NIVELES DE INNOVACIÓN - Lección 2

Antes de hablar sobre innovación o más exactamente sobre invención, hemos de entender lo que esto significa. Como se ha mencionado en nuestra primera lección, el análisis de un gran número de patentes revela que cada invención no es igual en su valor inventivo. G. Altshuller propuso cinco niveles de innovación:




Nivel 1. Una mejora sencilla de un sistema técnico. Requiere el conocimiento disponible dentro de un área de fabricación/aplicación relevante del sistema.

Nivel 2. Una invención que incluye la resolución de una contradicción técnica. Requiere el conocimiento de áreas diferentes dentro del espacio de conocimiento relevante del sistema.

Nivel 3. Una invención que contiene una resolución de una contradicción física. Requiere el conocimiento de otras áreas de conocimiento.

Nivel 4. Una invención que contiene resolución de contradicciones con una mejor aproximación al Resultado Final Ideal. Esta nueva tecnología desarrollada conteniente una solución de “ruptura” que requiere el conocimiento de diferentes campos de la ciencia.

Nivel 5. Descubrimiento de nuevos fenómenos y sustancias. Este nuevo conocimiento asegura el desarrollo de nuevas tecnologías con la utilización de los nuevos fenómenos, resolviendo contradicciones existentes con mejor aproximación al Resultado Final Ideal



Con los problemas del primer nivel, el producto (dispositivo o método) no se modifica. En el segundo nivel, el producto se modifica, pero no considerablemente. En el tercer nivel, el producto se modifica esencialmente y en el cuarto, es totalmente modificado. En el quinto nivel, el sistema técnico en que se utiliza este producto se transforma por entero.



Un punto muy importante es la afirmación de la metodología TRIZ de que si no hay ninguna contradicción técnica entonces no estamos ante un problema inventivo (no es un problema TRIZ). Por lo tanto, si existe la resolución de una contradicción técnica o física durante la resolución del problema implicará que se trata de una invención.



Oficialmente, la invención es una creación de una nueva idea técnica y los medios físicos de llevarlo a cabo o encarnarlo. Para ser patentable, una invención debe ser nueva, tener utilidad, y diferenciarse de lo que los usuarios expertos podrían esperar (que no sea obvia o evidente). Por lo tanto, una invención legalmente protegida por una patente debería encontrar tres exigencias: novedad, utilidad y no evidencia.

http://usinfo.state.gov/products/pubs/intelprp/glossary.htm



“Novedad” es uno de los tres criterios legales por los cuales se evalúan la validez de una patente. Esto requiere que las demandas en una patente deben de ser totalmente novedosas, por ejemplo, para una invención que fuera desconocida y no disponible al público al ser registrada la patente. Este criterio es el mismo para Oficina de Patentes y Marcas estadounidense (USPTO, http://www.uspto.gov) y para la Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (WIPO, http://www.wipo.int). USPTO y WIPO son organizaciones gubernamentales que hacen la determinación final para las patentes propuestas en cuanto a cuales son invenciones y patentables y cuales no lo son.



“Utilidad” es otro de los criterios USPTO por los cuales se evalúan las patentes. Requiere que una invención debe ser útil e industrialmente aplicable para ser patentable. En WIPO, la misma o similar exigencia se expresa como “aplicabilidad industrial”.



“No obviedad” es el tercer criterio legal USPTO por el que son evaluadas las patentes. En WIPO la exigencia similar se denomina “Progreso Inventivo”. La “No obviedad” y el “Progreso Inventivo” implican el hecho de que el invento no ha de ser obvio, para una persona con un conocimiento medio del ámbito técnico en actual estado del arte, para que una patente sea registrada.



Como podemos ver, los criterios TRIZ para una invención por resolución de una contradicción del problema son más definitivos y fuertes en comparación con criterios USPTO/WIPO. Sin embargo, estos criterios son correspondientes unos con otros y esta correlación se muestra en la siguiente tabla.







TRIZ Y LOS CRITERIOS INTERNACIONALES DE INVENCIÓN

Criterios Invención

TRIZ Criterios Invención

USPTO Criterios Invención

WIPO*

Contradicciones técnicas y Físicas Novedad Novedad

Resolución Contradicciones No-obviedad Paso Inventivo

Resultado Final Ideal Utilidad Aplicabilidad Industrial

* World Intellectual Property Organization. Organización Mundial de la Propiedad Intelectual. La agencia de Naciones Unidas, establecida en Ginebra, que administra la mayor parte de tratados de Propiedad Inlelectual (IP) y mantiene conferencias periódicas para revisarlos





De hecho, un mismo problema puede solucionarse obteniendo soluciones inventivas de niveles TRIZ diferentes. Podemos mirar alrededor en nuestra casa y fijarnos en aplicaciones conocidas para nuestro análisis. Me gustaría comenzar en la cocina, por aparatos para cocinar.

La cocina eléctrica, con una superficie para cocinar mediante resistencia eléctrica que produce el calor, es una aplicación básica. Estas aparecieron en las casas después de las cocinas de madera y las de gas. Estas nuevas cocinas eran dispositivos avanzados ya que tienen un nivel más alto de seguridad, no producen humos, utilizan la electricidad disponible y son más baratas. Había sólo una seria desventaja, las primeras cocinas eléctricas calentaban despacio en comparación con cocinas de gas. Las futuras invenciones estuvieron relacionadas con la superación de esta desventaja.



Un primer nivel de invención relacionado con la modificación de la cocina eléctrica básica era la cocina "Rápida". Esta aplicación tenía una resistencia en espiral de alta temperatura con una velocidad de calentamiento de 10-12 segundos. Esto era una mejora significativa en comparación con el elemento básico, que necesitaba 30-60 segundos.

Sin embargo, no se modificó la cocina eléctrica típica calentada por un elemento de resistencia en espiral. Sólo fueron modificados los parámetros eléctricos y la forma de la espiral.

El segundo nivel de invención es la Placa “Hi Light". En este nivel, el elemento calentador se modifica claramente en comparación con el diseño inicial. Esta cocina eléctrica utiliza un dispositivo calentador en forma de una tira parecida a una serpiente, fabricada mediante una aleación de alta resistencia. La velocidad de calentamiento es más rápida, 4-7 segundos y el calor irradiado se proporciona uniformemente en toda el área. El nuevo elemento de calefacción se modifica tanto en forma como en material. Tal modificación tiene en cuenta una solución de la contradicción técnica entre los parámetros de velocidad de calentamiento y densidad de potencia. Pero si el elemento de calefacción “Rápido” anterior con diámetro de 150-180 mm consume 1-1.5 kW el elemento High Light necesita 1.5-2 kW.

El tercer nivel de invención para la cocina eléctrica puede ser la aplicación de un halógeno. La cocina eléctrica halógena proporciona el calor utilizando una espiral de alta temperatura integrada en una lámpara halógena que tiene un tubo lleno de gas de cuarzo. La lámpara brilla con una luz roja brillante y produce un fuerte calor.



Esta cocina eléctrica y su elemento de calefacción tiene una gran energía; por lo tanto la calefacción del elemento se realiza al instante y se enfría pronto. En este dispositivo, se ha resuelto la contradicción física para el elemento calefactor, en lugar de la espiral metálica se utiliza una espiral llena de gas. Podemos ver modificaciones el nivel físico del elemento calefactor.

En el cuarto nivel de invención para la cocina eléctrica es una aplicación de la inducción. En esta aplicación, el elemento calefactor se modifica totalmente. La cocina eléctrica de inducción es un desarrollo avanzado. Bajo el área de operación, están presentes una bobina de inducción y un potente generador eléctrico. Estos componentes crean rápidamente un campo electromagnético variable. Debido a la variación del campo electromagnético los átomos de la red cristalina de la aleación, de la que esta construida el recipiente, crea un movimiento oscilante, calentando prioritariamente el fondo del recipiente.



El área eficaz de la inducción calienta sólo el recipiente y la bobina permanece fría. De modo que la ebullición no está asociada a la superficie de la vitrocerámica. La calefacción directa permite una economía tanto de tiempo como de energía eléctrica.



Naturalmente, el quemador no trabajará si no hay ningún recipiente sobre él. Para aplicar una calefacción de inducción, es necesario utilizar recipientes con un fondo magnetizado fabricado con aleaciones ferromagnéticas (de hierro fundido o un acero especial).

En el quinto nivel, la cocina eléctrica se modifica totalmente y se utilizan nuevos fenómenos físicos. Es un microondas, con otro principio de operación, la acción directa en la comida sin aplicación en el contenedor.



Las microondas dentro del horno penetran en la comida por diferentes direcciones, calentando moléculas del agua, grasa y azúcar. El calor penetra puntualmente, sólo dentro de la comida. Las microondas utilizadas para cocinar pueden atravesar cristal, papel, plástico y porcelana, pero no penetrar en el metal. En el estado habitual, las moléculas de comida y líquido contienen partículas negativas y positivas que giran despacio. Durante el cocinado con microondas, este movimiento se acelera creando calor. El resultado final es que el calor se genera en la comida. El cocinado en un horno convencional se realiza por acciones moleculares, pero las microondas lo hacen más rápido, porque penetran directamente en la comida y disminuyen el tiempo de cocinado.



Algunos otros ejemplos de resolución de problemas de diferente nivel inventivo se representan en la tabla para lavadora, televisor y teléfono.







Ejemplos de niveles de innovación

NIVEL 1



Diseño de compromiso

NIVEL 2



Resolución de contradicción técnica

NIVEL 3 Resolución de contradicción física

NIVEL 4



Nueva tecnología

NIVEL 5



Nuevo fenómeno



Lavadora

Lavadora con Tambor Vertical

Lavadora con Tambor Horizontal

Lavadora con Doble Tambor

Lavadora por UltrasonidoCavitación

Máquina de lavado por Campo (pronóstico)



TV

TV electro-mecánica

TV de mono tubo de rayos catódicos

TV de tubo de rayos catódicos

TV LCD/LED

TV Tri-dimensional



Teléfono

Teléfono de mano de dos piezas

Teléfono de mano de una pieza

Máquina de teléfono y fax

Radio teléfono inalámbrico

Teléfono celular móvil





La clasificación de cinco niveles descrita ha sido aplicada a ejemplos y soluciones ya conocidos. Estaba relativamente claro como determinar qué nivel de innovación corresponde a diferentes soluciones conocidas. Pero aparece otra cuestión: ¿puede esta clasificación utilizarse no sólo para la descripción de soluciones conocidas, sino también durante el proceso de desarrollo de planteamientos nuevos, desconocidos?



Propongamos un ejemplo. Imaginemos que tenemos una petición de un cliente para desarrollar una nueva lámpara. Es necesario proponer nuevos diseños de lámparas que sean mejores que las comercializadas actualmente. El resultado técnico específico no puede ser indicado en la especificación de las exigencias, pero al cliente le gustaría una lámpara mejor y más barata que la existente. Esto es la situación típica en la práctica de actividades de innovación. Teniendo el conocimiento de los cinco niveles de innovación, podemos comenzar el desarrollo de nuestra nueva lámpara con el uso de, al menos, tres líneas: mejora de ingeniería convencional de lámpara existente, desarrollo de nuevos diseños con el principio de operación existente de la aplicación y finalmente, creación de nueva generación de lámpara con un nuevo principio físico de operación. Está claro que el primer acercamiento corresponde al primer nivel de innovación y permite conseguir una nueva optimización del diseño de la lámpara con alguna mejora en los parámetros cualitativos sobre la existente.

Si nuestro cliente quiere aumentar el nivel cualitativo de la lámpara en más del 100 %, deberíamos utilizar la segunda y tercera línea de escenarios de proyecto correspondientes a los niveles de innovaciones 2-5. Por lo tanto, si deseamos mejorar enormemente parámetros de nuestro producto la optimización no puede ayudarnos y tenemos que encontrar métodos y materiales resolviendo contradicciones.



Por esto, los cinco niveles de clasificación de invención pueden utilizarse en actividades prácticas para el asesoramiento comparativo de propuestas de innovación que se generan para solucionar un problema. A menudo un cliente acepta cambios sustanciales en su sistema existente de mala gana. Percibe que para solucionar un problema es necesario cambiar algo en el sistema existente, pero trata de poner en práctica estos cambios en una forma mínima para facilitar una pronta introducción en el mercado. Sin embargo es posible ofrecer soluciones del problema en los cinco niveles. Los tres primeros niveles cambian insignificantemente el sistema existente con modificaciones menores y estas ofertas de diseño se aceptan más fácilmente para su manufactura. El cuarto y quinto nivel de las ofertas pueden aceptarse como soluciones anticipadas para la siguiente etapa de puesta en mercado y puede ser patentada por el cliente.



El conocimiento de los cinco niveles de innovación es una herramienta útil para el pronóstico y desarrollo de un sistema específico, y con ello se puede definir los volúmenes del cambio de este sistema en cada etapa de la evolución.



Es razonable que las soluciones potentes, que resuelven contradicciones sin utilizar compromisos, requieran para su descubrimiento tecnologías especiales, porque estas soluciones no son las obvias. Previamente, la solución de problemas que tenían conflictos o contradicciones se acepto como un proceso irreal y tales problemas se fueron solucionando mediante compromiso o no se solucionaron de ninguna forma. No interesaremos fundamentalmente en estos problemas con contradicciones y nuestro objetivo es conseguir el conocimiento y la práctica para resolver estas contradicciones. En nuestra siguiente lección, hablaremos de contradicciones, su descubrimiento, formulación y resolución.



RESUMEN

Resumiendo esta lección, se puede decir que TRIZ propone cinco niveles de innovación. Estos niveles permiten que estimemos el estado de desarrollo de tecnologías y productos existentes. Podemos usar este conocimiento en nuestro trabajo creativo para predecir, etapa a etapa, el desarrollo de nuevas direcciones para tecnologías y productos existentes.



TRABAJO PRÁCTICO

Prueba. Determinar que tipo de nivel de innovación tienen los productos siguientes:

Cámara de Fotos de Película



Reloj mecánico



Aspiradora