TRIZ: innovación metódica aplicada a productos plásticos

Este artículo discute algunos conceptos fundamentales de la metodología TRIZ, “teoría de solución de problemas de ingeniería”, y presenta casos exitosos de su utilización para la generación de nuevos productos plásticos.

Es habitual que el sector de producción de artículos plásticos enfrente mercados de bajo valor agregado, con márgenes de utilidades muy estrechos que muchas veces no superan el 5%, donde sólo es posible generar ganancias representativas con altos volúmenes de producción. La innovación y la propiedad intelectual son herramientas fundamentales para darle un giro a esta situación, aumentar el valor agregado de los productos, generar diferenciadores de mercado e incrementar el valor de las compañías. Sin embargo, no siempre es fácil llevar a cabo la transición hacia una empresa innovadora.

Existen muchos desaceleradores de la innovación, como lo discute Jim Carroll, experto en el tema [1]. Cuando existen afirmaciones al interior de las empresas tales como “siempre lo hacemos de esta manera”, “eso no funcionará”, “no sé cómo hacerlo”, o cuando la empresa se acostumbra a que la única estrategia de negocios es la competencia por precios, estamos hablando de que existe una disfunción hacia la innovación.

Es común asociar ésta con ideas geniales que aparecen en extraños momentos de inspiración. Bajo este concepto, el proceso de innovación es concebido equivocadamente como un fenómeno aleatorio, frustrante y difícil. Esta es la razón por la cual de 3.000 ideas nuevas para mejorar o generar nuevos productos o procesos, sólo 300 son presentadas, 125 terminan en pequeños proyectos, nueve pasan a etapas preliminares, cuatro alcanzan un nivel de desarrollo importante y solo una termina siendo exitosa [2]. Muchas veces, el acercamiento a la innovación o a la solución de los problemas es mediante la técnica de “lluvia de ideas”, la cual sin una metodología que la respalde puede terminar siendo una aproximación caótica, con grandes dificultades para obtener resultados. Igualmente, una tendencia natural para enfrentar un problema de ingeniería es mediante un proceso de prueba y error, con lo cual se consumen muchísimos recursos sin garantía alguna de llegar a un resultado.

Afortunadamente existe una serie de herramientas técnicas y de gestión que permiten que el proceso de innovación sea sistemático y metódico. Este es el caso de TRIZ, el acrónimo ruso para “teoría de solución de problemas de ingeniería”, el cual es “una herramienta de solución, análisis y predicción para el estudio de los patrones de invención basado en la literatura global de patentes” [3].

Esta metodología fue desarrollada por Genrich Altshuller, quien evalúo más de 40.000 patentes, encontrando que los problemas, soluciones y patrones de evolución se repiten en las diferentes ciencias y aplicaciones [4], y abriendo la posibilidad de que la innovación sea un proceso metódico y sistemático, que además puede ser aprendido y enseñado.

Aplicación de la metodología TRIZ a problemas de ingeniería

La metodología TRIZ ofrece una diversidad de herramientas que permite la solución de problemas inventivos en ingeniería. A continuación se discuten algunas de ellas:

* El análisis por funciones identifica componentes de un sistema y sus interacciones, reconociendo que éstas pueden ser dañinas, útiles, inefectivas o excesivas. Esta forma de presentar los sistemas de ingeniería permite el entendimiento de los mismos, sus debilidades y problemas, y los posibles puntos de solución [5]. Los componentes de un sistema no se limitan al sistema en sí, sino que también consideran al entorno. De esta forma, se puede identificar cómo un usuario puede afectar o verse afectado por el sistema, o cómo el aire o la lluvia puede alterar un componente.

* Uno de los principios básicos de TRIZ es que considera que hay una posibilidad de innovación cuando existe una contradicción. Miremos un ejemplo de contradicción aplicado a productos plásticos: “si un empaque incrementa el espesor, extiende la vida de anaquel del alimento, pero aumenta su peso”. En su trabajo, Alshuller identificó que para los mismos tipos de contradicciones se han aplicado los mismos tipos de soluciones. Basado en este hallazgo construyó una matriz para identificar cuáles de los 40 principios inventivos pueden aplicar a un problema en particular. En las filas están las características que se desean mejorar y en las columnas las características que están sufriendo un deterioro. Si volvemos al ejemplo del empaque, el elemento a mejorar es “estabilidad de composición” (vida de anaquel) y el parámetro desmejorado es el peso. Para esta combinación, las soluciones inventivas sugeridas, entre otras son:

- Atmósfera inerte: “reemplace un ambiente normal por uno inerte”.  Este es el principio de la aplicación de atmósferas modificadas (MAP), en donde el espacio libre del empaque se llena de nitrógeno, en lugar de aire, el cual puede comprometer al alimento.

- Segmentación: “incrementar el grado de segmentación”. Este es el caso de los empaques de pequeñas porciones.

- Materiales compuestos: “cambia los materiales de uniformes a compuestos”. Esta es la solución de las estructuras multicapas para alimentos.

* Como ingenieros tendemos a agregar o sustituir elementos cuando enfrentamos un problema. Por ejemplo, si tenemos un dispositivo plástico  donde la batería es sensible al agua buscamos inicialmente generar una carcasa completamente impermeable para no dañar la batería. Esta solución en últimas aumenta el costo y complejidad del dispositivo. ¿Qué sucedería si en lugar de agregar buscáramos eliminar los elementos que generan funciones dañinas en el sistema? ¿Cómo puede funcionar el sistema sin batería? Precisamente a este tipo de soluciones le apunta la herramienta “trimming” de TRIZ [6]. Cuando deseamos eliminar un componente es necesario anular sus funciones útiles o reasignarlas a otro componente del sistema o su entorno.

Tiras blanqueadoras de Crest

Uno de los productos poliméricos más emblemáticos obtenidos al utilizar la metodología TRIZ es la tira blanqueadora de Crest (Whitestrips®), patente US 7,122,199. Para entender el impacto de esta tecnología basta con revisar su éxito comercial. Las ventas totales de este producto en el 2013 fueron de 369 millones de dólares [9].

Antes de la existencia de este producto, la solución era morder una moldura dental por más de 30 minutos. Dicha moldura  tenía un ingrediente activo en forma de gel que ayudaba al blanqueamiento de los dientes. Esta solución era muy incómoda para el usuario, ya que quedaba impedido para realizar otro tipo de actividades como hablar y comer. Adicionalmente, la saliva generaba que el ingrediente activo perdiera efectividad. Utilizando TRIZ se planteó la siguiente contradicción:

- El gel blanqueador tiene que estar en los dientes para eliminar las manchas, pero no puede estar en los dientes para que la saliva no contrarreste el efecto del gel.

Se aplicó en este caso el principio de separación de espacios definido por TRIZ para resolver la contradicción física (estar y no estar). La solución a la que se llegó fue a una tira de polietileno en la cara texturizada con el gel y de  polipropileno para la cara trasera. De esta forma se evita el contacto con la saliva. Como adhesivo a los dientes se utiliza PVP. El agente blanqueador es peróxido de hidrógeno.

A pesar del gigantesco éxito de este producto, el cual sigue teniendo un nivel de ventas desorbitante, desde ya se visualiza que su ciclo de vida está en decaimiento, debido a que desde entonces han salido al mercado múltiples soluciones blanqueadoras de dientes en otros tipos de productos para la salud oral. Lo anterior muestra que la innovación no es una tarea terminada, sino una actividad constante, donde es necesaria la continuidad para estar sacando sostenidamente productos exitosos al mercado.

Dispensador plástico de químicos

El ICIPC (Instituto de Capacitación e Investigación del Plástico y el Caucho) -en Colombia- y el CIB (Corporación para Investigaciones Biológicas), en un proyecto financiando por la corporación Ruta N, procedieron a desarrollar un dispensador plástico para el tratamiento de aguas en tanques, con el fin de prevenir el contagio de enfermedades transmitidas por vectores. Estos tanques están ubicados en zonas rurales, alejados de conexiones eléctricas. El costo y la confiabilidad del dispositivo son elementos claves para el éxito comercial del mismo. Para este proyecto se contó con el soporte de la entidad GEN3 PARTNERS, expertos en innovación.

El ICIPC aplicó con éxito el concepto de “trimming” y otras herramientas de TRIZ para diseñar un dispositivo dosificador plástico de químicos en líquidos, cuyo concepto inicial era un alimentador de peces activado por batería. Dicha batería era totalmente inconveniente debido a su alto costo, la posibilidad de deterioro al estar en un ambiente húmedo, su necesidad de recambio frecuente y su potencial tóxico frente al líquido que se quiere tratar.

Al utilizar las herramientas de TRIZ, el dispositivo cambió completamente de concepto y en lugar de ser activado por baterías, es accionado por los cambios de nivel de agua del tanque, simplificando y abaratando el producto, y aumentando el valor agregado del mismo. En una segunda versión del dispositivo, el diseño se simplificó aún más, incrementando su confiabilidad y duración. Esta segunda versión permitió una autonomía de hasta 90 días, superando en más de tres veces la autonomía de la tecnología que era usada tradicionalmente (28 días).

Conclusión

La innovación es una estrategia indispensable para aumentar el valor agregado de los productos plásticos. El proceso de innovación, contrario al pensamiento de muchos, puede ser metódico y asertivo, y puede ser aprendido y enseñado. Existen muchas herramientas y metodologías que pueden contribuir a este proceso. Una de estas herramientas es TRIZ, la cual ha sido aplicada con éxito en varias industrias y ciencias, incluyendo la nuestra, la del plástico.

Artículo proveniente de la revista impresa con el código TP3102_innovacion.