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1.11.4 I sei percorsi per migliorare il grado di idealità 2/2.

Aggiornamento: 16 nov 2021

4. Rimpiazzare elementi, parti o l’intero sistema


Prendete in considerazione l’ipotesi di:


- agire su un modello o una copia del sistema

- sostituire un prodotto complesso (o una parte di esso) con una versione semplificata oppure con una copia

- utilizzare (temporaneamente o permanentemente) un’immagine dell’oggetto

- utilizzare un modello in scala reale o altra scala dal quale eliminare gli elementi che causano le proprietà indesiderate. In particolare, prendete in considerazione l’uso della simulazione.


Esempio: simulazione della tenuta delle ruote dei carrelli durante l’atterraggio


La tenuta (grip) dei pneumatici degli aeroplani durante l’atterraggio in caso di pioggia è un dato abbastanza incerto. Per avere informazioni reali sulla tenuta delle gomme viene utilizzato un veicolo dotato di un pneumatico in grado di simulare le condizioni operative di una gomma del carrello di atterraggio. Il pneumatico test viene fatto ruotare al 90% della velocità di rotazione degli altri pneumatici. Il veicolo viene quindi fatto passare sulla pista di atterraggio e i dati provenienti da un sensore montato sulla ruota test vengono processati da un computer e segnalati al pilota impegnato nelle manovre di atterraggio. Gli aeroporti di Washington, Hartford, Buffalo, Detroit ed Atlanta sono dotati di questo strumento di sicurezza

5. Cambiare il principio operativo su cui si basa il sistema


Per semplificare un sistema o un processo, si consideri la possibilità di cambiare il principio operativo alla base del sistema stesso.


Esempio: mantenere piana una lastra di vetro ammorbidito


Per la realizzazione di grandi lastre, una lastra di vetro calda e quindi ammorbidita (deformabile) viene movimentata utilizzando un nastro trasportatore a rulli. La deformabilità della lastra ne provoca la deformazione. Il materiale, infatti, tende a seguire il profilo dei rulli trasportatori e generare quindi delle difettosità di planarità (un effetto tipo “biscia”) Il sistema ideale non ha ovviamente nessuna incurvatura. Al diminuire delle dimensioni dei rulli, l’effetto “biscia” diminuisce. Quale è il rullo più piccolo possibile? Una molecola!. Una soluzione TRIZ è quella di trasportare la lastra e mantenerla piana facendola galleggiare in un bagno di stagno fuso. (il peso specifico dello stagno è di 7,28 g/cm3, contro i 2,5 circa del vetro, quindi il vetro galleggia. La temperatura di fusione dello stagno è di 232° circa, mentre la temperatura di rammollimento del vetro è superiore ai 630°, con fusione a circa 1500°)

6. Uso delle risorse


Per risorsa si intende ogni sostanza, campo (energia), proprietà di un campo, caratteristiche funzionali e ogni altro attributo di un sistema e del suo ambiente che sia disponibile per migliorare il sistema stesso. Le risorse possono essere suddivise in diverse categorie. Le risorse facilmente disponibili sono risorse che possono essere utilizzate nel loro stato attuale. Le risorse derivate sono invece risorse che possono essere utilizzate dopo una o più trasformazioni di qualche tipo. Le risorse-sostanza, le risorse-campo, le risorse funzionali, le risorse di spazio e quelle di tempo includono tutti gli elementi disponibili nel sistema.


Risorse-sostanza


Come precedentemente illustrato, le risorse-sostanza includono tutti i materiali di cui sono composti il sistema ed il suo ambiente. In linea di principio, qualsiasi sistema che non abbia ancora raggiunto l’ideale dovrebbe avere risorse-sostanza disponibili.


Esempio: Utilizzo di uno scarto inquinante per… prevenire l’inquinamento.


Per prevenire l’inquinamento i fumi provenienti dalle centrali termoelettriche devono essere trattati con sostanze alcaline. Le centrali a carbone producono delle scorie alcaline, che rappresentano anch’esse una fonte di inquinamento. Utilizzando i reflui alcalini provenienti dal lavaggio delle scorie alcaline per il trattamento dei fumi di combustione, è possibile fare in modo che due effetti nocivi si neutralizzino a vicenda


Esempio: Utilizzare un elemento del sistema per prevenire l’inquinamento


I gas di scarico provenienti dalle escavatrici e dai camion pesanti utilizzati nelle profonde miniere a cielo aperto, vengono filtrati utilizzando lo stesso prodotto estratto (ad esempio rocce frantumate, carbone, sabbia, etc). I tubi di scarico dei camion vengono fatti confluire nel cassone di carico del materiale, laddove i gas di scarico vengono filtrati dal contenuto del cassone stesso

Questo metodo può essere utilizzato soltanto quando il camion è carico; di contro un camion vuoto produce meno gas di scarico. Sono inoltre possibili altre soluzioni, dipendendo dalle risorse disponibili nella cava a cielo aperto. Nelle regioni nordiche, ad esempio, viene utilizzata la neve come filtro.


Esempio: Misurare la temperatura di un sistema utilizzando un elemento del sistema stesso


Per prevenire il surriscaldamento dei componenti dei macchinari ( ad esempio dei cuscinetti), viene installato un sistema di controllo della temperatura che tipicamente è costituito da termocoppie posizionate dove è più probabile che si verifichi il surriscaldamento. I cuscinetti a strisciamento spesso sono composti da un elettroconduttore inserito in un anello di ferro fissato all’interno del corpo del componente. Il surriscaldamento può essere prevenuto utilizzando un contatto tra l’anello di ferro e il corpo come una termocoppia. In questo modo il componente viene spento se la termocoppia rileva un valore di temperatura superiore ad un valore predeterminato


Esempio: Utilizzo di una risorsa naturale per prevenire un rischio.


Uno dei pericoli nelle miniere di carbone è la possibilità di esplosione dovuta alla polvere di carbone. Nelle miniere di carbone del nord il pericolo di queste esplosioni viene ridotto soffiando la neve nell’area interessata. La neve si accumula e lentamente si scioglie, aumentando l’umidità dell’aria. In questo modo la polvere secca di carbone in sospensione viene “lavata” dall’umidità presente nell’aria.

Esempio: Utilizzo di una risorsa disponibile per misurare un parametro


Nella fabbricazione di contenitori di ceramica aventi forme irregolari e colli stretti, è necessario controllare lo spessore delle pareti. A questo fine può essere utilizzata dell’acqua. Il vaso viene riempito con acqua e sale (aggiunto per aumentare la conduttanza dell’acqua). Uno degli elettrodi del misuratore di resistenza elettrica (ohm-metro) viene immerso nell’acqua e un altro elettrodo viene messo a contatto con la superficie esterna del vaso. In questo modo si ottiene una misura della resistenza proporzionale allo spessore della parete del vaso


Risorse derivate


Le risorse derivate sono risorse che possono essere utilizzate dopo una trasformazione di qualche tipo. I materiali grezzi, i prodotti, gli scarti ed altri elementi del sistema compresi l’acqua, l’aria, etc. che non possono essere utilizzati nello stato in cui si trovano, possono magari essere trasformati o modificati e diventare risorse utili.


Esempio: Modificare rifiuti per risparmiare risorse.


Ristoranti e bar fanno largo uso di sapone per lavare i piatti. Per risparmiare il sapone gli utensili potrebbero essere messi cosparsi di bicarbonato di sodio prima di essere lavati. Le parti di sostanze grasse sugli utensili reagiscono con il bicarbonato formando sali di acidi grassi, ovvero… sapone. In questo modo viene autonomamente generata una pellicola di sapone proprio sopra gli utensili che più necessitano di essere puliti, diminuendo la necessità di sapone.

Alcune serre immagazzinano calore in contenitori d’acqua o nelle rocce. Utilizzando l’acqua è possibile immagazzinare solamente una caloria per grado Celsius per grammo. Di contro, senza nessuna variazione di temperatura, ogni grammo di ghiaccio richiede 79.9 calorie per passare dallo stato solido a quello liquido. In un comune libro di chimica e fisica, ad esempio in “The Handbook of Chemistry and Physics (CRC Press)”, è possibile trovare una lista di sostanze chimiche che hanno una transizione di stato a temperature intorno ai 26°. Il più vicino è l’alcol tert-butilico, che presenta una temperatura di fusione di 25,4° ed un calore di fusione pari a 21 calorie27 (mentre il calore specifico è la quantità di energia che serve per far aumentare di un grado la temperatura di un grammo di sostanza, il calore di fusione è l’energia che serve per far passare un grammo di una sostanza dallo stato solido allo stato liquido. Tale energia viene poi rilasciata nella transizione di fase opposta, dallo stato liquido allo stato solido. La quantità di energia in gioco è superiore anche di uno o più ordini di grandezza). Utilizzando questa sostanza e la caratteristica dei materiali nella trasformazione di stato, è possibile immagazzinare più calore e/o risparmiare volume.


Sostanze modificate


Come per le risorse derivate, la trasformazione delle sostanze può essere utilizzata per superare degli ostacoli apparenti. Cercate quindi delle modalità per superare gli ostacoli che vi separano dalla soluzione del problema modificando qualcosa all’interno del sistema esistente. Potete modificare una sostanza nel sistema per ottenere più (o meno) spazio, più (o meno) tempo, o ottenere direttamente l’obiettivo del sistema? Potete modificare una sostanza per eliminare un effetto o un una sostanza indesiderata? L’eliminazione di una sostanza potrebbe risultare più semplice se la sostanza stessa viene cambiata in qualche modo, facendola ad esempio sublimare, evaporare, seccare, macinandola, fondendola, dissolvendola chimicamente, etc.


Esempio: Sciogliere un oggetto dopo che ha svolto la sua funzione utile


I dischi di argilla che vengono utilizzati nel tiro a volo vengono chiamati “clay-pigeons”, ovvero piccioni d’argilla. Dopo una sessione di tiro a volo, il suolo resta ricoperto dai pezzi dei dischi d’argilla utilizzati. Dei dischi di ghiaccio potrebbero risultare meno costosi e, soprattutto, non sarebbe necessario raccogliere i frammenti, visto che si scioglierebbero naturalmente. Dei dischi fatti di materiale concimante potrebbero avere anche una funzione di fertilizzazione del terreno


Risorse di tempo


Le risorse di tempo comprendono gli intervalli di tempo prima l’inizio, dopo la fine, tra cicli di un processo tecnologico, etc. che sono parzialmente o completamente inutilizzati. È possibile trovare risorse temporali in diversi modi:


- cambiando la disposizione iniziale di un oggetto

- inserendo delle pause

- utilizzando operazioni simultanee

- eliminando movimentazioni ridondanti o inutili


Esempio: Dare ad un oggetto la possibilità di cambiare orientamento, in modo da permettergli di lavorare in due direzioni invece che in una sola In agricoltura ogni solco viene arato nella stessa direzione in modo tale che la terra rivoltata si trovi sempre sullo stesso lato. Per iniziare un nuovo solco il trattore con l’aratro deve fare una corsa di ritorno a vuoto. È possibile risparmiare tempo utilizzando un aratro con lame sia sinistrorse che destrorse. Una volta giunto alla fine di un solco, l’operatore può premere un pulsante per girare le lame e tracciare il solco successivo nel viaggio di ritorno. In questo modo la terra viene rivoltata sempre dallo stesso lato anche se il verso dell’aratro è opposto



L’esempio dell’aratro è un esempio non solo dell’utilizzo di sostanze derivate, ma anche di una evoluzione di tipo ciclico, ovvero il continuo ri-uso di soluzioni conosciute applicate a sistemi più sofisticati. Il primo aratro di metallo fu progettato per essere trainato dai cavalli, e la lama girava il suolo in una direzione. Il modello successivo era caratterizzato dalla possibilità di poter ruotare la lama in due direzioni, ma non riusciva a rigirare la terra altrettanto bene. Con l’avvento dei trattori, si ritornò ad arare in una sola direzione; in seguito, per risparmiare tempo, si trovò una soluzione di compromesso, agganciando alla motrice due aratri, uno per rigirare la terra a sinistra e uno a destra. Questa soluzione aveva l’evidente svantaggio di aumentare notevolmente il peso del sistema. I trattori moderni sono dotati di potenti sistemi idraulici in grado di movimentare lame anche molto pesanti, cosa impossibile ai tempi degli aratri a trazione animale, laddove la forza agente sull’aratro era limitata al piede dell’agricoltore stesso.


 

Testo estratto da: Innovazione sistematica - un'introduzione a TRIZ, la teoria per la soluzione dei problemi inventivi - John Terninko, Alla Zusman, Boris Zlotin Traduzione di Sergio Lorenzi

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