVal sender As System.Object,
ByVal e As System.EventArgs) Handles MyBase.Load
End Sub
End Class
3) Facilità di fabbricazione
Public Class Form1
Public Sub New()
MyBase.New()
End Sub
If disposing Then
End If
End If
End Sub
150
Me.SuspendLayout()
'
'Label1
'
Me.Label1.BackColor = System.Drawing.Color.Yellow
Me.Label1.Font = New System.Drawing.Font("Arial Black", 12.0!,
Byte))
Me.Label1.Text = "Il grado di facilità nel compiere una lavorazione. Il
beneficio nel produrre e fa" & _
"bbricare agevolmente l'oggetto/sistema."
'
'Label2
'
Me.Label2.Font = New System.Drawing.Font("Poor Richard", 15.0!,
Byte))
Me.Label2.Text = "Convinto?"
'
'Button1
'
Me.Button1.BackColor = System.Drawing.Color.FromArgb(CType(192, Byte),
CType(192, Byte), CType(255, Byte))
CType(0, Byte))
Me.Button1.Text = "Sì, vado avanti"
'
'Button2
'
CType(0, Byte))
Me.Button2.Text = "No, scelgo un altro parametro"
'
'Button3
'
151
CType(0, Byte))
Me.Button3.Text = "No, torno indietro"
'
'Form1
'
Me.BackColor = System.Drawing.Color.Magenta
Me.Button2, Me.Button1, Me.Label2, Me.Label1})
Me.Name = "Form1"
Me.StartPosition = System.Windows.Forms.FormStartPosition.CenterScreen
Me.Text = "Facilità di fabbricazione"
End Sub
#End Region
Private Sub Form1_Load(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles MyBase.Load
End Sub
End Class
4) Parametro che può peggiorare
Public Class Prestazioni_del_sistema
Public Sub New()
MyBase.New()
End Sub
If disposing Then
End If
End If
End Sub
152
System.Resources.ResourceManager(GetType(Prestazioni_del_sistema))
Me.SuspendLayout()
'
'Label1
'
Me.Label1.Font = New System.Drawing.Font("Palatino Linotype", 12.0!,
Byte))
Me.Label1.Text = "Conosci il parametro da migliorare?"
'
'Button1
'
14.0!, System.Drawing.FontStyle.Bold, System.Drawing.GraphicsUnit.Point,
CType(0, Byte))
Me.Button1.Text = "NO"
'
'Label2
'
Byte))
Me.Label2.Text = "SI'"
'
'ListBox1
'
Me.ListBox1.Font = New System.Drawing.Font("Microsoft Sans Serif",
CType(0, Byte))
Me.ListBox1.Items.AddRange(New Object() {"Precisione di fabbricazione",
"Facilità di fabbricazione", "Facilità di operazione", "Facilità riparazione",
"Adattabilità o versatilità", "Complessità"})
'
'Prestazioni_del_sistema
'
Me.Controls.AddRange(New System.Windows.Forms.Control() {Me.ListBox1,
Me.Label2, Me.Button1, Me.Label1})
Me.Name = "Prestazioni_del_sistema"
Me.Text = "PRESTAZIONI DEL SISTEMA"
153
End Sub
#End Region
Private Sub ListBox1_SelectedIndexChanged(ByVal sender As System.Object,
ByVal e As System.EventArgs)
End Sub
End Class
5) Resistenza
Public Class Form1
Public Sub New()
MyBase.New()
End Sub
If disposing Then
End If
End If
End Sub
Me.SuspendLayout()
'
'Label1
'
Me.Label1.Font = New System.Drawing.Font("Arial Black", 12.0!,
Byte))
154
Me.Label1.Text = "Capacità di un oggetto di resistere al mutamento in
risposta alla forza. Resisten" & _
"za a rompersi. Per esteso anche rigidezza."
'
'Label2
'
Byte))
Me.Label2.Text = "Convinto?"
'
'Button1
'
CType(0, Byte))
Me.Button1.Text = "Sì, vado avanti"
'
'Button2
'
CType(0, Byte))
Me.Button2.Text = "No, scelgo un altro parametro"
'
'Button3
'
CType(0, Byte))
Me.Button3.Text = "No, torno indietro"
'
'Form1
'
Me.BackColor = System.Drawing.Color.Magenta
Me.Button2, Me.Button1, Me.Label2, Me.Label1})
Me.Name = "Form1"
Me.StartPosition = System.Windows.Forms.FormStartPosition.CenterScreen
Me.Text = "Resistenza"
End Sub
155
#End Region
Private Sub Form1_Load(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles MyBase.Load
End Sub
End Class
6) Principi proposti
Public Class Form1
Public Sub New()
MyBase.New()
End Sub
If disposing Then
End If
End If
End Sub
Me.SuspendLayout()
'
'Label1
'
Me.Label1.BackColor = System.Drawing.Color.Lime
Me.Label1.Font = New System.Drawing.Font("Shruti", 12.0!,
(System.Drawing.FontStyle.Bold Or System.Drawing.FontStyle.Italic),
System.Drawing.GraphicsUnit.Point, CType(0, Byte))
Me.Label1.Text = "Lista dei principi suggeriti"
156
'
'Button1
'
Me.Button1.BackColor = System.Drawing.Color.LightSkyBlue
Me.Button1.Font = New System.Drawing.Font("Lucida Bright", 13.0!,
Byte))
Me.Button1.Text = "> Segmentazione"
'
'Button2
'
Me.Button2.BackColor = System.Drawing.Color.LightSkyBlue
Me.Button2.Font = New System.Drawing.Font("Lucida Bright", 13.0!,
Byte))
Me.Button2.Text = "> Qualità locale"
'
'Button4
'
CType(0, Byte))
Me.Button4.Text = "No, mostra altri principi"
'
'Button5
'
CType(0, Byte))
Me.Button5.Text = "Sì, OK!!!"
'
'Label2
'
Byte))
Me.Label2.Text = "Soddisfatto?"
'
'Form1
'
Me.BackColor = System.Drawing.Color.Salmon
Me.Button5, Me.Label2, Me.Button2, Me.Button1, Me.Label1})
157
Me.Name = "Form1"
Me.Text = "Principi proposti"
End Sub
#End Region
End Class
7) Qualità locale
Public Class Form1
Public Sub New()
MyBase.New()
End Sub
If disposing Then
End If
End If
End Sub
Friend WithEvents PictureBox1 As System.Windows.Forms.PictureBox
Me.PictureBox1 = New System.Windows.Forms.PictureBox()
Me.SuspendLayout()
'
'Label1
'
Me.Label1.BackColor = System.Drawing.Color.Aqua
Me.Label1.Text = "Con la qualità locale puoi:"
'
'ListBox1
'
Me.ListBox1.BackColor = System.Drawing.Color.Aqua
158
Me.ListBox1.Items.AddRange(New Object() {"a) effettuare svuotamenti o
alleggerimenti in alcune parti del sistema", "b) effettuare modifiche locali
delle superfici senza compromettere quelle funzion" & _
"ali", "c) migliorare la qualità locale di una superficie", "d)
realizzare accorgimenti per migliorare il contatto degli strumenti o superfici"
& _
" anatomiche"})
'
'Label2
'
Me.Label2.BackColor = System.Drawing.Color.Cyan
Me.Label2.Text = "Effettuare modifiche locali delle superfici senza
compromettere quelle funzionali" & _
"; cambiare la struttura di un oggetto, trasformandola da uniforme a
non uniforme" & _
""
'
'PictureBox1
'
Me.PictureBox1.BackgroundImage =
CType(resources.GetObject("PictureBox1.BackgroundImage"),
System.Drawing.Bitmap)
Me.PictureBox1.Location = New System.Drawing.Point(215, 104)
Me.PictureBox1.Name = "PictureBox1"
Me.PictureBox1.Size = New System.Drawing.Size(577, 240)
Me.PictureBox1.TabIndex = 3
Me.PictureBox1.TabStop = False
'
'Form1
'
Me.BackColor = System.Drawing.Color.Orange
Me.Controls.AddRange(New System.Windows.Forms.Control()
{Me.PictureBox1, Me.Label2, Me.ListBox1, Me.Label1})
Me.Font = New System.Drawing.Font("Microsoft Sans Serif", 12.0!,
Byte))
Me.Name = "Form1"
Me.Text = "Qualità Locale"
End Sub
#End Region
End Class
159
Bibliografia e siti di riferimento
[1]
W. L. Miller, L. Morris, 4th Generation R&D : Managing Knowledge,
Technology, and Innovation (John Wiley & Sons, 1999)
[2]
V. Abate, G. Cascini, Computer-Aided Design: Forecasted Evolution:
http://www.triz-journal.com/archives/2003/05/b/02.pdf
[3]
riflessioni ed informazioni tratte da G. Cascini, State-of-the-art and
trends of Computer-Aided Innovation tools, towards the integration within the
Product Development Cycle, (2004) “Building the Information Society”
Kluwer Academic Publishers (ISBN 1-4020-8156-1)
[4]
si veda ad esempio le tesi di laurea realizzate presso l’Università degli
Studi di Firenze, Facoltà di Ingegneria, di S. Biagioli Sviluppo di uno
strumento integrato in un CAD meccanico per il progetto di carpenteria
metallica (2003) e M. Sottani, Sviluppo di uno strumento integrato in un CAD
meccanico per il progetto di giunti nella carpenteria metallica (2003)
[5]
vari approfondimenti sull’argomento: Stratton, R., Warburton, R.D.H.,
The strategic integration of agile and lean supply, International Journal of
Production Economics, (2003); Rantanen, K., Domb, E., Simplified TRIZ –
New Problem-Solving Applications for Engineers and Manufacturing
Professionals (St. Lucie Press, 2002); Yamashina, H., Ito, T., Kawada H.,
Innovative product development process by integrating QFD and TRIZ,
International Journal of Production Research, (2002); Tan, R., Kraft, D., A
conceptual design methodology for variety using TRIZ and QFD, presentato in
occasione di “ASME 14th International Conference on Design Theory and
Methodology Integrated Systems Design”, Montreal, Canada, 29 settembre – 2
ottobre 2002; Terninko, J., The QFD, TRIZ and Taguchi Conne tion:
Customer-Driven Robust Innovation, Transactions of Ninth Symposium on
Quality Function Deployment, Novi, MI QFD Institute (1997); Hu, M., Yang,
160
K., Taguchi, S., Enhancing Robust Design with the Aid of TRIZ and Axiomatic
Design, The TRIZ Journal (Ottobre - Novembre 2000), http://www.trizjournal.com/; Kai Y., Basem S. E. , Design for Six Sigma: A Roadmap for
Product Development (McGraw-Hill Professional, 2003)
[6]
dalla tesi di dottorato presso l’Università di Parma di M. Pulli,
Engineering Knowledge Management Systems evolution (2004)
[7]
G. Arcidiacono, M. Delogu, The integration of reliability techniques as
an aid to the design optimisation of an earth moving machine presentato in
occasione di “2001 ASME International Mechanical Engineering Congress and
Exposition”, (2001)
[8]
D. Cavallucci, P. Lutz, D. Kucharavy, Converging in problem
formulation: A different path in design presentato in occasione di “14th ASME
International Conference on Design Theory and Methodology Integrated
Systems Design”, Montreal, Canada, 29 settembre – 2 ottobre 2002
[9]
M. Verbitsky, Semantic TRIZ, The TRIZ Journal (Febbraio 2004),
http://www.triz-journal.com/
[10]
G. Cascini, P. Rissone, PAT-Analyzer: a tool to speed-up patent
analyses with a TRIZ perspective, presentato in occasione di “ETRIA World
Conference: TRIZ Future 2003”, Aquisgrana, Repubblica Federale Tedesca,
12-14 Novembre 2003
[11]
G. Cascini, A. Fantechi, E. Spinicci, Natural Language Processing of
Patents and Technical Documentation, pubblicato su “IAPR Workshop on
Document Analysis Systems” - Università di Firenze, Italia, 8-10 Settembre
2004
[12]
J. Bento, B. Feijó, An-agent based paradigm for building intelligent
CAD systems, Artificial Intelligence in Engineering, (1997)
161
[13]
W.C. Regli, V.A. Cicirello, Managing digital libraries for computer-
aided design, Computer-Aided Design, (2000)
[14]
N. Iyer, Y. Kalyanaraman, K. Lou, S. Jayanti, K. Ramani, A
reconfigurable 3D engineering shape search system - Part I: shape
representation, presentato in occasione di “DETC’ 03 ASME 2003 Design
Engineering Technical Conferences and Computers and Information in
Engineering Conference”, Chicago, Illinois, USA, 2-6 Settembre 2003
[15]
N. León-Rovira, Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de
Monterrey, A proposal to integrate TRIZ and CAD (Computer Aided TRIZbased Design), presentato per la prima volta alla “TRIZCON2001”, The
Altshuller Institute, Marzo 2001
[16]
da http://www.apeiron-triz.org/
[17]
da http://www.apeiron-triz.org/download/Petrali_2004.pdf
[18]
V. Souchkov, TRIZ: A Systematic Approach to Innovative Design,
1996, rivisto nel 1999, http://www.insytec.com/TRIZApproach.htm
[19]
esempio riportato da J. Terninko, B. Zlotin, A. Zusman, Systematic
Innovation: An Introduction to TRIZ (Theory of Inventing Problem Solving)
(1998)
[20]
immagine realizzata tramite il software Creax Innovation Suite
[21]
D. Mann, Università di Bath, Regno Unito, Assessing The Accuracy Of
The Contradiction Matrix For Recent Mechanical Inventions, febbraio 2002,
dalla pagina http://www.triz-journal.com/archives/2002/02
[22]
D. Mann, Hands on Systematic Innovation, CREAX Press (2002)
162
[23]
illustrazione del prodotto ed immagini tratte da http://www.gnrtr.com/
settore Strong solutions
[24]
illustrazione
del
prodotto
ed
immagini
tratte
da
immagini
tratte
da
http://www.creativa.it/mostra/mostra_telematica/
[25]
illustrazione
del
prodotto
ed
http://www.shoppersworld.co.uk/
[26]
illustrazione del prodotto ed immagini tratte da A. Zusman, B. Zlotin,
della “Ideation International Inc.”, TRIZ Tutorial #1
[27]
immagini ed approfondimenti dei temi tratti da http://www.skf.com/
[28]
da Invention Machine Corporation - Goldfire http://www.invention-
machine.com/
[29]
spunti ed illustrazioni da N. León-Rovira, Automatic Changes in
Topology of Parts in 3D CAD systems, presentato alla “1ST IFIP-TC5 Working
Conference On Computer Aided Innovation”, Ulm, Repubblica Federale
Tedesca, 14-15 Novembre 2005
[30]
N. León-Rovira, Automatic Shape Variations in 3D Cad Environments,
presentato alla “1ST IFIP-TC5 Working Conference On Computer Aided
Innovation”, Ulm, Repubblica Federale Tedesca, 14-15 Novembre 2005
[31]
Interactive TRIZ Matrix & 40 Principles utilizzabile direttamente in
rete alla pagina http://www.triz40.com/
[32]
F. Cialdi, tesi di laurea presso l’Università degli Studi di Firenze,
Facoltà di Ingegneria “Supporti Innovativi Per Strutture In Vetro” (2004)
163
Fonti delle illustrazioni
[I]
dall’articolo Innovationtools, http://www.triz-online.de/innovation/
[II]
G. Cascini, P. Rissone, D. Russo, Dipartimento di Meccanica e
Tecnologie Industriali, Università degli Studi di Firenze, TRIZ, Innovare nella
Progettazione,
(dicembre
2003)
dalla
pagina
http://www.apeiron-
triz.org/download/TRIZ1.pdf
[III]
Textile
da D. Heath, North Carolina State University, Addressing Salt Issues in
Dyeing
Using
an
ISQ
and
ARIZ,
www.triz-journal.com/
archives/2000/01/d/
[IV]
tratto da K. C. Rea, Applying TRIZ to Software Problems Creatively
Bridging Academia and Practice in Computing, pubblicato per la prima volta
ai lavori della “TRIZCON2002”, The Altshuller Institute Conference, Maggio
2002, www.triz-journal.com/ archives/2002/10/c/
[V]
da http://www.paramountzone.com/
[VI]
da http://www.eswak.com/images/
[VII] da http://www.simonini-flying.com/
[VIII] da http://www.hutchinsontransmission.com/transmission/
[IX]
da http://www.dipmec.unian.it/
[X]
da http://www.rockfordballscrew.com/
[XI]
da http://www.dolmendesign.it/ images/prod-sedie1.jpg
164
[XII] da http://www.casseforti-armadi.it/ web_ita/master/c1a.gif
[XIII] da http://www.lenzi.it/Scale_Mobili/ ScalaM_Velino.jpg
[XIV] da http://www.digitalight.it/3d, http://www.newbabyberry.com/acatalog
e http://www.midisegni.it/progetto_oggetti/carte/spazzolino.gif
[XV] da http://www.nencinisport.it/update12/images
[XVI] dall’articolo sulle tendenze delle forme degli spazzolini di Elena
Novitskaya, Toothbrush, http://www.gnrtr.com/tendencies/en/t02.html
[XVII] da http://www.cyberscooter.it/ tecnica/redazione/images/
[XVIII] da http://www.mobilitoto.it/ img/elettrod010.jpg e http://www.rex.it/
[XIX] da http://www.carmetviterie.com/images/dadoschema_autobloc.jpg
[XX] da http://www.slotcars.it/catalog/images , http://digilander.libero.it/,
http://www.sti.nasa.gov/tto/
spinoff1996/images/114.jpg
e
http://img.rol.ro/bd.rol.ro/produse/1/556/LAGARE2.JPG
[XXI] da
http://www.epw.ifam.fraunhofer.de/images/divers/verbund1.gif
e
http://www.azzurroframes.it/sezioni/tecnologia/images/glare/GLARE1.jpg
[XXII] la penna multifunzione è un prodotto della Staedtler e l’immagine è
tratta da http://www.staedtler.us/, le altre immagini sono tratte da
http://www.nada.kth.se/~osu/rhino_bilder/penna.jpg
e
http://images.neopets.com/ items/sch_pen_multicolour.gif
[XXIII] immagini riprese e/o ricostruite dai modelli disponibili alla pagina
http://www.avatara.com/merogallery/
165
[XXIV] lo sfondo della form “TRIZ Feature”, immagine del bubble wrap che
in
ambiente
“intermediario”,
TRIZ
può
è
ricordarci
i
principi
tratto
dalla
“segmentazione”
pagina
ed
web
http://www.peacockshock.com/archives/bubblewrappy-thumb.jpg
[XXV] lo sfondo della form “PRESTAZIONI DEL SISTEMA”, immagine di
una schiuma metallica che in ambiente TRIZ può ricordarci il principio
“materiali
porosi”,
è
tratto
da
http://www.ing.unitn.it/~colombo/SCHIUME_METALLICHE/web/comm/ima
ge014.jpg
[XXVI] l’illustrazione che compare nella form “Qualità Locale”, immagine di
due martelli con differenti funzioni, che può esemplificare il significato della
“qualità
locale”,
è
tratto
dalla
http://www.plasterarc.net/glossary/images/martellodacarpentieri.GIF
166
pagina