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TRIZ (TEORIA DA SOLUÇÃO INVENTIVA DE PROBLEMAS)
 
 
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Melhores Práticas
TRIZ (Teoria da Solução Inventiva de Problemas)
Criado por PDPNet Knowledge Network ( NUMA / USP ) em 19 de Dezembro de 2008 - 16:21.
Atualizado por PDPNet Knowledge Network ( NUMA / USP ) em 19 de Dezembro de 2008 - 16:28.
Sumário:
Descrição:

Introdução

A TRIZ começou a ser desenvolvida durante os anos 50, por G. S. Altshuller, na ex-URSS. Altshuller (1969, 1974, 1979, 1980, 1984, 1989) estudou patentes de diferentes áreas, com o objetivo de buscar alternativas mais eficazes aos métodos para a solução criativa de problemas então disponíveis - especialmente, aos métodos puramente psicológicos. Esta abordagem diferenciou-se das anteriores por focalizar-se nos registros do produto criativo das áreas técnicas - as patentes. Altshuller e sua equipe procuraram definir quais os processos envolvidos na obtenção das soluções criativas contidas nas patentes. Estudando problemas que haviam sido resolvidos de forma criativa e procurando deles retirar informações que pudessem ser utilizadas para a solução de outros problemas, Altshuller encontrou certas regularidades no processo de solução de problemas. Com base nas regularidades identificadas, elaborou uma metodologia para a solução de problemas, a qual denominou TRIZ

Histórico e estrutura

A TRIZ considerada clássica - desenvolvida por Altshuller e seus colaboradores - é composta por diversos métodos para a formulação e a solução de problemas, uma base de conhecimento e padrões da evolução dos sistemas técnicos. É uma unanimidade entre os principais autores que a TRIZ ainda está no início de seu desenvolvimento e que muitos conhecimentos científicos ainda serão adicionados à base de dados e métodos mais eficazes serão desenvolvidos e/ou unificados com os já existentes na TRIZ e em áreas correlatas. Vem ocorrendo uma expansão do uso da TRIZ para áreas não técnicas (administração, pedagogia e outras). Por falta de intercâmbio científico com os países ocidentais durante o regime comunista da ex-URSS, a difusão da TRIZ no Ocidente somente vem ocorrendo há pouco mais de uma década, com intensidade maior a partir de 1995. Com a doença e o falecimento de Altshuller, o desenvolvimento da TRIZ passou a ser liderado por seus antigos colaboradores. A estrutura da TRIZ clássica é mostrada na Figura 1.

Figura 1 - Estrutura da TRIZ Clássica

Conceitos fundamentais

Os conceitos fundamentais da TRIZ são a idealidade, a orientação à contradição e o uso de recursos existentes num sistema.

Na TRIZ, um sistema técnico é entendido como o preço pago pela execução de funções e, quanto mais evoluído o sistema, menor tende a ser esse preço. Assim, os sistemas técnicos evoluem no sentido do aumento da idealidade (ou seja, mesmo sem existir um sistema específico para isso, a função é executada).

A evolução dos sistemas técnicos é um processo governado por certos padrões (Tabela 1), os quais direcionam o sistema técnico rumo ao ideal. Idealmente, nenhum sistema existe, mas, as funções necessárias são executadas.

Tabela 1 - Padrões da evolução dos sistemas técnicos (adaptado de Altshuller, 1979)

Padrões Explicações
Padrões da criação de sistemas técnicos Completeza do sistema Um sistema técnico deve ter motor, transmissão e sistemas de operação, controle e sustentação e proteção.
Capacidade de condução de energia Um dos subsistemas de um sistema técnico tem de ser capaz de conduzir energia, no mínimo.
Sincronização dos ritmos Subsistemas dos sistemas técnicos devem ter ritmos de operação compatíveis.
Padrões do +movimento Inesgotabilidade do desenvolvimento técnico Sistemas técnicos podem ser desenvolvidos, através de melhorias e associação a outros, indefinidamente.
Aumento da idealidade do sistema técnico Sistemas técnicos tendem a utilizar mais informação e menos material, energia, espaço e tempo.
Desigualdade da evolução dos subsistemas Subsistemas, especialmente de sistemas complexos, tendem a desenvolver-se desigualmente.
Transição para o supersistema Quando o desenvolvimento de um sistema técnico isolado chega ao limite, esta transição pode ser necessária.
Padrões de tendência Simplificação do sistema Sistemas tornam-se mais complicados e, depois, mais simples. A eficácia aumenta com a simplificação.
Transição para o subsistema A eficácia de um sistema aumenta com a transição para o subsistema.
Transição da instrumentação para a automatização A eficácia de um sistema aumenta com a automatização.
Aumento da participação de sistemas C-S no sistema A eficácia de um sistema aumenta com o crescimento da participação de sistemas C-S (campo-substância).

Como ilustração, na Tabela 2 são mostradas as etapas de evolução do automóvel com motor de combustão interna.

Tabela 2 - Etapas da evolução do automóvel (adaptado de Savransky, 1996)

Estágio de evolução Descrição Exemplo: automóvel com motor de combustão interna
Formação 0 Descoberta científica ou tecnológica para a qual, muitas vezes, não se conhece aplicação. Teorias de Carnot, Watt e outros (termodinâmica clássica).
1 O sistema ainda não existe, mas, há elementos importantes para seu surgimento. Desenvolvimento dos primeiros motores de combustão interna.
2 O novo sistema surge, resultante de invenção do nível 3 ou 4 (solução de uma contradição e/ou uso de princípio científico pouco conhecido). Desenvolvimento lento. Primeiros automóveis: construídos com tecnologia das carruagens, artesanais e caros.
Otimização 3 A sociedade reconhece a importância do novo sistema. O desenvolvimento é rápido. Muitas patentes são concedidas. Ford e outros iniciam a produção em massa e o grande mercado de automóveis.
4 O sistema atinge a maturidade e seu desenvolvimento satura-se. Incorporação de mecânica sofisticada, como transmissão automática, controle de tração e de freios, injeção de combustível, etc.
5 Possibilidades de desenvolvimento do sistema original são esgotadas.
Evolução 6 Melhorias no sistema são conseguidas com outras tecnologias. Surge a próxima geração, que substituirá o sistema original. Incorporação de elementos eletrônicos, permitindo melhorias de desempenho. Veículos elétricos, híbridos etc.
Formação 7 (= 2) Coexistência do sistema antigo com o novo. Veículos com motor de combustão interna, elétricos, híbridos etc.

Contradições podem ser definidas como requisitos conflitantes com relação a um mesmo sistema técnico. Por exemplo, a haste de um ferro de soldar deve ser longa, para não queimar a mão do soldador e deve ser curta, para facilitar o controle da operação. Uma solução extremista seria fazer a haste muito longa. Isso evitaria queimaduras, mas, prejudicaria a precisão do controle. Uma solução que procura contornar a contradição seria fazer a haste não muito curta, nem muito longa: um meio termo é estabelecido. A orientação à contradição consiste em não procurar evitá-la, mas, resolvê-la criativamente. Como um exemplo de solução que resolve a contradição, a haste poderia ter forma similar à de uma ferradura. Assim, o cabo seria longo (para a transmissão de calor) e seria curto (para um controle adequado). A identificação e solução das contradições de um sistema técnico aproxima-o do ideal. Existem diferentes tipos de contradições: as contradições administrativa, técnica e física são as mais importantes para a solução de problemas em sistemas técnicos.

Os recursos de um sistema podem ser definidos como quaisquer elementos do sistema ou das cercanias que ainda não foram utilizados para a execução de funções úteis no sistema. A utilização de recursos torna o sistema mais próximo do ideal. Há casos em que a simples procura por recursos não aproveitados em um sistema leva a soluções inventivas. Existem diferentes classes de recursos: internos; externos; naturais; sistêmicos; funcionais; espaciais; temporais; de campo; de substância; de informação. Um exemplo do uso de recursos do sistema é o turbocompressor utilizado em motores de combustão interna, que transforma parte da energia dos gases de combustão em sobrepressão do ar alimentado. Neste caso, o recurso utilizado corresponde à energia.

Descrição de algumas partes da TRIZ

Padrões da evoluçãoOs padrões da evolução dos sistemas técnicos correspondem às regularidades encontradas por Altshuller (1979) em análises de sistemas técnicos oriundos de diferentes áreas. Na Tabela 1, é apresentado um resumo dos padrões da evolução dos sistemas técnicos. Os padrões da evolução dos sistemas técnicos descrevem como poderá ocorrer o desenvolvimento de um sistema técnico na direção do sistema técnico ideal. Os padrões podem ser utilizados para prever como um determinado sistema deve ser desenvolvido e definir as tarefas de desenvolvimento. São, portanto, úteis para orientar a solução de problemas técnicos, para previsão tecnológica e definição de estratégias e táticas de desenvolvimento, na etapa de planejamento de produto. Desenvolvimento da criatividade pessoalEsta parte da TRIZ não é baseada no estudo de patentes, mas em uma outra fonte de informação: biografias de pessoas consideradas criativas. Altshuller concentrou-se neste estudo em seus últimos anos de trabalho. O desenvolvimento da criatividade pessoal não se destina, diretamente, à solução de problemas técnicos. A ênfase é no aumento da capacidade criativa dos indivíduos. Deriva da preocupação de Altshuller com a dificuldade de implementação de idéias criativas. O desenvolvimento da criatividade pessoal baseia-se no estudo de uma grande quantidade de biografias. A partir do estudo das biografias, Altshuller e seu colaborador Vertkin desenvolveram uma estratégia apresentada de forma similar à de um jogo de xadrez: o ambiente executa movimentos contra a pessoa e a pessoa executa movimentos contra o ambiente hostil. Altshuller e Vertkin delinearam seis partes principais da estratégia criativa pessoal: a definição de uma meta socialmente significativa; o planejamento e controle dos movimentos contra o ambiente; a administração da capacidade de trabalho e do tempo; a tecnologia adequada para a solução de problemas (TRIZ); a capacidade de suportar os ataques do ambiente e formas de obtenção contínua de resultados. Solução de problemas com a TRIZEsta é a parte da TRIZ mais importante para o desenvolvimento de produtos e processos. A classificação dos diferentes métodos da TRIZ, mostrada na Figura 1, é feita com base nos critérios de grau de inovação e etapa principal do processo de solução atendida pelo método. O grau de inovação diferencia entre problema de reengenharia (problema de reprojeto) e problema de inovação. A etapa do processo de solução diferencia entre análise preliminar ou solução. A seguir, são descritos os métodos de análise preliminar de problemas, seguidos pelos métodos para a geração de soluções. Métodos para análise preliminar de problemasOs métodos para análise preliminar de problemas na TRIZ são a análise de restrições, a análise função - componente (também conhecida como análise de interações) e a análise para previsão da evolução. A análise de restrições consiste na análise da situação problemática, na qual se procura estabelecer as restrições necessárias e remover as restrições imaginárias. A análise função - componente é utilizada no reprojeto de sistemas, com a finalidade de melhorar a qualidade e minimizar custos. Esta análise inclui um algoritmo para a análise funcional de um sistema, sendo as saídas do algoritmo definições do problema compatíveis com os métodos de solução de problemas da TRIZ. A análise para previsão da evolução consiste no estudo do sistema técnico, seu supersistema e seus subsistemas no presente, no passado e no futuro. Procura-se identificar em que fase de sua evolução o sistema se encontra. A previsão da evolução ou a indicação de possibilidades de desenvolvimento é, então, feita por analogia, utilizando-se os padrões da evolução dos sistemas técnicos (Tabela 3). Métodos para solução de problemasOs métodos utilizados para a solução de problemas na metodologia TRIZ são a análise de interações, a análise de contradições, o método dos princípios inventivos, o método da separação, a análise C-S, o método das partículas e o ARIZ - Algoritmo para a Solução Inventiva de Problemas. Como meio de apoio para a solução de problemas é utilizada a base de informações sobre efeitos físicos, químicos e geométricos. O método para a solução de problemas mais conhecido da TRIZ - método dos princípios inventivos - é apresentado a seguir. Método dos princípios inventivosO método dos princípios inventivos envolve a utilização de parâmetros de engenharia e princípios inventivos. Este foi o primeiro dos métodos para a solução de problemas criados por Altshuller (1969). Os parâmetros de engenharia correspondem à generalização das grandezas envolvidas em problemas técnicos de diferentes áreas. Conforme o tipo de problema, estas grandezas devem ser maximizadas, minimizadas ou mantidas ao redor de um valor meta. Os trinta e nove parâmetros de engenharia são mostrados na Tabela Os princípios inventivos são sugestões de possibilidades de solução para um determinado problema. Foram obtidos a partir da generalização e agrupamento de soluções repetidamente utilizadas na criação, desenvolvimento e melhoria de sistemas técnicos de diferentes áreas. Esse trabalho foi feito a partir da análise de uma quantidade muito grande de patentes (mais de 2 milhões de patentes). Os quarenta princípios inventivos formulados por Altshuller são mostrados na Tabela 3. Tabela 3 - Parâmetros de engenharia (Altshuller, 1969) 1 Peso do objeto em movimento 2 Peso do objeto parado 3 Comprimento do objeto em movimento 4 Comprimento do objeto parado 5 Área do objeto em movimento 6 Área do objeto parado 7 Volume do objeto em movimento 8 Volume do objeto parado 9 Velocidade 10 Força 11 Tensão ou pressão 12 Forma 13 Estabilidade da composição 14 Resistência 15 Duração da ação do objeto em movimento 16 Duração da ação do objeto parado 17 Temperatura 18 Brilho 19 Energia gasta pelo objeto em movimento 20 Energia gasta pelo objeto parado 21 Potência 22 Perda de energia 23 Perda de substância 24 Perda de informação 25 Perda de tempo 26 Quantidade de substância 27 Confiabilidade 28 Precisão de medição 29 Precisão de fabricação 30 Fatores externos indesejados atuando no objeto 31 Fatores indesejados causados pelo objeto 32 Manufaturabilidade 33 Conveniência de uso 34 Mantenabilidade 35 Adaptabilidade 36 Complexidade do objeto 37 Complexidade de controle 38 Nível de automação 39 Capacidade ou produtividade O processo de aplicação do método dos princípios inventivos é mostrado na Figura 2. Há duas opções para a aplicação deste método. Se, após a análise do sistema técnico e seleção de parâmetros a melhorar não forem identificados conflitos (i.e. a melhoria do parâmetro não implica na piora de outros parâmetros), os princípios inventivos podem ser utilizados simplesmente como itens de um checklist. A outra opção implica na identificação de contradições (parâmetros contraditórios no problema), transformação desses contradições em contradições entre parâmetros de engenharia e posterior consulta da matriz de contradições. Essa matriz pode ser consultada online aqui. Na matriz de contradições, as entradas são, para cada contradição, nas linhas, o parâmetro de engenharia a ser melhorado e, nas colunas, o parâmetro que tende a degradar-se com isso. No cruzamento das linhas com as colunas, estão os números correspondentes aos princípios inventivos mais utilizados para a solução da mesma contradição entre parâmetros de engenharia nas patentes estudadas para a construção da matriz. Uma vez identificados os princípios inventivos aplicáveis, procura-se soluções para a contradição, a partir dos mesmos. Isto não significa que outros princípios inventivos não possam resultar em soluções adequadas. Savransky (1998a) argumenta que a compilação feita para estabelecer a matriz de contradições é antiga e sua validade estatística pode ter diminuído. Assim, recomenda utilizar, também, outros princípios inventivos. Tabela 4 - Princípios inventivos (Altshuller, 1969) 1 Segmentação ou fragmentação 2 Remoção ou extração 3 Qualidade localizada 4 Assimetria 5 Consolidação 6 Universalização 7 Aninhamento 8 Contrapeso 9 Compensação prévia 10 Ação prévia 11 Amortecimento prévio 12 Equipotencialidade 13 Inversão 14 Recurvação 15 Dinamização 16 Ação parcial ou excessiva 17 Transição para nova dimensão 18 Vibração mecânica 19 Ação periódica 20 Continuidade da ação útil 21 Aceleração 22 Transformação de prejuízo em lucro 23 Retroalimentação 24 Mediação 25 Auto-serviço 26 Cópia 27 Uso e descarte 28 Substituição de meios mecânicos 29 Construção pneumática ou hidráulica 30 Uso de filmes finos e membranas flexíveis 31 Uso de materiais porosos 32 Mudança de cor 33 Homogeneização 34 Descarte e regeneração 35 Mudança de parâme-tros e propriedades 36 Mudança de fase 37 Expansão térmica 38 Uso de oxidantes fortes 39 Uso de atmosferas inertes 40 Uso de materiais compostos

Figura 2 - Solução de problemas com os princípios inventivos (Altshuller, 1974)

Por exemplo, no projeto de latas para conter bebidas gaseificadas, deseja-se diminuir a quantidade de material utilizado para fabricar a lata - de modo a reduzir custos - e, ainda assim, manter sua integridade estrutural, possibilitando o empilhamento. Se a quantidade de material utilizada é diminuída, a carga admissível também diminui, o que é indesejável. Logo, os parâmetros conflitantes podem ser: no 4 - comprimento do objeto parado e no 11 - tensão ou pressão. Consultando a matriz de contradições, obtém-se os seguintes princípios: no 1 - segmentação ou fragmentação; no 14 - recurvação; e no 35 - mudança de parâmetros e propriedades. A partir do princípio no 1, pode-se chegar a uma das concepções existentes - latas corrugadas. Essa solução aumenta a resistência mecânica das latas, mas, não economiza material. As latas de alumínio utilizadas atualmente podem ser consideradas exemplos do princípio no 14: a forma recurvada da lata faz com que a pressão interna aumente a resistência mecânica. O princípio no 35 poderia levar a uma concepção que incluísse uma modificação no material das latas, como um tratamento térmico, para aumento de resistência. Diversas outras soluções poderiam ser geradas, com base nos princípios sugeridos pelo uso da matriz de contradições. Além dos três princípios sugeridos, não podem ser descartados os outros princípios inventivos. As soluções encontradas e outras soluções interessantes também poderiam ser obtidas através da aplicação de outros princípios inventivos.

Glossário

  • Contradição técnica: consiste num par de requisitos contraditórios com relação a um mesmo sistema. Por exemplo: "o automóvel deve ser espaçoso e ter boa penetração aerodinâmica."
  • Contradição física:consiste num par de requisitos contraditórios referentes a um mesmo objeto (elemento de um sistema). Por exemplo: "o porta-malas do automóvel deve ser grande (para conter toda a bagagem) e deve ser pequeno (para não reduzir o espaço dos passageiros e não tornar o veículo muito grande)."
  • Idealidade: a idealidade de um sistema técnico é a razão entre o número de funções desejadas e o número de funções indesejadas que o mesmo executa.
  • Recursos: podem ser definidos como quaisquer elementos do sistema ou das cercanias que ainda não foram utilizados para a execução de funções úteis no sistema. A utilização de recursos torna o sistema mais próximo do ideal.
  • Método dos Princípios Inventivos: foi o primeiro método para a solução criativa de problemas desenvolvido por Altshuller. Embora tenha sido desenvolvido para solucionar problemas técnicos, também é muito útil na solução de outros tipos de problemas. O método dos princípios inventivos baseia-se no uso dos parâmetros de engenharia, dos princípios inventivos e da matriz de contradições.
  • Parâmetros de engenharia:são variáveis genéricas encontradas em problemas de diversas áreas, como "velocidade de um objeto em movimento", "complexidade de um objeto" ou "manufaturabilidade".
  • Princípios inventivos: são heurísticas ou dicas com relação a possíveis soluções. Por exemplo, para solucionar um determinado problema, pode ser interessante fazer "uso de atmosferas inertes" ou "uso de objetos descartáveis e baratos".
  • Matriz de contradições: matriz para a escolha dos princípios inventivos historicamente mais utilizados para a solução de uma determinada contradição entre parâmetros de engenharia.
  • Análise C-S: análise de campo-substância, a qual consiste na modelagem de um problema em termos de campos e substâncias, posterior modificação para um campo-substância solução e busca de significado real para essa modificação.
  • Método da separação:é um método para a solução de contradições físicas. Isso pode ocorrer através da separação dos requisitos contraditórios no espaço, no tempo, no sistema ou conforme condições.
  • Método das partículas:é um método baseado no método da empatia, que consiste em levar o usuário a tentar colocar-se dentro do problema e, a partir daí, gerar soluções através de suas ações imaginárias dentro da situação problemática. Altshuller verificou, no uso prático da empatia, que as pessoas têm dificuldade em imaginar ações como corrosão, explosão ou outras, que as destruiriam. Assim, propôs que, no lugar de pessoas, se imagine uma multidão de "homenzinhos espertos" a realizar as ações necessárias. Mais recentemente, se propôs a substituição dos homenzinhos por partículas.
  • ARIZ: é o acrônimo russo para Algoritmo para a Solução Inventiva de Problemas. Trata-se de um algoritmo para (re)formular um problema e serve como guia no uso das técnicas para a solução de problemas da TRIZ. Existem várias versões, sendo que a última desenvolvida por Altshuller é o ARIZ-85.

Artigos

FEY, V. R., RIVIN, E. I., VERTKIN, I. M. Application of the Theory of Inventive Problem Solving to Design and Manufacturing Systems. In: CIRP, 1994, Annals ..., v.43(1), p.107-110.

SAVRANSKY, S. D. TRIZ: The Methodology of Inventive Problem Solving. http://www.jps.net/triz/Tech1Rev.htm, 1996.

Livros

ALTSHULLER, G. S. Innovation Algorithm. Worcester: Technical Innovation Center, 1999 (1a ed. russa, 1969).

ALTSHULLER, G. S. Forty Principles. Worcester: Technical Innovation Center, 1998 (1a ed. russa, 1974).

ALTSHULLER, G. S. Creativity as An Exact Science - The Theory of The Solution of Inventive Problems. 1a. ed. Luxemburg: Gordon & Breach, 1984 (1a ed. russa, 1979).

ALTSHULLER, G. S. Flügel für Ikarus: Über die Moderne Technik des Erfindens. Leipzig: Urania, 1980.

ALTSHULLER, G. S. (sob o pseudônimo ALTOV, H.) And Suddenly the Inventor Appeared. Worcester: Technical Innovation Center, 1990 (1a ed. russa, 1984).

ALTSHULLER, G. S.; ZLOTIN, B.; ZUSMAN, A.; PHILATOV, V. Searching for New Ideas: From Insight to Methodology - The Theory and Practice of Inventive Problem Solving. Kishinev: Kartya Moldovenyaska, 1989 (Publicado em inglês como Tools of Classical TRIZ. Southfield: Ideation International, 1999).

MALMQUIST, J., AXELSSON, R., JOHANSSON, M. A Comparative Analysis of the Theory of Inventive Problem Solving and the Systematic Approach of Pahl and Beitz. In: ASME - DETC, 1996, Irvine. Proceedings of The DSTC. Irvine: ASME, 1996.

SALAMATOV, Y. TRIZ: The Right Solution at the Right Time - A Guide to Innovative Problem Solving. Hattem: Insytec, 1999.

SAVRANSKY, S. D. TRIZ for Engineers. Berlin: Springer, 2000.

Sites Relacionados

Existe uma grande quantidade de sites sobre TRIZ. A seguir são relacionados alguns dos mais úteis para o estudo e uso efetivo da TRIZ:

Ferramentas Computacionais

Principais fornecedores de software baseado na TRIZ:

Periódicos Importantes

Izobretenia - Journal do Altshuller Institute for TRIZ Studies - Periodicidade semestral - Artigos sobre TRIZ, de boa qualidade: http://www.aitriz.org/

TRIZ Journal - Periodicidade Mensal - Publica artigos teóricos e aplicados sobre TRIZ, de qualidade variável: http://www.triz-journal.com

Palavras-chave: TRIZ
Nó: 9507

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