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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA
MATHEUS HENRIQUE FERREIRA DE MELLO
TRIZ - TEORIA DA SOLUÇÃO DE PROBLEMAS INVENTIVOS: UMA ABORDAGEM
NA ENGENHARIA QUÍMICA
Lorena-SP
2012
TRIZ - TEORIA DA SOLUÇÃO DE PROBLEMAS INVENTIVOS: UMA ABORDAGEM NA ENGENHARIA QUÍMICA
Lorena –SP
Outubro de 2012
Monografia de conclusão de curso apresentada à
Escola de Engenharia de Lorena da Universidade
de São Paulo como parte dos requisitos para
conclusão do curso de engenharia química.
Orientado por: Prof. Dr. Gustavo Aristides
Santana Martinez
AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE
TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA
FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.
Catalogação na Publicação Biblioteca “Cel. Luiz Sylvio Teixeira Leite”
Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo
SUMÁRIO
SUMÁRIO
RESUMO ........................................................................................................................ 1
1. INTRODUÇÃO.......................................................................................................... 3
1.1. Papel do Engenheiro e Foco do Trabalho ............................................................. 3
1.2. Justificativa ............................................................................................................ 3
1.3. Tipos de Problemas .............................................................................................. 4
1.3.1. Metódos para Geração de Ideias e Resolução de Problemas ........................... 6
2. PESQUISA DOCUMENTAL ..................................................................................... 8
3. A TRIZ: TEORIA DA SOLUÇÃO DE PROBLEMAS INVENTIVOS ........................... 9
3.1. História da TRIZ .................................................................................................... 9
3.2. Definição da TRIZ ............................................................................................... 10
3.3. Contradições ....................................................................................................... 11
3.3.1. Contradições Administrativas ........................................................................... 12
3.3.2. Contradições Técnicas ..................................................................................... 12
3.3.3. Contradições Físicas ........................................................................................ 12
3.4. Idealidade dos Sistemas ..................................................................................... 13
3.5. Recursos ............................................................................................................. 14
3.6. Evolução dos Sistemas Técnicos ........................................................................ 17
3.7. Ferramentas da TRIZ .......................................................................................... 20
3.7.1. Método Princípios Inventivos e Matriz de Contradições ................................... 22
3.7.1.1. Aplicação dos Princípios Inventivos .............................................................. 24
3.7.2. Método da Separação ...................................................................................... 25
3.7.3. Efeitos Científicos ............................................................................................ 28
3.7.4. 76 Soluções Padrão ......................................................................................... 31
3.7.5. Análise Campo-Substância (Su-field) .............................................................. 32
3.7.6. Métodos para Vencer a Inércia Psicológica ..................................................... 39
3.7.6.1. Método das Pequeninas Pessoas Espertas (PPE) ....................................... 39
3.7.7. Algoritmo para Solução de Problemas Inventivos (ARIZ) ................................ 40
3.8. Últimas Pesquisas sobre TRIZ com Abordagem na Engenharia Química .......... 42
3.8.1. Princípios Inventivos com Analogias à Engenharia Química ........................... 43
3.9. TRIZ Combinada Com Outras Ferramentas ........................................................ 62
3.10. TRIZ e Sua Utilização no Meio Corporativo ..................................................... 62
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO .............................................................................. 63
4.1.1. Considerações Sobre as Ferramentas de Pesquisa e Base de Dados Disponível
para Consulta ................................................................................................................ 63
4.1.2. Considerações Sobre a Base Teórica da TRIZ ................................................ 66
4.1.3. Considerações Sobre as Ferramentas da TRIZ ............................................... 67
4.1.4. Vantagem da TRIZ Sobre Outros Métodos ...................................................... 68
4.1.5. Deficiências da TRIZ ........................................................................................ 69
4.1.6. Exemplos Utilizados na Apresentação da Base Teórica da TRIZ e Suas
Ferramentas .................................................................................................................. 70
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................................... 71
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 73
ANEXOS ......................................................................................................................... II
ANEXO A: MATRIZ DE CONTRADIÇÕES ..................................................................... II
ANEXO B: 76 SOLUÇÕES PADRÃO ........................................................................... VII
1
RESUMO
.
MELLO, M.H.F. TRIZ - Teoria da Solução de Problemas Inventivos: Uma abordagem na
engenharia química. 2012. 92f. Monografia de conclusão de curso - Escola de
Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, 2012.
O presente trabalho apresenta os principais conceitos e ferramentas da Teoria da
Solução de Problemas Inventivos (TRIZ). Esta teoria, ainda pouco difundida no Brasil,
provê métodos para resolução problemas não rotineiros com base na resolução de
contradições técnicas e o uso de heurísticas. Este artigo apresenta uma pesquisa
documental abordando a base teórica da TRIZ e as sua ferramentas: Análise Campo-
Substância, 76 Soluções Padrão, Efeitos Científicos, 40 princípios inventivos com
exemplos na engenharia química, Matriz de Contradições, Método da Separação e
Método Pequeninas Pessoas Espertas. Além disso, foi verificada a importância em se
abordar a TRIZ como ferramenta para solução de problemas inventivos, bem como sua
vantagem em relação aos métodos intuitivos e sistemáticos utilizados na resolução de
problemas inventivos.
Palavras-chave: TRIZ, metodologia, teoria, resolução de problemas, engenharia
química, solução criativa de problemas, problemas inventivos, inovação.
2
ABSTRACT
DE MELLO, M.H.F. TRIZ - Theory of Inventive Solving Problem for chemical engineers.
2012.92p. Paper presented as a requirement to chemical engineering course of Escola
de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, 2012.
This paper had as a goal to introduce the main concepts and tools of TRIZ methodology
of inventive solving problem with focus on chemical engineering. This methodology,
which is still poorly known in Brazil, is extremely useful for solving non routine problems
by using heuristic principles and analyzing its contradictions. This article presents the
theory basis and shows how to use some TRIZ instruments: Su-Field Analysis, 76
Standard Solutions, Scientific Effects, 40 Inventive Principles with examples in chemical
engineering, Matrix Contradictions, Separation Method and Method Small Smart People.
In addition, it was verified how important is to use TRIZ as a tool for inventive problem
solving as well as its advantage over systematic and intuitive methods used for solving
inventive problems.
Key words: TRIZ, solving problem, inventive problems, chemical engineering, inventive
principles, heuristic, innovation.
3
1. INTRODUÇÃO
1.1. Papel do Engenheiro e Foco do Trabalho
Indiscutivelmente, durante toda a história e evolução das engenharias, um dos maiores
papéis dos engenheiros na sociedade é o de solucionador de problemas. Dessa forma,
o sucesso do engenheiro bem como da sociedade está diretamente relacionado à sua
capacidade de resolver problemas nas mais diversas áreas do conhecimento. Assim,
técnicas desenvolvidas para a resolução de problemas não rotineiros são importantes
como ferramentas de auxilio ao engenheiro no exercício de sua profissão.
Mais que somente ferramentas de apoio aos engenheiros, os métodos que auxiliam o
pensamento criativo na resolução de problemas são essenciais à vida. Assim, se
utilizados, podem beneficiar as organizações e a sociedade (PUCCIO et al, 2010).
1.2. Justificativa
Atualmente, muitas teorias ou ferramentas para geração de ideias e resolução de
problemas vêm sendo amplamente utilizadas na indústria e na pesquisa científica,
baseadas principalmente em métodos intuitivos (tentativa e erro, Brainstorming entre
outras), que embora tenham sua utilidade, possuem uma abordagem de caráter
psicológico, levando muitas vezes a resultados imprevisíveis ou que não podem ser
repetidos. A Teoria da Solução de Problemas Inventivos (TRIZ), diferentemente dos
métodos intuitivos, é uma teoria para resolução de problemas que possui uma
estruturação lógica baseada nos métodos heurísticos. Dessa forma, a TRIZ proporciona
repetibilidade, previsibilidade e confiabilidade no tratamento das soluções de um
problema (BARRY, SLOCUM, DOMB)
4
A TRIZ ainda é pouco conhecida no Brasil e grande parte do material disponível para
sua consulta e pesquisa está no idioma russo. Durantes as duas últimas décadas, a
TRIZ começou a ser divulgada internacionalmente, viabilizando dessa forma um
conteúdo inicial no idioma inglês. Já em português, a tarefa de se encontrar materiais
que expliquem a sua utilização é extremamente árdua. Diante deste contexto, o presente
trabalho tem como objetivo:
Introduzir a base teórica, ferramentas com exemplos da Teoria da Solução de Problemas
Inventivos (TRIZ) buscando o enfoque na engenharia química. Desse modo, os
conceitos apresentados podem servir como estímulo e como fonte de informação para a
maioria dos engenheiros químicos brasileiros que de modo geral não recebem em sua
grade curricular o conhecimento de como aplicar o conhecimento adquirido
simultaneamente de forma criativa, prática e estruturada, o que poderia dar condições
para transformar o Brasil num país apto a entender, desenvolver, melhorar e criar novas
tecnologias ou mesmo chegar a soluções inovadoras.
1.3. Tipos de Problemas
Os problemas são geralmente identificados por situações ou conflitos os quais não
atendem ou se opõem a um determinado resultado requerido. A resolução dos
problemas pode ser um processo de uma ou mais etapas. De acordo com SAVRANSKY
(2000), os problemas são denominados rotineiros se todos os passos críticos de sua
solução são conhecidos. Dessa forma, estes podem ser resolvidos por procedimentos
padronizados e automatizados. Problemas os quais nem todas as etapas críticas de sua
resolução são conhecidas são chamados de problemas inventivos.
A dificuldade de um problema é definida pelo número de variantes ou etapas triviais (V)
divido pelo numero de etapas que leva a uma possível solução (S).
D=V/S ....... (1)
5
Geralmente, muitos problemas vêm, até hoje, sendo resolvidos a partir do antigo método
tentativa e erro que por meio da seleção e teste exaustivo de várias possíveis etapas,
leva o solucionador de problemas a dispensar desnecessariamente muito tempo na
resolução de problemas ao mesmo tempo em que o mantém num estado de inércia
psicológica. Grande parte dos problemas inventivos não é resolvida eficazmente por este
método (SAVRANSKY, 2000).
Altshuller (1999) categorizou em sua primeira versão russa da TRIZ, na década de 60, os
problemas em 5 diferentes níveis a fim de classificar as patentes analisadas conforme
explicita a Tabela 1.
Tabela 1 - Níveis de Inventividade (DE CARVALHO, 2007)
Nível da
Invenção %Sol.
Número
estimado de
tentativas
Localização do
problema Exemplo
1 - Trivial 32% 1-10 Área profissional
Tampa protetora para armazenagem
de gases. A tampa é de plástico,
com reforços internos para aumentar
a resistência. Com isso, há
economia de material e redução de
custos
2 - Melhoria 45% 10-100 Área industrial
Bomba de indução eletromagnética.
A bomba consiste de um corpo, um
indutor e um canal. A novidade é
que o indutor pode movimentar-se
ao longo do eixo do canal.
3 - Novidade
dentro do
paradigma
atual
19% 100-1000 Área científica
Método para remover vísceras de
peixes. O método é novo porque
propõe congelar as vísceras com um
elemento a -5 centígrados, o qual
ainda ajudará a preservar o peixe.
4 - Novidade
dentro de
um novo
paradigma
<4% 1000-10000
Fora da área científica
onde problema se
originou
Sistema evaporativo para
refrigeração de motores. Os mancais
são feitos de aço sinterizado,
impregnado com uma substância
que evapora e refrigera o motor em
uso
5 -
Descoberta <0.3% >10000
Fora dos limites da Novo método para fabricar pós
metálicos. Eletrodos são feitos do
6
científica ciência contemporânea material a ser pulverizado são
conectados num circuito oscilatório.
As faíscas dispersam o material
como pó
O nível um representa problemas rotineiros resolvidos por métodos bem conhecidos
dentro da especialidade, onde nenhuma invenção se faz necessária. Os problemas de
nível dois envolvem pequenas melhorias em sistemas tecnológicos através de métodos
conhecidos dentro da indústria. Os problemas de nível três já requerem uma melhoria
fundamental pela utilização de métodos encontrados fora da indústria que envolvem a
resolução de contradições (ver item 3.3). Para a resolução de problemas de nível quatro
é necessária a utilização de um princípio novo para executar as funções primárias do
sistema técnico onde geralmente a solução é mais provável de ser encontrada com
abordagem científica do que tecnológica. Finalmente, os problemas de nível cinco
exigem uma descoberta científica ou nova invenção caracterizada por um sistema novo
antes não existente. Pode-se perceber que conforme se aumenta o nível de
inventividade do problema, se aumenta o número de tentativas de soluções dos
problemas (segunda coluna da Tabela 1) (MAZUR, 2005).
A TRIZ trabalha com a solução de problemas com os níveis dois, três, quatro e cinco, ou
seja, problemas que envolvem contradições (ALTSHULLER, 1969).
1.3.1. Metódos para Geração de Ideias e Resolução de Problemas
Muitos métodos vêm sendo propostos com grande aceitação desde o século passado
para geração de idéias e resolução criativa de problemas. Podemos classificar estes
métodos em Métodos Intuitivos, Métodos Sistemáticos e Métodos Heurísticos, como
descritos por DE CARVALHO (2007).
O Método Intuitivo é caracterizado pela utilização de técnicas psicológicas para geração
de ideias e estímulo da criatividade, sendo determinado pela intuição do individuo.
7
Dentre os métodos mais conhecidos nesta categoria podemos citar estão o
Brainstorming, Checklist , Lateral Thinking e o método Synetics.
O Brainstorming, criado por OSBORN (1953) consiste na geração de ideias para a
resolução de um por um grupo de pessoas, onde cada integrante do grupo por possuir
experiências intrínsecas é direcionado a sugerir os mais diversos tipos de ideias, onde
inicialmente toda e qualquer ideia é considerada. Em seguida são realizadas etapas de
avaliação das ideias geradas e consequentemente a ideia é finalmente aplicada.
O Lateral Thinking corresponde a um grupo de métodos, originalmente introduzidos por
DE BONO, baseados na percepção convencional do problema. Os principais fatores que
permitem o pensamento lateral se dá pela identificação de ideias dominantes, pela busca
de novas formas de olhar para o problema, pelo relaxamento do processo de
pensamento rígido e utilização de oportunidades para incentivar o surgimento de outras
idéias.
O Checklist é um dos mais antigos métodos para geração de ideias e consiste numa
espécie de questionário ou lista itemizada que visa gerar ideias de maneira individual.
O Synetics, criado por GORDON (1961) e melhorado por PRINCE (1972) lança mão dos
elementos de criatividade de forma combinada: incubação, pensamento divergente,
tentativa e erro e analogias. Este método é geralmente realizado em um grupo de
pessoas e tem como etapas principais a compreensão do problema, transformação do
estranho em familiar, geração espontânea de soluções preliminares e a escolha de
definições alternativas para o problema, respectivamente.
Os Métodos Sistemáticos, por outro lado, possuem uma abordagem baseada na divisão
do problema original em problemas mais simples que são resolvidos separadamente e
posteriormente combinados. Dentre os métodos mais conhecidos está o Método
Morfológico.
O Método Morfológico (ZWICKY, 1948) se baseia na quebra de um problema em partes
mais simples de forma parametrizada. Estas partes são solucionadas separadamente e
em seguida combinadas. O desafio na aplicação do método morfológico consiste em se
8
determinar quais parâmetros são os mais importantes diante da numerosa e dificultosa
análise de dados.
Os Métodos Heurísticos se baseiam num banco de dados de experiências práticas e
bases do conhecimento. Heurísticas são padrões desenvolvidos a partir de experiências
ou conhecimento acumulado num dada área que podem ser reutilizadas para soluções
de novos problemas. Entre os métodos heurísticos não computacionais a TRIZ possui
grande destaque por possuir heurísticas derivadas de patentes tecnológicas
2. PESQUISA DOCUMENTAL
O método de pesquisa teve como enfoque a pesquisa documental, que de acordo com
OLIVEIRA (2007) não exclui fontes que por algum motivo não tiveram tratamento
científico, tais como mídias disponibilizadas na internet entre outras.
Inicialmente, a pesquisa se baseou em documentos didáticos sobre a TRIZ, abordando
um conteúdo formado pelos principais livros acadêmicos da área a fim de se obter uma
boa estrutura conceitual dos principais tópicos da teoria.
Em seguida, a pesquisa foi direcionada para a busca por artigos científicos contidos nas
bases de dados eletrônicas disponibilizadas pela universidade (Isi Web of Knowleadge,
Scielo, Google Acadêmico, entre outros) a fim de se obter informações sobre a utilização
da TRIZ na área de engenharia química.
Na terceira fase, a pesquisa teve enfoque na mídia eletrônica disponível na internet,
visando filtrar as informações de boa qualidade sobre a aplicação da TRIZ.
Finalmente, a partir das informações e dos dados relevantes obtidos durante toda a
pesquisa documental, a monografia será disponibilizada para os alunos da Escola de
Engenharia de Lorena USP, com apresentação das principais ferramentas da TRIZ
elucidadas com exemplos relacionados à engenharia química ou em áreas afins.
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3. A TRIZ: TEORIA DA SOLUÇÃO DE PROBLEMAS INVENTIVOS
3.1. História da TRIZ
Após o fim da Segunda Guerra Mundial, durante a década de 1940, Genrich Saulowitsch
Altshuller (1926-1998), trabalhava no departamento de patentes da marinha soviética.
Sua principal responsabilidade era de colaborar com inventores na apresentação de
patentes. Devido ao seu talento como inventor (recebendo sua primeira patente aos 14
anos de idade), Altshuller era constantemente solicitado para ajudar na resolução de
problemas encontrados durante o processo de inovação.
Devido sua posição crítica ao sistema político soviético, em 1950 Altshuller foi enviado
ao campo de concentração de Gulag na Sibéria por Stalin, onde passou três anos de sua
vida.
Ao perceber que havia métodos existentes para ajudar as pessoas a resolver problemas
inventivos, Altshuller começou sua pesquisa (ALTSHULLER; SHAPIRO, 1956) e
encontrou estudos baseados na ideia de que, uma vez que a inovação é um produto da
mente humana, o processo pode ser melhorado utilizando técnicas psicológicas.
Diversos métodos (tais como Brainstorming) foram desenvolvidos a fim de se superar a
inércia psicológica e fazer com que as pessoas pensassem “fora caixa". No entanto,
depois de muita pesquisa, Altshuller percebeu a dificuldade em se obter informação
objetiva pela utilização de meios psicológicos devido à subjetividade, imensurabilidade e
falta de confiabilidade dessa abordagem. Dessa forma, ele percebeu que a informação
técnica contida nas patentes, por ter natureza objetiva, poderia ser a chave para o
estudo do processo de inovação.
Assim, Altshuller voltou sua atenção para o fundo de patentes. Em 1969, partir da
análise de patentes, ele havia identificado 40.000 patentes que constituíam padrões
inventivos. A análise rigorosa dessas patentes e seus esforços relacionados à sua
interpretação constituíram a base teórica da TRIZ, abrindo portas para novas
ferramentas de resolução de problemas que foram mais tarde desenvolvidas.
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Em 1971 Altshuller e a sociedade de inventores da antiga URSS fundaram em Baku o
primeiro centro de ensino da TRIZ com o nome de Instituto Público de Azerbaijão e o
primeiro laboratório de pesquisa para o desenvolvimento da TRIZ. Altshuller foi nomeado
o chefe do laboratório pela sociedade. Após alguns anos outros centros surgiram pelas
grandes cidades da antiga URSS. Em 1989, foi estabelecida a Associação TRIZ com
Altshuller escolhido como Presidente.
Com o fim da guerra fria, a TRIZ teve repercussão internacional sendo difundida por
emigrantes. Em 1995, o Instituto de Estudos Altshuller TRIZ foi criado em Boston, EUA.
(IDEATION INTERNATIONAL INC.)
3.2. Definição da TRIZ
A TRIZ é o acrônimo russo: теория решения изобретательских задач que pela sua
tradução literal significa Teoria da solução de problemas inventivos (ALTSHULLER;
SHAPIRO, 1956). Esta teoria é baseada em Métodos Heurísticos
Sua definição segue que:
“TRIZ é uma metodologia sistemática orientada ao homem para resolução de problemas
inventivos” (SAVRANSKY, 2000).
A TRIZ combina: conceitos da dialética e idealismo, utilização de resultados de
pesquisas cognitivas, utilização de fenômenos e efeitos naturais pela ciência e análise de
“corta caminhos” para identificação de heurísticas a fim de se extrair e identificar as
tendências da evolução das técnicas.
O principal objetivo da TRIZ é o de servir como instrumento de apoio na resolução de
problemas técnicos inventivos que envolvem a resolução de uma contradição. A idéia
fundamental da TRIZ está baseada nas heurísticas, ou seja, no conhecimento genérico
extraído da análise de patentes das mais diversas áreas da engenharia, iniciada por
Altshuller. Estas podem reaplicadas na resolução de problemas inventivos. As
11
heurísticas são utilizadas como base para a resolução de problemas inventivos.
(SAVRANSKY, 2000)
A resolução de problemas por meio da TRIZ pode ser descrita usando um modelo de
quatro elementos conforme a Figura 1, onde:
1. O problema específico deve ser analisado detalhadamente.
2. O problema específico deve ser transformado num problema abstrato.
3. Em um nível abstrato, deve ser encontrada uma solução abstrata.
4. Após encontrada a solução abstrata, esta deve ser transformada numa solução
específica.
Figura 1 – Método TRIZ para Resolução de Problemas. Adaptado de BARRY, SLOCUM
e DOMB
3.3. Contradições
As contradições são determinadas pela oposição ou incompatibilidade entre situações ou
parâmetros conflitantes. Um problema surge do conflito entre uma situação desejada se
opondo à situação encontrada ou real ou pela incompatibilidade de parâmetros para se
alcançar uma situação desejada. Muitas vezes ao se melhorar um parâmetro a fim de se
obter um resultado desejado, piora-se outro parâmetro também importante. Uma solução
inventiva é caracterizada por uma alternativa que elimine a contradição, ou seja, que
12
consiga encontrar a situação ótima que permita a coexistência dos dois parâmetros ou
situações requeridos. A TRIZ tem como objetivos a resolução destas contradições:
Dentro da TRIZ as contradições são definidas por contradições técnicas, contradições
administrativas e contradições físicas definidas por Altshuller (SAVRANSKY, 2000).
3.3.1. Contradições Administrativas
São contradições que surgem pela necessidade de um resultado requerido que não pode
ser alcançado sem o surgimento ou aumento de uma situação ou fenômeno indesejado.
Diante dessa situação não se sabe como conseguir o resultado desejado. Um exemplo
ilustrativo seria um processo industrial químico, no qual se deseja diminuir o tempo de
produção de determinado produto sem diminuir sua qualidade.
3.3.2. Contradições Técnicas
São aquelas em que dois subsistemas de uma determinada técnica se apresentam
conflitantes, ou seja, a utilização de uma medida ou ação que beneficie um subsistema
prejudica ou danifica o resultado requerido em outro subsistema. Por exemplo, num
processo químico de reação tubular deseja-se aumentar a velocidade de uma reação
química através do aumento do fluxo de reagentes, consequentemente este aumento de
fluxo diminui o rendimento da reação química.
3.3.3. Contradições Físicas
São aquelas em que um mesmo parâmetro ou elemento apresenta uma contradição. Por
exemplo, num reator químico, deseja-se aumentar a temperatura a fim de se aumentar a
velocidade da reação ao mesmo tempo em que é necessário diminuí-la a fim de se evitar
a formação de subprodutos indesejados.
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A formulação correta das contradições é primordial para a descrição das causas raiz dos
problemas. A correta transformação de contradições administrativas para técnicas e
finalmente para físicas é preponderante a fim de se seguir o caminho mais adequado à
resolução do problema inventivo. Muitas vezes, várias formulações de contradições
devem ser realizadas e analisadas nesta etapa inicial.
Savransky (2000) classifica as contradições nas quatro seguintes estruturas genéricas:
contradição pontual onde ocorrem contradições físicas entre funções úteis e funções
danosas em um único sistema; contradição em par caracterizada pela ocorrência de
contradições técnicas entre funções úteis conflitantes com a geração ou aumento de
funções danosas em diferentes subsistemas; contradição em rede que é a combinação
de dependentes contradições caracterizada pela hierarquia entre subsistemas;
contradição linear que requer a resolução de sucessivas de contradições de modo
sequencial e a contradição estrela onde a resolução da contradição deve eliminar
algumas funções danosas ao sistema.
3.4. Idealidade dos Sistemas
A TRIZ busca solucionar os problemas inventivos com a busca pelo sistema, processo,
recursos, métodos, máquinas e substâncias ideais: (SAVRANSKY, 2000)
A máquina ideal é a que não tem massa ou volume, mas executa o trabalho
necessário.
O método ideal não dispensa qualquer energia ou tempo, mas obtém efeito
necessário de uma forma de auto-regulável.
O processo ideal é na verdade é apenas o resultado do processo sem sequer
processar-se, ou seja, a momentânea obtenção de um resultado.
A substância ideal é, na verdade, nenhuma substância (vácuo), mas que ao
mesmo tempo provê a realização da função desejada.
14
A técnica ideal não ocupa espaço, não tem massa, não requer trabalho ou
manutenção e oferece benefícios sem danos, ou seja, faz tudo por si só sem
qualquer gasto de energia, mecanismos, custos ou matérias-primas adicionais a
qualquer momento ou lugar.
A idealidade de uma técnica pode ser definida como:
Idealidade = ΣFU/ΣDF ....... (2)
Onde ΣFU é soma de todas as funções úteis do sistema e ΣFD é a soma das funções
danosas ou prejudiciais ao sistema.
Para se conseguir o resultado mais próximo da condição de idealidade, a TRIZ utiliza-se
do conceito de Resultado Final Ideal (RFI) que parte da formulação ideal da resolução do
problema para a formulação mais próxima da ideal (MANN, 2001).
Como exemplificação MANN (2001) descreve a formulação do RFI para o sistema de
lavagem de roupas onde a solução ideal parte de um sistema em que as roupas se
limpem por si só com um consequente sistema de tecidos que execute esta função se
aproveitando dos recursos disponíveis.
3.5. Recursos
Em alguns casos a formulação clara da contradição sugere uma possível resposta para o
problema. Porém, a maioria dos problemas requer informação adicional. Para a TRIZ os
recursos consistem de campos ou substâncias (SAVRANSKY, 2000) que executam
determinadas funções, podem ser classificados em:
Recursos Naturais: são campos ou materiais existentes na natureza. Exemplo:
borracha natural obtida seiva das seringueiras.
Recursos Temporais: correspondem ao tempo para execução de um processo
tecnológico: inicio, fim, intervalo entre ciclos e tempo ocioso que são parcialmente ou
totalmente inutilizados: alteração de posicionamento preliminar de um subsistema,
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aplicação de pausas; o uso de operações simultâneas; eliminação de movimentos
ociosos.
Exemplo: Reação química contínua num reator tubular que promove o transporte e a
reação ao mesmo tempo ou ciclos de produção por lote num reator batelada.
Recursos de Espaço: são caracterizados pela utilização de diferentes posições, locais e
ordem dos subsistemas, sistemas e super-sistema (maior unidade tecnológica
sistemática): vazios e buracos dos sistemas, a distância entre os subsistemas, local
mútuo de subsistemas e simetria / antissimetria.
Exemplo: Planejamento e construções de plantas químicas buscando-se otimizar espaço
para prover a economia no comprimento de tubulações. Utilização de reatores
desativados como tanques intermediários de armazenamento.
Recursos do Sistema: novas propriedades úteis da técnica ou novas funções obtidas
pela modificação de conexões entre os subsistemas ou pelo agrupamento de
subsistemas em novo super-sistema (por exemplo, transformação de um sistema técnico
num processo técnico).
Exemplo: Destilação reativa: reação e separação na mesma coluna.
Recursos Substância: quaisquer materiais que compõem ou são produzidos na técnica
e em seu meio ambiente.
Exemplo: Cascas de malte no processo de filtração do mosto cervejeiro são utilizadas
como material filtrante..
Energia / Área de Recursos: qualquer campo ou fluxo de energia que são produzidos
ou compõem a técnica ou em seu ambiente que podem substituir os subsistemas.
Exemplo: O calor liberado da reação exotérmica entre o propano e o ácido nítrico para a
formação de nitroparafinas mantém o sistema aquecido.
Recursos de Informação: são quaisquer sinais que existem ou podem ser produzidos
com a técnica. A informação não pode existir sem um veiculo transportador. Altshuller
16
utilizou-se de campos para a representação da informação, embora, por vezes, o suporte
de informação é uma substância. A informação tem forma e conteúdo.
Exemplos: A mudança de coloração durante titulações ácido-base a partir do uso de
indicadores. Utilização de indicadores de fenolftaleína para verificação de soda residual
no processo de limpeza das garrafas de cerveja.
Recursos Funcionais: a capacidade de uma técnica ou de seu ambiente em executar
funções secundárias ou auxiliares: aplicação das funções neutras e nocivas existentes
Exemplo: Comésticos como pastas de dentes que possuem função de limpeza além de
promoverem e refrescância.
Os recursos quando aplicados levam muitas vezes a resolução de problemas técnicos a
níveis próximos da idealidade. Um benefício adicional e inesperado surge muitas vezes
como resultado de uma solução do problema derivada da utilização de recursos antes
não utilizados. Por exemplo, espera-se que ao se exercitar um braço ocorrerá o aumento
da massa óssea. Simultaneamente, em menor escala, a massa óssea no outro braço
também aumenta. Por isso, é útil discutir os recursos em mais detalhes.
SAVRANSKY (2000) também aborda a classificação de recursos em internos ou
externos ao sistema classificados como: Recursos Prontamente Disponíveis, Recursos
Derivativos e Recursos Diferenciais.
Recursos Prontamente Disponíveis correspondem àqueles encontrados no sistema,
sendo campos, energia ou substâncias que podem ser utilizados diretamente nos
sistemas técnicos sem a necessidade de qualquer tratamento.
Exemplo: Uma indústria farmacêutica utiliza a mesma matéria-prima (antioxidantes) para
a produção de diferentes medicamentos.
Recursos Derivativos são aqueles obtidos pela transformação, ação ou aproveitamento
dos Recursos Prontamente Disponíveis, tais como derivados de matérias-primas,
produtos, resíduos, e subsistemas da técnica.
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Exemplo: O bagaço de malte que é resíduo do processo cervejeiro pode ser utilizado
como alimento para gado ou na produção de fertilizantes orgânicos. Um outro exemplo
seria o calor produzido pela dissolução de CaO em água que pode ser reutilizado para
aquecimento de outros sistemas.
Recursos Diferenciais são todos e quaisquer tipos de recursos que podem ser
utilizados a partir de modificações em suas propriedades estruturais físicas e /ou
químicas. A partir dessas modificações os recursos diferenciais podem apresentar
diferentes comportamentos.
Exemplo: Os quirais de ácido tartárico apresentam diferente comportamento com relação
à forma com que a luz é desviada por eles, podendo ser dextrógiro ou levógiro .
3.6. Evolução dos Sistemas Técnicos
Altshuller (1979) modelou a evolução dos sistemas conforme a Figura 2, onde a Curva S
representa o desempenho dos sistemas técnicos. Pela análise do gráfico é possível
perceber que inicialmente, na criação do sistema se tem o maior nível inventivo com um
baixo número de invenções. Posteriormente há um crescimento do número de
invenções, seguido por um pico de invenções nível três. Em seguida o número de
invenções cresce e o nível inventivo cai, predominando-se invenções de nível um ou
dois responsáveis por promover pequenas melhoras no sistema. Neste ponto tem-se a
maior lucratividade com a técnica.
18
Figura 2 - Correlações da Curva S (adaptado DE CARVALHO (2007)).
O tempo de vida dos sistemas tecnológicos (fases do tempo decorrido na Figura 2) é
divido em: (ALTSHULLER, 1979):
Gestação: É o momento o qual o problema não existe, mas estão sendo criadas
condições para o seu desenvolvimento (imediatamente anterior ao tempo em que a
técnica nasce)
Nascimento: A partir da necessidade de um resultado e havendo meios tecnológicos
para isto, tem se o nascimento do sistema tecnológico.
Infância: Há o surgimento de um sistema de alto nível, porém com lento
desenvolvimento.
19
Adolescência: O sistema é reconhecido pela sociedade onde se obtém um bom
desempenho com considerável eficiência
Maturidade: É o estágio onde os recursos iniciais dos sistemas são exauridos
Decadência: É o ponto o sistema atingiu seu limite tecnológico, havendo a necessidade
da geração de um novo sistema mais eficiente para substituí-lo.
DOMB e RANTANEN (2008) descrevem os mais úteis padrões de evolução como:
Evolução irregular do sistema: A evolução desigual do sistema causa problemas,
gargalos e contradições o tempo todo. A irregularidade diz respeito a todos os sistemas e
tecnologias: maquinaria, processos, organizações entre outros. Diferentemente do que é
comumente pensado sobre a tecnologia, sua evolução não é linear.
Exemplo: Sistemas e tecnologias computacionais estão evoluindo cada vez mais
rapidamente, no entanto, o avanço na tecnologia de baterias não acompanha essa
evolução de maneira igual.
Transição para o nível macro: é caracterizado por um sistema que se torna mais
completo e melhor integrado em níveis mais elevados de sistema, ou seja, consegue-se
melhorias numa tecnologia a partir do momento que um sistema adquire ou incorpora
mais funções oriundas de outros subsistemas.
Exemplo: Uma liga metálica adquire melhores características mecânicas quando se
adquire em sua composição (sistema) outros metais (subsistema).
Transição para o nível micro: é caracterizado por um sistema que pode ser melhorado
quando se promove a divisão ou separação de sistemas e partes menores ou mesmo o
sistema é projetado de forma a se controlar os subsistemas separadamente ao nível
microscópico.
Exemplo: A utilização de enzimas do sabão em pó no processo de lavagem de roupas é
caracterizada pela ação das mesmas no tecido a nível microscópico, enquanto a antiga
utilização de pedras de sabão não possuía mesma eficácia.
20
Modificação das interações entre os sistemas: significa que ao se adicionar novas,
aumentar ou promover o melhor controle das interações, consegue-se melhorias no
sistema. Isto pode ser conseguido através da adição de novas substâncias, campos ou
subsistemas que interajam com os encontrados no sistema original. Geralmente a
modificação das interações é requerida quando a interação existente é insuficiente ou
promove geração de funções danosas ao sistema.
Exemplo: A fim de se obter a produção fermentativa de álcool com maior rendimento,
utiliza-se a fermentação da cana de açúcar em vez da fermentação do milho.
Expansão e convolução de sistemas: explica que primeiramente o sistema expande
com o aumento de subsistemas e funções tornando-se mais complexo ou complicado
para posteriormente ser “aparado” ou convolvo, ou seja, os seus elementos são
combinados em um sistema mais simples. O aumento do número de subsistemas e de
operações pode causar problemas que são resolvidos quando o sistema é simplificado.
Está evolução geralmente não ocorre de forma linear.
Exemplo: Antigamente, os pneus de carro foram melhorados pela adição da câmara de
ar. Posteriormente, esta foi removida. Já o estepe foi utilizado por muito tempo em
muitos automóveis. Hoje em dia, em muitos carros, o próprio pneu funciona como estepe
não havendo a necessidade de se utilizar o espaço no automóvel para o seu
armazenamento.
3.7. Ferramentas da TRIZ
Conforme já mencionado a TRIZ é baseada no método heurístico. Os instrumentos da
TRIZ, dessa forma, utilizam-se principalmente de heurísticas que atuam como suporte na
resolução de problemas. Todas as ferramentas que serão apresentadas passaram pelos
mais diversos testes de aplicabilidade (SAVRANSKY, 2000). Entre os principais
instrumentos da TRIZ estão:
21
Método Princípios Inventivos e Matriz de Contradições: é um instrumento que
consiste na relação entre parâmetros conflitantes que necessitam ser melhorados e
outros que são negativamente afetados ou prejudicados, consequentes das contradições
técnicas. Esta matriz sugere a aplicação de princípios inventivos que podem ajudar na
resolução dos problemas.
Método das separações: é uma ferramenta que ajudar a resolver as contradições
físicas gerais entre parâmetros opostos de um único subsistema.
Efeitos científicos: efeitos pretendidos que podem ser utilizados como respostas
prontas auxiliando a resolução de problemas relacionados a uma determinada função
que se pretende realizar no sistema
76 Soluções Padrões são baseadas na observação de que muitos problemas técnicos
inventivos de vários campos da engenharia são resolvidos pelas mesmas abordagens
genéricas. Os padrões apresentam problemas inventivos típicos bem como faz
recomendações de soluções que podem normalmente ser apresentadas em termos de
Análise Campo Substância.
Análise Campo-Substância: é uma abordagem de modelagem baseada em uma
linguagem simbólica que demonstra as relações ou transformações entre campos e
substâncias nos processos e sistemas técnicos.
ARIZ (Algoritmo para Resolução de Problemas Inventivos) é um algoritmo, ou seja,
um conjunto de sequencial de procedimentos lógicos para eliminar as contradições que
causam o problema. O ARIZ é considerado um dos instrumentos mais poderosos da
TRIZ. Ele inclui todo processo de reformulação e reinterpretarão do problema até que a
definição mais precisa é alcançada. Ele utiliza as ferramentas da TRIZ apresentadas
anteriormente de forma iterativa. O ARIZ ajuda o solucionador de problemas a eliminar
soluções pré-concebidas a partir da correta declaração do problema.
22
3.7.1. Método Princípios Inventivos e Matriz de Contradições
Os princípios inventivos são heurísticas identificadas durante a análise de mais 40.000
patentes selecionadas de nível igual ou maior que dois. Altshuller obteve 40 princípios
inventivos a partir da generalização e agrupamento de soluções repetidamente utilizadas
na criação, desenvolvimento e melhoria de sistemas técnicos de diferentes áreas da
ciência. A Tabela 3 mostra os 40 princípios inventivos.
Tabela 3 - 40 Princípios Inventivos (Adaptada de CARVALHO e BLACK (2001)).
40 Princípios Inventivos
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 parâmetros e propriedades
36 Mudança de fase
37 Expansão térmica 38 Uso de oxidantes fortes
39 Uso de atmosferas inertes
40 Uso de materiais compostos
23
Os parâmetros de engenharia (Tabela 4) correspondem a grandezas genéricas,
presentes em problemas técnicos de diferentes áreas (ALTSHULLER,1969). As
contradições existentes no problema original devem ser traduzidas em termos de um
primeiro parâmetro de engenharia, o qual se deseja melhorar e de um segundo, que é
piorado em função da melhora do primeiro. A melhora de um parâmetro de engenharia
pode implicar em seu aumento ou diminuição, dependendo da situação (DE CARVALHO
e BLACK, 2001). A representação da contradição técnica como uma combinação desses
dois parâmetros exige uma interpretação ampla de qualquer parâmetro de Engenharia,
por isso são bastante genéricos. Parece que agrupamentos de outros parâmetros podem
ser encontrados no fundo de patentes, mas tal pesquisa não foi ainda realizada
(SAVRANSKY, 2000).
Tabela 4 - 39 Parâmetros de Engenharia (Adaptada de DE CARVALHO e BLACK (2001))
39 Parâmetros de Engenharia
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
24
37 Complexidade de controle
38 Nível de automação
39 Capacidade ou produtividade
SAVRANSKY (2000) sugere a inclusão de mais parâmetros à lista proposta por
ALTSHULLER (1999), tais quais: Segurança, estabilidade dos parâmetros, precisão de
operação, informações, tolerâncias, suscetibilidade, ergonomia, estética, impedância
elétrica, transparência óptica, viscosidade, fricção, resistência à corrosão,
ruído,processos transitórios da matéria condensada.
3.7.1.1. Aplicação dos Princípios Inventivos
Os princípios inventivos podem ser aplicados na resolução de problemas através do
Método Tentativa e Erro ou na forma de Brainstorming por meio da utilização de
perguntas evocativas como sugerido por DE CARVALHO (2007). No entanto o método
mais indicado é a utilização da Matriz de Contradições que é apresentada no ANEXO A.
A partir da identificação da contradição técnica que deve ser resolvida, esta é traduzida
na forma de parâmetros de engenharia conflitantes que são consultados na matriz de
contradições. A Matriz de Contradições foi o primeiro instrumento da TRIZ originalmente
proposto por Altshuller.
As linhas horizontais da Matriz de Contradição são os parâmetros de engenharia a
serem melhorados enquanto as colunas verticais contêm os parâmetros de engenharia
que são prejudicados ou degradados pela melhora do outro. Os números exibidos na
célula de intersecção correspondem aos princípios inventivos que podem sugerir uma
solução da contradição técnica. Nem todas as células são preenchidas, mas mesmo
assim a Matriz indica os princípios para mais de 1200 tipos de técnicos de contradição
com base na probabilidade de ocorrência calculada por Altshuller. (SAVRANSKY, 2000).
A seguir será descrito um exemplo de como utilizar a matriz de contradição (De
Carvalho, 2007)
25
Deseja-se reduzir a quantidade de material utilizado na fabricação de lata de alumínio
utilizada na produção de cerveja de modo a reduzir custos (resolução da contradição
técnica). No entanto a lata deve resistir ao empilhamento. Se a quantidade de material
utilizada é diminuída, a carga admissível para o empilhamento das latas também diminui,
o que é indesejável.
Assim temos:
Parâmetros de engenharia conflitantes: comprimento do objeto estacionário (4) e
tensão ou pressão (11).
Princípios Inventivos retornados pela matriz: segmentação ou fragmentação (1),
recurvação (14) e mudança de parâmetros e propriedades (35).
Interpretação dos resultados: com o princípio 1, pode-se sugerir a utilização de latas
corrugadas, embora solucione o conflito, esta solução gera uma gasto excessivo de
material. Com o princípio 14: tem-se o conceito que a forma recurvada destas latas
permite que a pressão interna contribua para aumentar a resistência mecânica. Já o
princípio 35 poderia levar a uma concepção que incluísse uma modificação no material
das latas, como um tratamento térmico, por exemplo, para aumento de resistência. Vale
lembrar que outras soluções poderiam ser geradas com base nestes mesmos princípios
ou outros, sugeridos a partir de modelagens diferentes do problema com uso da matriz
de contradições.
3.7.2. Método da Separação
Altshuller (1969), com o intuito de resolver as contradições físicas, propôs o método da
separação. A resolução das contradições físicas pode ser alcançada por separações
espaciais e temporais nos produtos ou ferramentas do sistema. A contradição ocorre nas
zonas operativas Z e durante o período operativo T. O produto p é o nome dado ao
objeto o qual é afetado e / ou sofre a ação de uma ferramenta f . Os tempos e zonas de
operação do produto (Tp, Zp) e da ferramenta (Tf, Zf) podem estar separados, tocar-se
26
ou interceptar-se. Estes são representados pelos símbolos \ /, V e X respectivamente
(SAVRANSKY, 2000).
Separação Espacial
A separação no espaço é possível quando um requisito necessário (ou sua
intensificação) está presente em um local e ausente (ou se apresenta de forma reduzida)
em outro. A aplicação desta heurística de separação consiste na resposta para a
seguinte pergunta: Precisamos que o parâmetro estudado seja positivo e negativo em
todas as dimensões espaciais, ou há algum lugar no espaço o qual não é necessário?
Se existe esta posição, há a possibilidade de se separar os requisitos opostos
espacialmente.
Exemplo: Submarinos necessitam de sondas para identificar objetos submersos. No
entanto o ruído emitido pelos mesmos, inviabilizava a utilização das sondas, causando
interferências entre as ondas sonoras. A alternativa para solução do problema foi a
separação no espaço da sonda. Dessa forma, utilizando-se um cabo com um
comprimento considerável pode se adicionar o detector da sonda de forma que não
houvesse interferência do ruído emitido pelo submarino.
No processo de resolução de problemas envolvendo a separação espacial (\ /), o
solucionador deve:
a) Tentar particionar o subsistema principal em dois ou mais subsistemas;
b) Atribuir cada parâmetro ou exigência contraditória à um subsistema diferente.
Separação Temporal
A separação no tempo é possível quando um requisito é necessário (ou sua
intensificação) num período de tempo e ausente (ou a diminuição de sua grandeza) num
outro intervalo de tempo. A aplicação desta heurística de separação consiste na resposta
para a pergunta: Precisamos que o parâmetro estudado seja positivo e negativo em
27
todos os momentos, ou há algum intervalo de tempo durante o qual não é necessário?
Se existe este intervalo, há a possibilidade de se separar os requisitos opostos no tempo.
Exemplo: Muitos tipos de medicamentos são encapsulados de forma que liberação é
controlada, evitando, assim, efeitos colaterais causados pela sua alta dosagem de forma
direta no organismo.
No processo de resolução de problemas envolvendo a separação temporal (\ /), o
solucionador deve:
a) Programar a realização das funções úteis da técnica de forma prática ou teórica
de modo que os requisitos opostos (ou funções em conflito) causem efeitos em
momentos diferentes;
b) Alterar o parâmetro do subsistema principal ou do ambiente se a contradição não
é inicialmente declarada como uma restrição de tempo.
Separação Sob Condições
A separação sob condições pode ser utilizada se um requisito (ou sua intensificação)
ocorre sob uma determinada condição e não ocorre (ou tem intensidade reduzida) sob
outra condição.
Exemplos: A água pode apresentar características de elevada ou baixa dureza
dependendo de sua velocidade ou de sua combinação com corpos sólidos num jato de
água. Assim, a velocidade é a condição a ser considerada quando as propriedades da
água são discutidas. Uma peneira pode permitir passagem da água e corpos sólidos
pequenos, porém não permite passagem de corpos sólidos grandes ou viscosos. Assim,
as propriedades da substância são condições a serem consideradas quando uma
peneira é projetada para se trabalhar com diferentes tipos de substâncias.
No processo para resolução de um problema de separação sob condições (Vt ou Vs) o
solucionador deve:
28
a) Tentar encontrar as características especiais ou características do subsistema
principal
b) Determinar e aplicar um estímulo para iniciar ou finalizar estas características
subsistema principal
Separação Entre as Partes e o Todo
A separação entre as partes e todo é possível quando um requisito ocorre (apresenta um
valor) no nível do subsistema principal, mas não existe (possui valor oposto) nos níveis
de outros subsistemas, sistemas ou super-sistemas.
Exemplos: A corrente de uma bicicleta é rígida a nível microscópico para garantir a
resistência mecânica, porém a nível macroscópico possui flexibilidade que possibilita um
eficiente movimento. Assim a transição de macro para micro deve ser considerada
quando se discute as propriedades da corrente.
As resinas epóxi e seus agentes de secagem são líquidos, mas ambos solidificam
quando misturados, formando um composto epóxi. Assim, transição entre subsistemas,
sistemas e supersistemas deve ser considerada em diferentes níveis.
No processo para resolução de um problema de separação de partes e o todo Xt (ou Xs),
o solucionador deve:
a) Tentar particionar o subsistema principal, atribuindo uma das funções
contraditórias ou requerimentos opostos ao elemento deste subsistema;
b) Permitir que a técnica como um todo (ou subsistemas) mantenha suas funções e
requisitos.
3.7.3. Efeitos Científicos
A partir do estudo de patentes ALTSHULLER et al. (1989) identificaram a repetição de
efeitos científicos que podem ser utilizados como respostas prontas auxiliando a
29
resolução de problemas relacionados a uma determinada função que se pretende
realizar no sistema. Estes efeitos são classificados em efeitos em físicos, químicos e
geométricos e organizados em forma de listas ou tabelas. As tabelas de efeitos são
encontradas em livros didáticos e programas sobre TRIZ (ORLOF (2006)) e
SAVRANSKY (2000). Há também programas para utilização dos efeitos científicos, como
o Invention Machine Lab (INVENTION MACHINE, 1995), IWB (IDEATION, 2007) e
CREAX Innovation Suite (CREAX, 2007a) que incluem bases de efeitos com exemplos
de aplicação. Recentemente há disponível na internet programas como CREAX
(CREAX,2007b) (DE CARVALHO, 2007). A Tabela 2 lista os efeitos químicos
apresentados por ORLOF (2006).
Tabela 2 – Lista de efeitos químicos (adaptada de (ORLOF, 2006)).
Item Função Efeito
1 Medição de temperatura Reações termo cromáticas, o movimento do equilíbrio químico com mudanças de temperatura, luminescência química.
2 Redução da temperatura Reações endotérmicas, dissolver materiais, gases de divisão.
3 Aumento da temperatura Reação exotérmica, queima, de síntese de alta temperatura que se autopropagação, o uso de oxidantes fortes, o uso de mistura com pó de oxido de alumínio.
4 Estabilidade da temperatura Utilização de hidratos metálicos, aplicação de isolamento térmico feita de polímeros espumantes.
5 Prova da condição e as mudanças na condição de um objeto
A utilização de marcações com base em materiais coloridos, luminescência química, liberação de gases
6 Controle de alterações na condição de um objeto
Reação com gases liberados, queima, explosão, uso de materiais ativos na superfície de eletrólise.
7 Controle da circulação de líquidos e gases
Uso de diafragmas, reações de transporte, reações com gases liberados, explosão, uso de hidretos.
8 Controle das fontes de aerossóis e suspensões
Materiais de pulverização que interagem quimicamente com as partículas de aerossol, meios de redução.
9 Misturas
Misturas a partir de materiais que não reajam quimicamente com cada efeito, outro sinérgica, liberação, transporte, reações de oxida-redução, ligação química dos gases, uso de hidretos e hidratos, complexação química
10 Separação do Material
Eletrólise, reações de transporte, desoxidação (redução) reações, liberação de gases quimicamente ligados, movimento do equilíbrio químico, a remoção de hidretos e adsorventes, o uso de construtores complexos, o uso de membranas, o movimento de um dos Componentes para outro estado incluindo os estados de fase.
11 Estabilização das condições de um Reações de polimerização (uso de colas, vidro líquido,
30
objeto materiais sintéticos de auto-endurecimento), uso de hélio, o uso de materiais com superfície ativa, dissolvendo ou quebrando ligações
12 Influência da força, regulação de forças, produção de alta e baixa pressão.
Explosão, divisão de gases hidratos de e hidretos, fontes de metais enquanto ocorre a absorção de hidrogênio, reações com gases liberados, reações de polimerização.
13 Alterações no atrito Remoção de uma ligação metálica, eletrólise com liberação de gases, a utilização de materiais com superfície ativa e camadas poliméricas, hidratação.
14 Destruição de um objeto
Dissolver, reações oxidorredução, queima, explosão, reações foto e eletroquímicas, reações de transporte, redução de material para os seus componentes, hidrato, deslocamento do equilíbrio químico das misturas.
15 Acumulo de energia mecânica, térmica e elétrica
Reações exotérmicas e endotérmicas, dissolução,redução de material para os seus componentes (para armazenamento),transições de fase,reações eletroquímicas, efeitos químico-mecânicos.
16 Transferência de energia
Reações exotérmicas e endotérmicas, dissolução, reações de luminescência química, reações de transporte, hidretos, reações eletroquímicas, transformação da energia de uma forma para outra forma mais apropriada para uma determinada transferência.
17 Criação de interação entre objetos móveis e fixos
Misturas, reações de transporte, deslocamento do equilíbrio químico, hidrato, moléculas de auto-agrupamento, luminescência química, eletrólise, auto-propagação de sínteses a altas temperaturas.
18 Medição do tamanho de um objeto De acordo com a velocidade e duração da interação com o meio ambiente.
19 As mudanças no tamanho e forma de um objeto
Reações de transporte, o uso de hidretos e hidratos, dissolução (também de gases reduzidos), explosão, reações de oxidação, queima, o movimento para um forma quimicamente ligada, eletrólise, uso de materiais elásticos e plásticos.
20 Controle do estado e propriedades das superfícies
Combinação radical de luminescência, uso de materiais hidrófilos e hidrofóbicos, reações de oxida-redução, usa de foto, eletro e termo cromos.
21 Alterações nas propriedades de superfície
Reações de transporte, uso de hidretos e hidratos, aplicação foto cromos, uso de materiais ativos na superfície, moléculas de auto-agrupamento, eletrólise, gravura, reações de transferência, o uso de lacas.
22 Controle do estado e propriedades de um objeto no espaço
Reação com a utilização de materiais que exibem mudança de coloração ou materiais indicadores, reações químicas com medição de luz, a produção de hélio.
23 Mudanças nas propriedades espaciais de um objeto (alta de concentração)
Reações químicas que levam a alterações nas propriedades de um material do qual o objeto é constituído (oxidação, reações de redução, reações de troca), reação de transporte, movimento para uma forma quimicamente ligada, hidratos ,dissolver, enfraquecer uma solução, queima, a utilização do hélio .
24 Produção de uma dada estrutura, estabilização da estrutura de um objeto.
Reações eletroquímicas, reações de transporte, gases hidratos e hidretos, auto-aglomeramento das moléculas, moléculas complexas.
31
25 Prova de campos elétricos Eletrólise, reações eletroquímicas (incluindo eletrocrômicas)
26 Prova de radiação eletromagnética Reações foto, termo e rádio químicas (incluindo foto, termo
e radio cromicas)
27
Geração de radiação eletromagnética Reações de queima, luminescência química, reações químicas em gases na área ativa de lasers, luminescência, bioluminescência.
28 Controle de campos eletromagnéticos Dissolução, com a produção dos eletrólitos, produção de
metais a partir de óxidos e sais, eletrólise.
29
Controle de feixes de luz, modulação da luz
Reações foto crômicas, reações eletroquímicas, reações reversíveis de eletro-sedimentação, reação periódica, reações de queima.
30
Produção e intensificação de transformações químicas
Uso de catalisadores, oxidantes fortes, agentes redutores, estimulo de moléculas, compartilhamento dos produtos de uma reação, o uso de água magnetizada.
31 Análise da construção de um objeto Reações de oxida-redução, utilização de materiais de
indicadores
32 Desidratação Movimento no sentido do estado hidratado, uso
membranas moleculares
33
Alterações no estado de fase Divisão, ligação química dos gases, separação (remoção) de soluções, reações com liberação de gases, o uso de hélio, queima, dissolução.
34
Adiar e prevenir as transformações químicas
Inibidores, utilização de gases inertes, materiais protetores, modificações na superfície (ver também mudanças nas propriedades de superfície)
Os efeitos físicos e geométricos não foram apresentados neste trabalho, mas podem ser
encontrados em SAVRANSKY (200) e ORLOF (2006).
3.7.4. 76 Soluções Padrão
A partir da Análise Campo-Substância de diversos sistemas técnicos, Altshuller (1986) e
outros pesquisadores identificaram soluções frequentemente utilizadas para um
determinado tipo de problema. Estas foram denominadas Soluções Padrão. No total
foram identificadas 76 soluções padrão organizadas em cinco diferentes classes:
1. Construção e Destruição do Campo-Substância
Esta é utilizada na resolução de problemas onde há a necessidade de se construir ou
transformar Campos-Substâncias. Esta categoria é composta por 2 subclasses e 13
32
padrões com regras específicas, sendo a primeira subclasse utilizada para a construção
e a segunda para destruição de Campos-Substâncias. A seleção do padrão necessário
depende das condições iniciais e restrições oriundas do problema.
2. Desenvolvimento do Campo-Substância.
Esta está relacionada com a resolução de problemas através da evolução dos modelos
Campo-Substância. Esta classe contém os modelos generalizados para melhorar a
eficiência do sistema pela introdução de pequenas modificações ao mesmo. Esta contém
23 padrões distribuídos em quatro subclasses.
3. Transição de Supersistemas para o Micro Nível.
Esta é utilizada na resolução de problemas com o desenvolvimento de uma solução no
nível do supersistema ou subsistema.
4. Padrões para Medição de Detecção em Sistemas
Esta é dedicada a resolver problemas com finalidade específica de detecção. Nesta
classe, há cinco subclasses com 17 padrões.
5. Regras para a Aplicação das Soluções Padrão
Esta se destina ao desenvolvimento da solução que irá satisfazer as demandas do
sistema ideal. Para o desenvolvimento de uma solução de alto nível, se faz necessária a
remoção de um conflito. Sua divisão baseia-se em cinco subclasses com 17 padrões.
A utilização das Soluções Padrão é realizada com base na modelagem gráfica realizado
pela Análise Campo-Substância e serve como uma recomendação genérica para
solução de problemas. Uma tabela com as Soluções Padrão é apresentada no ANEXO
B.
3.7.5. Análise Campo-Substância (Su-field)
33
A Análise Campo-Substância (Su-Field Analysis) criada por Altshuller et al. (1789) é uma
ferramenta de modelagem gráfica das partes mais importantes dos sistemas ou
processos técnicos. Esta permite identificar o núcleo de um problema em particular a
partir de uma descrição rápida e simples dos subsistemas e suas respectivas interações.
(SAVRANSKY, 2000).
A TRIZ utiliza-se do termo substância (S) para se referir a um objeto material de qualquer
nível de complexidade, podendo abranger desde um simples elemento até um sistema
complexo. Os estados das substâncias incluem desde seus estados físicos (vácuo,
plasma, gás, líquido e sólido) estados compostos (aerossol, espuma, pó, gel, poroso)
onde são consideradas as características térmicas, elétricas, magnéticas, ópticas, entre
outras (isolantes térmicos, semicondutores, ferro magnetismo, luminescência, etc.). Um
nível hierárquico para utilização prática das substâncias pode ser apresentado como:
1. Substância reconhecida (por exemplo, uma camisa);
2. Substância minimamente tratada ou mais simples (por exemplo, fibras);
3. Supermoléculas (rede cristalina, polímeros, associação de moléculas);
4. Moléculas complexas;
5. Moléculas (por exemplo, NaCl);
6. Grupos funcionais ou estruturas parciais das moléculas ou grupos de átomos (por
exemplo,-OH);
7. Átomos (por exemplo, C, H, O);
8. Componentes atômicos (núcleo);
9. Partículas fundamentais (elétrons, nêutrons);
10. Subpartículas (quarks, gluões).
O termo campo (F), na TRIZ pode fornecer fluxos de energia, informações, forças,
interações, ou uma reação para realizar um efeito requerido. Dentre eles são
34
considerados campos físicos: gravidade, eletromagnetismo, interações nucleares até
outros campos como os químicos, olfativos, acústicos, etc. A presença de um campo
assume sempre a presença de uma substância, uma vez que é uma fonte de campo.
Como o campo é uma forma de interação entre substâncias, energia e análise de campo
são consideradas iguais pela TRIZ.
Campo-Substância é o modelo do subsistema de um sistema técnico que compreende,
como regra geral, três componentes: duas substâncias e um campo geralmente. A
identificação das substâncias (S1e S2) depende da aplicação. Muitas vezes, S1 é um
produto ou um objeto bruto enquanto S2 representa uma ferramenta. No caso de
análises e modelagem de processos tecnológicos, os modelos geralmente mais eficazes
são aqueles que compreendem um componente substancial S1 e dois componentes de
campo F1 e F2, onde um campo representa a entrada e a saída do outro. Eles são
mostrados na Figura 3 por diferentes linhas de ligação. A Figura 3 demonstra os
possíveis tipos de interações.
Figura 3 - Conexões Campo-Substância (Adaptado de TERNINCO, 2000))
O campo substância pode ser graficamente representado por :
S1 S2
F
S
F2 F1
35
Figura 4 - Campo-Substância (Adaptado de SAVRANSKY(2000))
O modelo de duas substâncias e um campo (parte esquerda da Figura 4) apresenta,
como uma regra, um subsistema de um sistema técnico, enquanto o modelo de dois
campos e uma substância (a parte direita da Figura 4) representa um subsistema de um
processo técnico).
A Análise Campo-Substância pode ser utilizada em conjuntos com as 76 Soluções
Padrão (ANEXO B) e com os efeitos científicos. Esta modelagem consiste de quatro
básicos modelos (TERNINCO, 2000):
1. Sistema completo e eficaz.
2. Sistema incompleto (requer a conclusão ou um novo sistema).
3. Sistema completo e ineficaz (requer melhoria para criar o efeito desejado).
4. Sistema completo e nocivo (requer a eliminação do efeito negativo).
Lev Shulyak (TERNINCO, 2000) apresenta o modelo para um sistema que tem como
objetivo a quebra de pedras a partir da utilização de um martelo com utilização do
fluxograma lógico da Figura 5 :
36
Figura 5 -Fluxograma; como aplicar a ferramenta Campo-Substância
37
Inicialmente, para a Identificação dos elementos, podemos pensar num sistema
contituido de duas substância S1 e S2, uma sendo o martelo como ferramenta e outra
sendo a matéria-prima pedra. Conforme Figura 6.
Função primária: quebrar a pedras em pedações uniformes
S1: Pedra; S2: Martelo pneumático(ferramenta)
Figura 6 - Martelo e Pedra (sem interações)
Pode-se perceber que por enquanto as duas substâncias sozinhas não são capazes de
realizar uma ação. É necessário Construir o Modelo a partir da ação de um campo
mecânico Fme que corresponde à energia pneumática pulsante sobre o martelo para
quebrar a pedra. Assim, a Figura 7 representa a construção do modelo.
Figura 7 – Martelo e Pedra (construção do modelo)
O próximo passa seria referente ao desempenho do sistema, que não será considerado
neste exemplo. Em seguida (Sistema efetivo?), se o sistema cumpre o resutlado
requerido, então o sistema é implementado. Entretanto, se o sistema não é efetivo ou
apresenta funções prejudiciais, deve ser feita uma consulta às Soluções Padrões a fim
de se buscar a solução para o sistema. Por exemplo, supondo que o sistema não seja
S1 S2
Martelo Pedra
S1 S2
Martelo Pedra
S1 S2
Martelo Pedra
S1 S2
Martelo Pedra
Fme Fme
38
efetivo na quebra de pedras ou tenha como função prejudicial pequenos pedações de
pedras que são projetadas e perdidas ou mesmo o tamanho das particulas numa
dimensão menor do que a desejada (Figura 8)
Figura 8 – Martelo e Pedra (sistema não efetivo e sistema com funções prejudiciais)
As Soluções Padrão fornecem sugestões para adição /substituição de campos ou
substâncias a fim de se eliminar os efeitos prejudicais ou tornar o sistema efetivo. Após
várias tentativas, poder-se-ia modificar o sistema de diversas formas, como pela
utilização de um martelo mecânico, utilização de campos térmicos, tratamento químico
por uma substância que pudesse gerar campos químicos fim de se melhorar a função de
quebra, se esta é considerada como não efetiva, ou mesmo se fosse necessário eliminar
os efeitos prejudiciais. A Figura 9 demonstra a adição de uma substância química para
tornar um sistema efetivo e a adição de uma grade a fim de se eliminar os efeitos
prejudiciais pela etapa de se Desenvolver um conceito que suporte a solução.
S1 S2
Martelo Pedra
Fme
H(pedra pouco quebrada)
S1 S2
Martelo Pedra
Fme
H(pedras voadoras, peridas)
U (pedra quebrada)
39
Figura 9 – Desenvolvimento do conceito de suporte à solução( sistema não efetivo e
sistema com funções danosas)
3.7.6. Métodos para Vencer a Inércia Psicológica
Um engenheiro, ao pensar sobre a solução de problema, naturalmente, tende a procurar
soluções já conhecidas em sua área de atuação ou relacionadas à sua experiência.
Dessa forma, esse comportamento automatizado ou mecânico o leva a inércia
psicológica que o limita a pensar de forma inovadora. A TRIZ apresenta o método das
pequeninas pessoas espertas como uma alternativa quando apenas o uso de heurísticas
não é suficiente para se chegar a solução de problemas, ou que é útil para se vencer a
barreira da inécia psicológica.
3.7.6.1. Método das Pequeninas Pessoas Espertas (PPE)
S1 S2
Martelo Pedra
S1 S2
Martelo
Pedra
S3 Grade de proteção
S1 S2
Martelo Pedra
Fme
S3
S2
S1
FCH Fme
Fme Fme
Tratamento com
ácido
40
O Método das Pequeninas Pessoas Espertas (PPE) baseia-se na analogia pessoal
utilizada pelo método Synectics (Gordon, 1961). Altshuller (1979) sugeriu a utilização da
abstração de pequeninas pessoas as quais executariam as tarefas necessárias para a
solução do problema.
A seguir o exemplo demonstra a aplicação da teoria PPE (ZUSMAN; ZLOTIN)
Exemplo: Fusão de indução de óxidos metálicos
Para iniciar a fusão de indução de óxido de berílio, um material condutor deve ser
introduzido no sistema (o óxido de berílio é um material dielétrico podendo conduzir
eletricidade quando fundido). No entanto, o material condutor introduz impurezas
indesejáveis ao sistema.
A utilização do modelo de PPS pode ser aplicada como uma analogia de uma tripulação
de pequeninas pessoas num navio representando o óxido de berílio fundido. Por outras
“estranhas” pequeninas pessoas espertas representariam o material condutor utilizado
como o iniciador. A pergunta que faríamos seria: Como podemos nos livrar desses
estranhos ou torná-los não estranhos? Na verdade, existem duas formas de fazer a
população homogênea: removendo ou assimilando (convertendo) os pequeninos
estranhos.
Para evitar o problema, berílio puro pode ser utilizado como o material condutor. À
medida que a temperatura sobe, o metal puro é oxidado produzindo óxido de berílio,
enquanto que o material fundido se torna livre de impurezas.
3.7.7. Algoritmo para Solução de Problemas Inventivos (ARIZ)
O АRIZ é um programa para a análise e resolução passo a passo de problemas
inventivos. A primeira versão foi apresentada por Altshuller em 1959 (АRIZ-59). As
versões posteriores foram АRIZ-61, АRIZ-71, АRIZ-77 e ARIZ-85-C. A última
41
modificação do ARIZ incluiu três componentes básicos: programa de apoio, informação e
métodos para o controle de fatores psicológicos(PETROV, 2005)
1. O programa ARIZ consiste em uma sequência de operações para a exposição e
solução de contradições: análise da situação inicial e seleção do problema a ser
resolvido, a síntese da solução; análise das soluções recebidas e seleção da melhor
alternativa; desenvolvimento de soluções recebidas; escolha das melhores soluções e
compactação do material para a melhoria dos métodos para a resolução de outros
problemas. A estrutura do programa e as leis para a sua execução são baseadas nas
leis e regularidades de desenvolvimento tecnológico.
2. Suporte de informações é fornecido a partir da base de conhecimento: inclui as
soluções padrão para a solução de problemas inventivos, os efeitos de engenharia
(química, física, biológica, matemático, e geométricos); métodos para a aplicação de
recursos da natureza e da tecnologia.
3. Métodos para o controle de fatores psicológicos: são resultado do fato de que o
programa ARIZ não se destina a computadores e que os problemas não se resolvem
automaticamente, mas com a ajuda de um ser humano. Assim, o solucionador de
problemas deve superar a inércia psicológica por meio do uso destes métodos que
permitem desenvolver a imaginação criativa necessária para a solução de complexos
problemas inventivos
Um modelo esquemático pode ser apresentado pela Figura 10.
42
Figura 10 - Fluxograma do ARIZ (adaptado de DE CARVALHO(2007))
3.8. Últimas Pesquisas sobre TRIZ com Abordagem na Engenharia Química
Muitos estudos de caso de TRIZ aplicado à engenharia química ainda não estão
disponíveis no idioma inglês. (SRINIVASAN; KRASLAWSKI, 2006) abordam a utilização
da TRIZ modificada para tornar processos químicos mais seguros. FRESNER at el
(2010) abordam a TRIZ no projeto de tecnologias limpas. (ROBLES; NEGNY; LANN,
2008), (ROBLES; NEGNY; LANN, 2009) e (ROBLES at el, 2012) propõem a criação de
uma nova metodologia pela fusão da TRIZ com a CBR (Raciocínio Baseado em Casos)
com o intuito de acelerar o processo de inovação. A vantagem apresentada pela inclusão
43
da CBR seria a de disponibilizar experiências passadas para a resolução de novos
problemas. (ROBLES; NEGNY; LANN, 2012) também apresentam uma proposta de
metodologia integrando TRIZ com método computacional para o projeto preliminar de
sistemas de inovação ecológica. Outro nome na pesquisa envolvendo TRIZ e
engenharia química é Jack Hipple, porém dois de seus últimos artigos sobre o tema não
estão disponíveis para a consulta.
3.8.1. Princípios Inventivos com Analogias à Engenharia Química
ROBLES (2005) propõe uma abordagem dos principios inventivos, exemplificando-os de
modo a favorecer sua aplicação na resolução de problemas inventivos relacionados á
engenharia química. Nos próximos subitens serão abordados todos os 40 princípios
inventivos com tais analogias.
Segmentação ou Fragmentação
a) Dividir um objeto em partes independentes
Antes de reagir ou se dissolver, uma fase sólida é fragmentada, a fim de se
aumentar a sua área específica.
Segmentação da zona reativa em um reator vertical para evitar atrito no leito
catalítico.
b) Fazer um objeto fácil de ser desmontado
Projetar um trocador de calor com placas desmontáveis para facilitar a limpeza.
Em um reator, a zona reativa pode ser desmembrada para viabilizar facilmente a
susbstituição do catalisador quando este se torna inativo.
c) Aumento do grau de fragmentação ou segmentação
Na simulação de processos, os métodos de gradeamento local adaptativo
permitem refinar a grade perto limite ou no loca do fenômeno.
d) Transição para o micro-nível
Redução do tamanho do equipamento com o micro e nanotecnologias: micro-
reator, micro-trocador de calor.
44
Remoção ou Extração
a) Separar partes ou propriedade interferentes de um objeto, ou retirar apenas uma
parte necessária (ou propriedade de um objeto)
Em um triturador, é difícil produzir partículas sólidas com um tamanho uniforme,
assim, uma etapa de peneiramento elimina as partículas indesejáveis.
Na indústria química, muitos produtos devem apresentar um elevado grau de
pureza (como química fina, indústria farmacêutica entre outros),
consequentemente os subprodutos indesejados devem ser removidos. Muitas
técnicas podem ser aplicadas: destilação, extração com solvente, uso de
membranas especiais entre outras
Qualidade Localizada
a) Modificar a estrutura de um objeto de uniforme para não uniforme, alternando o
ambiente externo (ou influência externa) de uniforme para não uniforme.
O uso de gradiente (temperatura, pressão, concentração) em vez do uso de
parâmetros constantes: evaporador múltiplos efeitos (gradiente de pressão).
b) Prover melhores condições operacionais para um determinado objeto
Uso de vária fontes de alimentação no destilador (em diferentes posições)
c) Fazer com que diferentes partes de um objeto executem diferentes funções de
maneira útil
As duas extremidades de uma molécula de tenso-ativo têm propriedades opostas:
uma hidrofílica e lipofílica.
Assimetria
45
a) Modificação da forma de um objeto a partir simétrico para assimétrico
Para melhorar a mistura, usar tanque assimétrico ou lâmina assimétrica num
tanque simétrico.
b) Se um objeto é assimétrico, aumentar seu grau de assimetria
Deformação da forma do desenho das paredes em tubos (superfície corrugada), a
fim de obter condições hidrodinâmicas que aumentam de transferência de massa.
A assimetria de ondulações é aumentada por alteração de suas características
geométricas.
Um forno elétrico tem eletrodos instalados de forma assimétrica permitindo, dessa
forma, o carregamento contínuo do minério e descarga de metal fundido.
Consolidação (Mesclando)
a) Aproximação (ou fusão) de objetos idênticos ou semelhantes, montagem de
partes idênticas ou semelhantes para execução operações paralelas
Feixe de tubos em um trocador de calor, a fim de se aumentar a transferência e
diminuir seu tamanho.
Agitação com várias lâminas idênticas.
b) Execução de operações contíguas ou paralelas utilizando-se de combinações
Este é o objetivo do processo de intensificação, por exemplo, na destilação
reativa.
Universalidade
a) Fazer com uma parte ou todo objeto execute múltiplas funções: eliminar a
necessidade de outras partes
46
Intensificação do processo: fazer várias operações no mesmo equipamento em
vez de uma única Destilação reativa (reação e separação em uma mesma coluna,
em vez da utilização de um reator seguido de uma coluna de destilação).
Em um triturador com vários cilindros, os cilindros são utilizados para moer ao
mesmo tempo em que funcionam como resfriadores a fim de se evitar
superaquecimento do produto e do próprio cilindro.
Aninhamento (Boneca Nested)
a) Colocação de um objeto dentro de outro: Objetos são posicionados ou encaixados
um dentro do outro.
Abordagens modulares no desenvolvimento de softwares de simulação de
processos para engenharia química.
b) Fazer uma objeto ou sua parte passar através de uma cavidade contida em outro
objeto.
Injetores de gás em uma coluna de líquido de gás: o gás passa através dos furos
do distribuidor
Princípio do trocador de calor: tanto correntes frias quanto correntes quentes
passam através de tubos (um internamente e outro externamente) para trocar com
outro fluxo.
Contrapeso
a) Para compensar o peso de um objeto, conecte ou mescle-o a objetos que
forneçam um contrapeso
Utilização de agente espumante a fim de se elevar à superfície partículas sólidas
suspensas no liquido. Inversamente, a adição de agentes coagulantes promove a
aglomeração e decantação de partículas sólidas suspensas no liquido.
47
b) A fim de se contrabalançar o peso de um objeto, faça-o interagir com o meio
ambiente pela utilização da aerodinâmica, hidrodinâmica, empuxo entre outras forças
Um sólido é colocado em suspensão por um fluxo de liquido ou gás : air lift (gás
ou líquido) ou fluidização.
Compensação Prévia
a) Se for necessário executar açoes com efeitos tanto nocivos quanto benéficos
simultaneamente, tais ações devem ser substituídas por ações compensativas a fim de
se controlar os efeitos nocivos
Num reator, para muitas reações químicas, com aumento de temperatura
aumenta-se o rendimento. Por outro lado, a temperatura demasiadamente
elevada poder fazer com que a reação saia fora de controle pela formação de
subproduto ou por consequencias oriundas do produto principal. A fim de se evitar
este efeito prejudicial, o excesso de energia é removido através da utilização de
um sistema de arrefecimento.
b) Criar “stress” de antemão num objeto para que atue em oposição a um efeito
indesejável de “stress” de trabalho posteriormente
Preparar um sistema com agentes inibidores a fim de se evitar corrosão.
Ação Prévia
a) Execute, antes que seja necessária, a mudança desejada de um objeto
(completamente ou parcialmente)
Pré-aquecimento do fluxo antes de entrada em operação da unidade (reator,
separador entre outros)
Inicialização da cristalização.
48
Na fabricação de tinta, algumas qualidades de tinta necessitam que sejam
quebrados os aglomerados em um pré-triturador de menor consumo energético
antes serem colocadas num triturador final para que se obtenha as características
desejadas no material.
b) PPré-organizar os objetos ou matérias primas para que possam entrar em ação a
partir do lugar mais conveniente, evitando desta forma, a perda de tempo na entrega do
produto
Agendamento e programação da produção
Amortecimento Prévio
a) Preparar antecipadamente meios de emergência para compensar relativamente a
baixa confiabilidade de um objeto
Em sistemas de condução de calor com sais, a tubulação deve ser pré-aquecida
para evitar a cristalização.
Colocar um sistema de parada de emergência num determinado processo.
Equipotencialidade
a) Em um campo potencial, limitar mudanças de posição (por exemplo: condições de
funcionamento de mudança para eliminar a necessidade de elevar ou abaixar objetos no
campo gravitacional)
Trabalhar em condições de funcionamento sem gradientes: isotermas, linhas
isobáricas
Inversão
a) Inverter a ação utilizada para resolver o problema (por exemplo: ao invés de
promover o resfriamento um objeto, aqueça-o)
49
Na dessalinização da água, para produzir água pura, um processo comum é usar
a evaporação. No entanto, outro processo consiste em congelar a água do mar
para criar cristais puros gelo-água
b) Faça com partes móveis se tornem (do ambiente externo) fixas, e partes fixas se
tornem móveis
Viscosímetro Couette: viscosímetro com dois cilindros coaxiais. Existem dois
modos de operação: um dos cilindros está se movendo a uma velocidade
constante e seu par viscoso é medido, inversamente, um dos cilindros pode
mover-se sob a ação de um par e sua velocidade é medida. O cilindro interno ou
externo pode girar.
c) Gire o objeto (ou processo) "de cabeça para baixo “
Destilação Batelada Invertida: na coluna convencional de destilação batelada, a
alimentação é carregada para o destilador enquanto que os produtos são retirados
sequencialmente a partir do topo, de acordo com as suas volatilidades relativas.
Na destilação batelada invertida, a alimentação é carregada no topo enquanto que
o produto é retirado do fundo da coluna.
Recurvação
a) Em vez da utilização de peças retilíneas, de superfícies ou de outras formas,
utilize as formas curvilíneas; passando de superfícies planas para as esféricas, a partir
de peças cúbicas (paralelepípedo) para estruturas esféricas
Em um reator LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) alterar o reator
vertical (ou horizontal) por um anelar a fim de diminuir zona estagnada e exaustão
progressiva de reagente.
b) Use rolos, bolas, espirais, abóbadas
50
Calandragem: filmes, folhas, fabricação de placas por laminação de uma matéria
termoplástica entre vários cilindros paralelos (os cilindros achatam o material).
Triturador com bolas ou trituradores com três cilindros.
c) Mude de movimentos lineares para movimentos rotativos. Utilizar forças
centrífugas
Coloque ciclone na entrada do decantador de hidrocarboneto de (nas etapas de
exploração de campos petrolíferos) para eliminar partículas sólidas antes do
processo de decantação.
Principio do forno rotativo.
Dinamização
a) Permitir (ou projetar) as características de um objeto, ambiente externo, para
operá-lo em condições ótimas de operação.
Diferentes políticas de refluxo em destilação batelada: refluxo variável, refluxo por
etapas.
b) Dividir um objeto em partes capazes de executar movimentos relativos entre si
Tanque com uma haste de agitação.
c) Se um objeto (ou processo) é rígido ou inflexível, torne-o móvel ou adaptativo.
Uma adaptação de grade (em movimento) durante o desenvolvimento de uma
simulação: por exemplo, no balanço populacional a tamanho da distribuição evolui
de acordo com a agregação ou separação.
Ações Parciais ou Excessivas
51
Se 100% de um objeto é dificilmente atingido pela utilização de um determinado método
de solução, tente utilizar “um pouco menos” ou “um pouco mais” do referido método.
Dessa forma, o problema pode ser mais facilmente resolvido.
Transição Para Uma Nova Dimensão
a) Se um objeto se move em uma única dimensão, faça-o mover em duas ou três
dimensões.
Em alguns casos, utilize colunas de empacotamento interno para distribuir o
liquido por toda coluna em vez de se utilizar um fluxo de filme na parede.
b) Utilize os objetos numa configuração de vários andares em vez de um único andar
Trocador de calor com feixe de tubos em vez de um único tubo.
Utilize várias operações em paralelo a fim de se aumentar a produção: eletrolisar
células em paralelo para produção de ozônio
c) Inclinar ou reorientar o objeto, fazê-lo inclinar ou reorientar o objeto, arranjá-lo em
seu próprio lado
Evaporador com tubos inclinados
Turbina com laminas inclinadas: moderação na tensão de cisalhamento, melhor
capacidade de circulação para o ajuste em suspensão de um sólido.
d) Utilize o outro lado de uma dada área
Utilização da parede externa do reator a fim de se trazer ou evacuar calor.
Vibração Mecânica
a) Faça um objeto oscilar ou vibrar
Oscilando ou vibrando peneiras.
52
b) Aumento de freqüência (mesmo até o ultra-som)
Pó distribuidor, máquina de triagem de vibração.
Utilização de ultra-som para a precipitação a fim de se obter partículas menores e
um melhor controle de distribuição de tamanho.
c) Utilizar frequência de ressonância de um objeto
Caracterização do sólido por ressonância magnética nuclear.
d) Utilizar vibradores piezo elétricos em vez de mecânicos
Alguns reômetros aumentam a sua escala de frequências através da utilização de
vibradores de rotação piezelétrica: isto permite a medição da característica visco
elástica do fluido.
e) Utilização de combinações de oscilações eletromagnéticas com ultra-sônicas
Mistura de ligas em um forno de indução
Ação Periódica
a) Em vez de ações contínuas, use ações periódicas ou pulsantes
Em uma coluna de extração líquido-líquido, a circulação do líquido é movida por
um pistão pulsante.
b) Se uma ação já é periódica, altere a magnitude periódica ou freqüência
Frequência de mudança para um pistão pulsante em uma coluna de extração
líquido-líquido.
Em uma coluna de destilação piloto, o refluxo é assegurado por um sistema
pneumático que direciona líquido (em cima) para a coluna ou para o destilado. A
razão de tempo entre as duas posições fornece a taxa de refluxo. Por
conseguinte, a frequência (parâmetro operacional importante) de refluxo (entre as
duas posições) é alterada com a modificação de vezes.
53
c) Use as pausas entre os impulsos para realizar uma ação diferente
Em uma produção em bateladas, o período de inatividade dos equipamentos é
aproveitado para a limpeza ou execução de um novo lote produtivo.
Continuidade da Ação Útil
a) Operação em modo contínuo: fazer com todas as partes de um objeto funcione
com capacidade total
Alimentar continuamente uma determinada operação unitária (reator, coluna de
destilação) em vez de se utilizar de condições de operação em batelada.
Em determinado processo, executar as operações gargalo continuamente.
b) Eliminação de todas as ações ociosas ou intermitentes ou trabalhos
Aceleração
a) Conduzir processos ou certas etapas em alta velocidade (por exemplo:
operações perigosas ou nocivas)
Utilização de catalisador a fim de se acelerar a reação química e evitar a formação
de subprodutos
Na produção de filmes plásticos, estes são cortados com um sistema de alta
temperatura.
A operação de corte deve ser mais rápida que propagação de calor no plástico a
fim de se evitar sua deformação.
Em alguns métodos numéricos, a velocidade de convergência é acelerada a fim
de se diminuir o tempo processamento de cálculos computacionais.
Transformação de Prejuízo em Lucro
54
a) Utilize os fatores prejudiciais (principalmente, os efeitos nocivos do meio ambiente
ou circundantes) a fim de se alcançar um efeito positivo.
Recicle o produto residual de um processo como matéria-prima para outro
processo: usar resíduos de calor para produzir vapor de água, uso de lixo
doméstico para produção de energia.
b) Eliminar uma ação primária prejudicial a partir da adição de outra ação prejudicial
a fim de se resolver o problema
c) Ampliar um fator prejudicial para um grau tal que este se torne não prejudicial
Na produção de sal, o sal do mar é limpo com água, sendo assim purificado. A
principal desvantagem é que o sal do mar é dissolvido em água. Dessa forma,
água de limpeza é saturada com sal para dissolver apenas as impurezas.
Retro Alimentação
a) Introduzir “realimentação” para melhorar um processo ou ação
Processo de regulamentação.
b) Se uma realimentação já é usada, alterar sua magnitude ou influência
Modificar a ordem de temperatura em um regulador de temperatura.
Mediação
a) Use um transportador ou processo intermediário
Use um fluido condutor de calor para conduzir o calor de sua produção para a
unidade de operação (uso de calor).
b) Mesclar um objeto temporariamente com outro (que pode ser facilmente
removido)
55
Utilize a técnica de separação de solvente para extrair um constituinte de uma
mistura. Em seguida, o componente e o solvente são separados, obtendo-se um
constituinte puro de um lado e solvente reciclado no outro lado.
Autosserviço
a) Fazer um objeto se auto-servir pela realização de funções auxiliares úteis
Utilizar o calor produzido por uma reação química para acelerar a cinética da
mesma reação.
b) Usar os resíduos energéticos e materiais
Princípio da reciclagem no processo químico de Engenharia.
Recuperação de calor no processo.
Utilização da lama da estação de tratamento de água como adubo.
Cópia
a) Em vez do uso de objetos indisponíveis, caros e frágeis, use objetos mais
simples e cópias baratas
Uso de realidade virtual no processo, em vez de testes reais: na formação do
operador ou na mudança de condições de operacionais de funcionamento
b) Substituir um objeto, ou processo por cópias ópticas
Uso de imagens (e tratamento de imagem) para medir a dimensão de partículas
(para determinar a distribuição de partículas) ou medida para aferir características
de fluxo: técnica Velocimetria por Imagem de Partículas (PIV) .
c) Se as cópias visíveis já são utilizadas, use de cópias com comprimentos de onda
na região de infravermelho ou ultravioleta.
56
Utilizar imagens infravermelhas a fim de se detectar fontes de calor ou se medir
temperaturas.
Uso e Descarte
a) Substituir um objeto caro com um múltiplo de objetos de baixo custo que possa
abranger certa qualidade (como vida útil, por exemplo)
Substituição de Meios Mecânicos
a) Substituir um meio mecânico por meios sensoriais (óptica,paladar, cheiro ou
acústica)
Ultra-som para criar emulsão em vez de mistura mecânica.
b) Utilização campos elétricos, magnéticos e eletromagnéticos na interação com o
objeto
Aquecimento por indução com um campo magnético variável para aquecer uma
mistura.
c) Mudança de campos estáticos para móveis ou a partir de campos não
estruturados para estruturados
Campo potencial com migração de íons em uma célula eletroquímica.
d) Utilizar campos em conjunto com partículas ativadas por tais campos (por
exemplo, partículas ferro magnéticas)
Triagem magnética: um campo magnético é usado para separar componentes não
magnéticos de componentes magnéticos em uma mistura sólida (como ferro,
cobalto, etc.).
57
Construção Pneumática ou Hidráulica
a) Utilizar gás e partes líquidas de um objeto, em vez de elementos sólidos (por
exemplo, material inflável ou preenchido com líquidos, almofadas de ar, hidrostática,
sistemas hidro-reativos)
Em termos de energia, utilização de células de combustível (líquido e gás) em vez
de minérios de urânio.
Uso de Filmes Finos e Membranas Flexíveis
a) Use membranas flexíveis e filmes finos em vez de estruturas tridimensionais
Separação por osmose inversa
Separação pervaporação
b) Isolar o objeto a partir do ambiente externo usando membranas flexíveis e filmes
finos
Para evitar a corrosão, os metais são protegidos com filmes finos.
Uso de Materiais Porosos
a) Produzir um objeto poroso ou adicionar elementos porosos (pastilhas,
revestimentos, etc.)
Para aumentar a superfície ativa de um catalisador sólido, este é produzido de
forma porosa
b) Se um objeto já é poroso, use os poros para introduzir uma função ou substância
útil
Armazenamento de hidrogênio com carbono ativo ou nano tubos de carbono ou
nano fibras (hidrogênio é adsorvido sobre a superfície sólida)
58
Na destilação, o uso de anéis de recheio dentro da coluna atua como um meio de
distribuição de líquidos melhorando, assim, a transferência de massa. Na
destilação reativa um catalisador é colocado junto aos recheios (empacotamento
catalítico).
Mudança de Cor
a) Alteração da cor de um objeto ou de seu ambiente externo
Para tirar foto com uma câmera que só detecta a luz fluorescente, uma coloração
(roda mina) é adicionada à mistura para medir a temperatura (intensidade
fluorescente depende da temperatura)
b) Alteração da transparência de um objeto ou de seu ambiente externo
Parede do tanque transparente para facilitar a filmagem da câmera durante a
medição de velocidade da imagem das partículas
c) A fim de melhorar observabilidade das coisas que são difíceis de ver, usar aditivos
coloridos ou elementos luminescentes
Riboflavina, alumínio, dióxido de titânio são aditivos coloridos adicionados
produtos farmacêuticos ou de gêneros alimentícios.
d) Átomos que podem ser identificados
A utilização de traços de uma substância radioativa para determinação da
distribuição do tempo de residência
Homogeneidade
a) Promover a interação de materiais de propriedades iguais ou semelhantes
59
Quando uma barra de vibração transmite ondas de ultra-som ao aço fundido, as
barras perdem parte de sua substância. Para evitar a poluição, a barra utilizada
possui a mesma composição do aço fundido.
Para se derreter o oxigênio congelado, introduz-se vapor de oxigênio.
Descarte e Regeneração
a) Fazer com que partes de um objeto sejam descartadas quando tiverem cumprido
determinada função (descarte por dissolução, evaporação, etc.) ou mesmo sejam
modificadas durante a operação
Na extração líquido-líquido: regeneração do solvente
b) Contrariamente, restaurar peças consumíveis de um objeto diretamente em
operação
Regeneração absorvente pela utilização de infravermelho (tratamento do ar).
Mudança de Parâmetros e Propriedades
a) Mudança do estado físico de um objeto
Cristalizar um componente de uma mistura para facilitar a sua separação
Extrair um dos constituintes de uma mistura líquida, sob estado gasoso
b) Alterar a concentração ou consistência
Para prevenir a corrosão, diminuir a concentração de oxigênio dissolvido na água
(sua ação danosa is proporcional à sua concentração)
c) Alteração do grau de flexibilidade
d) Mudança de temperatura (ou pressão)
Aquecimento alimentação de entrada de um equipamento
60
Alterar o nível da pressão de funcionamento para facilitar a separação de uma
mistura de multicomponentes.
Mudança de Fase
a) Utilização dos fenômenos que ocorrem durante as transições de fase (por
exemplo, alterações de volume, perda ou a absorção de calor, etc.)
Energia trocada durante a evaporação e condensação: bomba de calor.
Expansão Térmica
a) Utilização da dilatação térmica (ou contração) de materiais
Injeção de polímeros ou injeção de sopro (ou extrusão de sopro). O material
polimérico toma a forma do molde antes de ser resfriado
b) Se a expansão térmica ocorre, utilize-se de vários materiais com diferentes
coeficientes de expansão térmica
Uso de Oxidantes Fortes
a) Substituição do ar comum por ar enriquecido com oxigênio
Conversores de cobre ou níquel usam oxigênio como agente oxidante. Quanto
maior a concentração de oxigênio do ar, maior é a taxa de conversão e menor é o
volume de gás reciclado.
b) Substitua o ar enriquecido por oxigênio puro
No tratamento de águas residuais, oxigênio puro ou gás enriquecido com oxigênio
são utilizados em vez de ar a fim de tratar a elevada concentração de poluentes
de carbono orgânico
61
c) Uso de oxigênio ionizado
O oxigênio é utilizado na produção de ozônio para o tratamento de água (
produção de oxigênio ozonizado)
d) Substituição de oxigênio ozonizado (ou ionizado) por ozônio
Uso de ozônio para a desinfecção de água potável
Tratamento de cheiro por oxidação avançada por ozonização.
Uso de Atmosfera Inerte
a) Substituir um ambiente normal por outro inerte
A fim de se evitar explosão química de determinado produto (devido à presença
de oxigênio), os equipamento são dispostos sob atmosfera inerte (geralmente
atmosfera de nitrogênio)
b) Adicionar partes neutras, ou aditivos inertes num objeto
Evaporação sob vácuo: esta condição de operação permite a evaporação da
mistura que pode ser deteriorada em altas temperatura. Além disso, o taxa de
evaporação é aumentada enquanto a pressão de aquecimento é reduzida
A destilação é usada para separar diferentes componentes mas, em alguns casos,
estes componentes interagem uns com os outros formando azeótropos que
limitam o âmbito da separação. Por esta razão um outro componente (arrastador)
é adicionado à mistura para permitir uma separação mais eficiente.
Materiais Compósitos
a) Mudança do material de uniforme para compósito (múltiplos materiais)
62
Utilização de materiais compósitos (em vez de aço) para tanques de alta pressão,
armazenamento e transporte de gás industrial, tratamento de água (resistência à
corrosão). Obtenção de melhor longevidade contra ataques provocados pelo fluido
ou meio ambiente.
3.9. TRIZ Combinada Com Outras Ferramentas
Muita pesquisa tendo sindo relizada utilizando-se da combinação da TRIZ com outras
teorias. Verifica-se nos últimos dez anos que a TRIZ tem sido integrada a outras
metodologias heurísticas e sistemáticas como por exemplo à CBR (Raciocínio Baseado
em Casos), como também tem sido combinada com outras metodologias de qualidade e
produtividade como o Lean 6-Sigma (ZHAO, 2005) e Teoria das Constrições (TOC)
(DOMB; RANTANEN, 2008) para resolução de problemas relacionados à engenharia de
produção. Pesquisas e propostas de novas metodologias pela análise de diferentes
combinações metodológicas nesta área ainda podem ser desenvolvidas ou melhoradas.
3.10. TRIZ e Sua Utilização no Meio Corporativo
Atualmente muitas empresas vêm utilizando a TRIZ como teoria de suporte à pesquisa e
desenvolvimento (P&D). Moreira (2004) cita a utilização da TRIZ por em empresas de
grande porte como Ford, Procter & Gamble e 3M. (JANA, 2006) cita outras empresas
como Boeing, Hewlett Packard, IBM, Motorola, Raytheon, Xerox entre outras empresas
menos conhecidas. MOEHRLE (2005) fez uma pesquisa a fim de identificar as principais
ferramentas da TRIZ utilizadas na indústria. A partir desta pesquisa, MOEHRLE (2005)
verificou, pela a análise de mais de 40 aplicações da TRIZ, que nenhumas das empresas
se utilizaram de todas suas ferramenta. Dentro das ferramentas mais utilizadas por
63
ordem crescente de aplicação estão a TRIZ básica, os conceitos de Recursos e
Idealidade dos Sistemas e a Análise Campo-Substância. Dessa forma MOEHRLE
(2005) sugeriu que os treinamentos sobre TRIZ fossem focados nas ferramentas mais
utilizadas pelo alto nível de praticidade das mesmas.
Já no Brasil, DE CARVALHO (2007) é o especialista com maior experiência em TRIZ.
Este também apresentou a compilação de uma nova teoria chamada Ideatriz para
geração de ideias. Vale lembrar que a TRIZ ainda é pouco difundida no Brasil e que
programas de treinamento devem ser divulgados para sua disseminação em território
brasileiro.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1.1. Considerações Sobre as Ferramentas de Pesquisa e Base de Dados
Disponível para Consulta
As ferramentas de busca da internet Google e pesquisa científica Google Scholar e ISI
Web of Science foram utilizadas na pesquisa para levantamento de informações sobre a
TRIZ nas duas ultimas décadas.
64
Gráfico 1 - Resultados retornados pelas ferramentas de pesquisa
Foi utilizada a entrada TRIZ + theory of inventive solving problem para conteúdo em
Inglês, idioma o qual possui um conteúdo mais elaborado e acessível a fim de se melhor
refinar os resultados obtidos pelo uso das duas primeiras ferramentas de pesquisa,
enquanto para a Web of Science apenas o termo TRIZ foi suficiente para obtenção dos
resultados relacionados ao assunto requerido. A partir do Gráfico 1, que representa os
resultados obtidos durante a pesquisa, nota-se que grande parte do material da TRIZ
está contido no meio não científico.
A fim de se obter artigos para consulta de melhor qualidade (científica), a busca foi
inicialmente focada no ISI Web of Science. Para isto a pesquisa buscou-se localizar
artigos que abrangessem a TRIZ e sua aplicação na engenharia química, no entanto,
apenas poucos artigos disponíveis para a consulta foram retornados, conforme
demonstra o Gráfico 2.
65
Gráfico 2 - Resultados retornados pelo ISI Web of Science.
A leitura e análise dos artigos encontrados pela base ISI Web of Science demonstrou
alguns artigos com abordagem no meio acadêmico internacional envolvendo a TRIZ e
engenharia química nos últimos anos, conforme abordado no item 3.8. No entanto os
artigos retornados não demonstram detalhadamente o processo de utilização e aplicação
da teoria para exemplificação e utilização de exemplos que pudessem demonstrar o uso
das ferramentas da TRIZ aplicadas à engenharia química de forma clara e elucidativa.
Entretanto, uma análise generalista destes artigos demonstrou que a TRIZ combinada
com a engenharia química tem sido usada na modelagem de sistemas de tecnologia
limpa ou sustentável nos últimos de anos.
Por outro, esse resultado pode não representar a realidade de aplicações da TRIZ na
engenharia química, considerando que a utilização da TRIZ no ocidente é recente
(apenas os últimos 20 anos publicação há produção de artigos no idioma inglês), e
grande parte dos estudos de casos e aplicações estão restritos ao idioma russo, o que
inviabilizou a consulta de muito material potencialmente relevante.
66
.
4.1.2. Considerações Sobre a Base Teórica da TRIZ
A TRIZ possui uma base teórica bem fundamentada, sendo muito mais do que apenas
uma teoria heurística uma vez que possui uma abordagem teórica que permite um
entendimento aprofundado da situação problemática. Como as heurísticas da TRIZ
foram deduzidas do banco de dados de patentes tecnológicas, tem-se confiabilidade e
credibilidade na sua utilização e aplicação.
A conceptualização das contradições permite que o solucionador de problemas entenda
objetivamente quais parâmetros ou características devem ser, de fato, estudados e
compreendidos. Esta interpretação permite que se previna a resolução de um problema
em detrimento de outras características também importantes.
Já o estudo da idealidade dos sistemas possibilita que um sistema técnico torne-se mais
confiável, simples e efetivo durante seu tempo de vida. Mesmo que a idealidade seja
impossível de ser alcançada na prática, pois um sistema não consegue realizar funções
úteis sem gerar funções danosas e sem gasto de energia, a idealidade limita o estado da
técnica real demonstrando quais são as melhores configurações dos parâmetros e
funções de um sistema. A idealidade pode ser alcançada pelo melhor aproveitamento
dos recursos existentes, tanto internos como externos ao sistema. Finalmente, podemos
concluir que ao analisar um problema de forma ideal, conseguimos vencer as barreiras
exercidas pela inércia psicológica (MOREIRA (2004)).
O conhecimento das formas recursos permite a identificação dos recursos disponíveis
que podem ser utilizados ou modificados com o intuito de ajudar a encontrar formas de
resolver as contradições do problema (RANTANEN; DOMB, 2008). Assim a partir da
fundamentação e classificação dos recursos por meio da TRIZ, o solucionador de
problema se torna capaz de visualizar e usar possibilidades de recursos que antes não
eram identificadas.
67
O estudo da evolução das técnicas e sistemas tecnológicos é extremamente importante,
pois permite tanto identificar a presente situação quanto prever as futuras características
e parâmetros dos sistemas técnicos (SAVRANSKY, 2000). Dessa forma, seu
conhecimento e entendimento permite que o projeto de sistemas técnicos seja realizado
visando prover condições pra a sua evolução.
Em síntese a compreensão combinada da base teórica da TRIZ: heurísticas do fundo de
patentes; resolução de contradições; análise de recursos; busca pela idealidade dos
sistemas e estudo da evolução das técnicas permite que solucionador de problemas
obtenha um maior entendimento do contexto do problema em questão.
4.1.3. Considerações Sobre as Ferramentas da TRIZ
Na abordagem dos Princípios Inventivos, percebi que estes muitas vezes parecem
inutilizáveis ou mesmo muito genéricos, impossibilitando dessa forma que possam ser
utilizados e aproveitados da melhor maneira possível como dicas na resolução das
contradições. Uma plausível explicação seria provavelmente a minha falta de experiência
na resolução de problemas inventivos. Por outro lado abordagem de ROBLES (2005)
demonstra de maneira elucidativa os princípios inventivos com analogia à engenharia
química. Esta análise aproxima a TRIZ das soluções análogas encontradas na tecnologia
química tornando os princípios inventivos melhor compreendidos e menos genéricos.
De forma análoga aos Princípios Inventivos, as 76 Soluções Padrões podem soar muito
genéricas para serem aplicadas efetivamente (SAVRANSKY, 2000). Por outro lado, a
verificação da efetividade da aplicação das heurísticas com as analogias à engenharia
química ainda está por ser testada diante dos problemas que estão por vir em minha
carreira de engenheiro que se inicia daqui em diante. Fica também, uma sugestão para
pesquisas futuras que busquem avaliar a efetividade da abordagem de tais princípios
nos problemas inventivos envolvendo a engenharia química.
68
O Método das Separações é uma ferramenta extremamente importante pois permite que
as contradições sejam resolvidas de forma objetiva mostrando e clarificando em quais
circunstâncias um determinado parâmetro ou característica é necessário .
Os Efeitos Científicos demonstram como a ciência pode ser aplicada de forma a produzir
resultados requeridos em sistemas técnicos. Considerando que os estudantes de
engenharia não são ensinados a aplicar seus conhecimentos científicos praticamente,
esta abordagem pode auxiliar o engenheiro na aplicação de funções requeridas por um
sistema técnico.
A Análise Campo-Substância é uma das ferramentas mais poderosas da TRIZ, pois
combina a resolução das contradições com modelamento gráfico dos sistemas técnicos,
ainda com suporte das Soluções Padrão e Efeitos Científicos. Dessa forma, ela permite
que se tenha uma visão completa do sistema técnico, permitindo que este seja
analisado, modificado e melhorado.
O Método das Pequeninas Pessoas Espertas (PPE) aumenta o grau de empatia das
pessoas com relação à situação problemática, possibilitando dessa forma que a inércia
psicológica seja vencida. Embora este tipo de abordagem soe um tanto quanto infantil e
simples, Altshuller baseou-se em justificativas empíricas para a formulação desse
modelo.
A ARIZ não foi abordada neste trabalho de forma específica e com exemplos práticos
devido à necessidade de um estudo dispendioso mais aprofundado a fim de se
demonstrar detalhadamente todas suas etapas lógicas. De acordo os resultados obtidos
por MOEHRLE (2005), o ARIZ é umas das metodologias menos utilizadas pelas
empresas, demonstrando que, a principio, as outras ferramentas já apresentadas são,
por hora, suficientes para uma primeira abordagem da TRIZ.
4.1.4. Vantagem da TRIZ Sobre Outros Métodos
Os métodos intuitivos como Brainstorming, Checklist, Lateral Thinking e Synetics
embora apresentem mecanismos para vencer a inércia psicológica e gerar soluções a
69
partir de uma nova visão do estímulo ao pensamento criativo, não fornecem uma
pesquisa objetiva por soluções além de não permitem que a experiência obtida com a
solução de problemas já resolvidos sejam transferidas e utilizadas em problemas futuros
(ORLOF, 2006)
Já Método Morfológico que está na categoria de método sistemático, apesar de se
utilizar de procedimentos de análise lógica e transformação do problema em partes
menores, ainda com possibilidades de obtenção de soluções alternativas, apresenta
como principal desvantagem a dificuldade derivada do grande número de possibilidades
e combinações de parâmetros que geram as soluções. Estes parâmetros, ainda, correm
o risco de serem definidos erroneamente (ORLOF, 2006)
Quando comparamos a TRIZ que é baseada no método heurístico com outras
metodologias ou ferramentas para ativação da criatividade e resolução de problemas
atualmente utilizadas, percebemos que a TRIZ apresenta diversas vantagens sobre as
demais, pois apresenta uma estrutura orientada ao objetivo do problema, utiliza teoria de
suporte e métodos de modelagem de sistemas técnicos e heurísticas e lança mão de
algoritmos lógicos que permitem a reprodutibilidade do resultado alcançado, ainda
buscando evitar a inércia psicológica. Além disso, a TRIZ proporciona a importante
característica de permitir progressivas reformulações dos problemas e contradições,
considerando-se que um problema bem resolvido é um problema bem declarado.
(SAVRANSKY, 2000)
4.1.5. Deficiências da TRIZ
ZUSMAN e ZLOTIN em 1989 apontaram algumas deficiências da TRIZ, fundamentadas
na experiência que tiveram com o seu ensino, tais como:
Falta de rigor na aplicação da metodologia devido à negligência em se
documentar as habilidades analíticas requeridas para utilização efetiva da
metodologia.
70
Nem toda a base de conhecimento da TRIZ havia sido documentada e tornada
disponível para uso e estudo.
Carência de um sistema integrado com todas as ferramentas desenvolvidas
Dificuldade para saber de quais ferramentas se utilizar durante o tratamento de
diferentes tipos de problemas.
As ferramentas da TRIZ deixavam de abranger todas as fases da resolução de
problemas. Havia a necessidade da tradução e reformulação do problema em
termos da linguagem TRIZ.
Como resultado destas limitações, o tempo para aprendizado e utilização efetiva da TRIZ
leva em torno de 100 e 250 horas sendo ainda necessário uma prática extensiva de 1 a 5
anos ara se obter autossuficiência na utilização da metodologia, inviabilizando, pois, sua
disponibilização para as massas (ZUSMAN e ZLOTIN).
A fim de contornar as limitações da TRIZ, ZUSMAN e ZLOTIN propõem uma versão
melhorada denominada I-TRIZ que em síntese abrange um melhor sistema para
identificação, formulação e definição dos problemas, suporte para utilização das
ferramentas adequadas a cada tipo de problema, a avaliação e planejamento da
implementação das soluções obtidas e utilização de uma base informatizada.
4.1.6. Exemplos Utilizados na Apresentação da Base Teórica da TRIZ e Suas
Ferramentas
Como o objetivo da pesquisa foi o de mostrar uma relação mais próxima possível da
TRIZ com a engenharia química que é a principal área de formação dos engenheiros da
Escola de Engenharia de Lorena EEL-USP, busquei apresentar exemplos e analogias
relacionados à engenharia química a fim de exemplificar a TRIZ. Muito embora se tenha
encontrado abordagens da TRIZ na engenharia química nos últimos anos, estas se
referiam a metodologias novas ou adaptadas desenvolvidas a partir do uso da TRIZ
combinada com outras metodologias, tornando-se, assim, impraticável a utilização dos
casos como exemplificação da TRIZ. Partindo deste ponto, pude perceber certo grau de
71
dificuldade para encontrar um conteúdo que pudesse demonstrar exemplos práticos e
explicativos de inovações na tecnologia química nos livros didáticos da TRIZ uma vez
que grande parte dos exemplos era relacionada à engenharia mecânica ou eletrônica. A
fim de se contornar este problema, busquei trazer exemplos ou situações problemáticas
de minha própria experiência acadêmica (problemas de engenharia química) para
elucidar e aproximar a TRIZ da engenharia química. Dessa forma, os exemplos
demonstrados nos itens Recursos, Contradições e Métodos de Separação foram
adaptados com a base teórica obtida dos materiais consultados.
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A partir do presente trabalho pude perceber que a TRIZ é realmente uma teoria
extremamente útil para a resolução de problemas não rotineiros, apresentando muito
mais vantagens quando comparada com os métodos intuitivos e sistemáticos. A TRIZ
direciona o solucionador de problemas para caminhos que o levam a pensar sobre a
solução dos problemas de forma lógica eliminado assim as contradições neste caminho,
permitindo ainda que os resultados sejam reproduzidos. Muito embora a TRIZ direcione
o solucionador de problemas para o caminho das soluções inventivas através de seu
eficiente conjunto de ferramentas, esta não é capaz de fazer com que os solucionadores
de problemas pensem de forma criativa. Por outro lado, para que se possa usufruir da
TRIZ de maneira significativa, se faz necessário um aprofundado conhecimento
específico em determinada área e muita prática em sua aplicação, o que torna a etapa
inicial de aprendizagem da teoria uma tarefa árdua.
A partir da realização desde trabalho, gostaria de sugerir pesquisas futuras que utilizem
a TRIZ como ferramenta para modelagem de sistemas biotecnológicos pesquisados na
Escola de Engenharia de Lorena USP, tais como sistemas técnicos relacionados à
produção de biocombustível e ao reaproveitamento do bagaço. A utilização da Análise
Campo-Substância nestes processos pode levar a uma maior visualização das
possibilidades de melhorias e evolução de seus sistemas técnicos. A TRIZ aplicada à
72
biotecnologia é ainda recente. Assim, mais pesquisas sobre o tema são necessárias
(MANN; VINCENT, 2002)
Finalmente, gostaria de sugerir que a TRIZ fosse abordada nos cursos da EEL. Dessa
forma, os engenheiros poderiam receber uma bagagem mais ampla para cumprir sua tão
demandada função de solucionador de problemas, deixando, pois, de ficarem limitados a
resolver apenas problemas de nível inventivo um, mas se tornando, então, hábeis a
desenvolver soluções inovadoras.
73
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II
ANEXOS
ANEXO A: MATRIZ DE CONTRADIÇÕES
III
Matriz de Contradições - Parte 1
IV
Matriz de Contradições - Parte 2
V
Matriz de Contradições - Parte 3
VI
Matriz de Contradições - Parte 4
VII
ANEXO B: 76 SOLUÇÕES PADRÃO
A lista de padrões apresentada foi adaptada de SAVRANSKY (2000)
CLASSE 1 : CONSTRUÇÃO E DESTRUIÇÃO DO CAMPO-SUBSTÂNCIA
1.1. Síntese de Campo-Substância
1.1.1. Fazer Campo-Substância
1.1.2. Complexo interior Campo-Substância
1.1.3. Complexo externo de Campo-Substância
1.1.4. Ambiente externo de Campo-Substância
1.1.5. Ambiente externo de Campo-Substância com aditivos
1.1.6. Regime mínimo
1.1.7. Regime de máximo
1.1.8. Regime seletivamente máximo
1.2. Destruição de Campos-Substâncias
1.2.1. Remoção da interação prejudicial pela adição de uma nova substância
1.2.2. Remoção de interação prejudicial por modificação das substâncias existentes
1.2.3. Desligamento da interação prejudicial
1.2.4. Remoção de interação prejudicial pela adição um novo campo
1.2.5. Desligamento da interação magnética
VIII
CLASSE 2: DESENVOLVIMENTO DE CAMPO-SUBSTÂNCIA
2.1. Transição para complexos Campo-Substância
2.1.1. Cadeia de Campos-Substâncias
2.1.2. Campo-Substância duplo
2.2. Forçando Campos-Substâncias
2.2.1. Aumento da controlabilidade campo
2.2.2. Fragmentação da ferramenta
2.2.3. Transição para substâncias porosas ou capilares
2.2.4. Dinamização (flexibilidade)
2.2.5. Organização de campo
2.2.6. Organização de substâncias
2.3. Forçando Campos-Substâncias combinação de ritmos
2.3.1. Campo -Substâncias: Ajuste de freqüências
2.3.2. Campo-Campo :Ajuste freqüências
2.3.3. Combinando ritmos independentes
2.4. Transição para Campo Magnético-Substâncias
2.4.1. Fazendo Campo Magnético-Substâncias inicial ( ou “proto-Su-M_Field")
2.4.2. Fazendo Campo Magnético-Substâncias
2.4.3. Líquidos magnéticos
2.4.4. Campo Magnético-Substâncias capilares e porosos
2.4.5. Complexo de Campo Magnético-Substâncias
IX
2.4.6. Complexo de Campo Magnético-Substâncias ambiente
2.4.7. Uso de efeitos físicos
2.4.8. Dinamização de Campo Magnético-Substâncias
2.4.9. Organização de Campo Magnético-Substâncias
2.4.10. Combinação de ritmos de Campo Magnético-Substâncias
2.4.11. Campo Elétrico-Substâncias
2.4.12. Suspensão electroreológica
CLASSE 3: TRANSIÇÃO PARA SUPER-SISTEMA E PARA O MICRONÍVEL
3.1. Transição para bi-sistemas e poli-sistemas
3.1.1. Criação de bi-sistemas e poli-sistemas
3.1.2. Desenvolvimento de ligações
3.1.3. Aumento da diferença entre os elementos do sistema
3.1.4. Convolução
3.1.5. Propriedades opostas
3.2. Transição para a micro-nível
3.2.1. Mudança para nível micro
CLASSE 4: PADRÕES PARA SISTEMA DETECÇÃO E MEDIÇÃO
4.1. Rodeios para resolver problemas de detecção e medição
4.1.1. Alterar em vez de medir
X
4.1.2. Cópia
4.1.3. Detecção sequencial
4.2. Síntese de sistemas de medição de Campo-Substância
4.2.1. Criação de Campo-Substância mensurável
4.2.2. Complexo de Campo-Substância não mensurável
4.2.3. Campo-Substância mensurável em ambiente
4.2.4. Aditivos no ambiente
4.3. Forçando a medida de Campo-Substância
4.3.1. Aplicações de efeitos físicos
4.3.2. Ressonância
4.3.3. Ressonância de aditivos
4.4. Transição para Campo Magnético-Substâncias sistemas
4.4.1. Campo proto Magnético-Substâncias mensurável
4.4.2. Campo Magnético-Substâncias mensurável
4.4.3. Complexo de Campo Magnético-Substâncias mensurável
4.4.4. Ambiente mensurável de Campo Magnético-Substâncias
4.4.5. Efeitos físicos relacionados com o campo magnético
4.5. Direção para a medida da evolução do sistema
4.5.1. Bi-sistemas ou poli-sistemas mensuráveis
4.5.2. Linha de evolução
XI
CLASSE 5: PADRÕES PARA O USO DOS PADRÕES
5.1. Adição de substâncias na construção, reconstrução e destruição de Campo-
Substância.
5.1.1. Rodeios:
5.1.1.1. "Vazio", em vez de substância.
5.1.1.2. Campo em vez de substância.
5.1.1.3. Adição externo em vez de interna.
5.1.1.4. Adição particularmente ativa em doses muito pequenas.
5.1.1.5. Substância em doses muito pequenas.
5.1.1.6. Adição é utilizada por curto período de tempo.
5.1.1.7. Uma cópia, em vez de um subsistema.
5.1.1.8. Composto químico.
5.1.1.9. Adição é obtida a partir do próprio subsistema
5.1.2. Separação da substância(s)
5.1.3. Dissipação das substância s)
5.1.4. Grandes aditivos
5.2. Adicionando campos em construção, reconstrução e destruição de Campos-
Substâncias
5.2.1. Utilização de campos existentes
5.2.2. Campos de meio ambiente
5.2.3. Substâncias como fontes de campos
5.3. Transições de fase
XII
5.3.1. Mudança do estado de fase
5.3.2. Segundo tipo de transição de fase
5.3.3. Fenômeno coexiste com transição de fase
5.3.4. Estado de duas fases
5.3.5. Interação entre fases
5.4. Aplicação de peculiaridades dos efeitos físicos
5.4.1. Transição autodirigida
5.4.2. Aumento do campo de saída
5.5. Criação de partículas
5.5.1. Destruição de substâncias
5.5.2. Integração das partículas
5.5.3. Como usar Padrões 5.5.1 e 5.5.2