TRIZ e Engenharia Robusta: indispensáveis para inovação e otimização

Ao longo de mais de 30 anos tenho estudado e implementado um grande número de técnicas analíticas para tomada de decisões, e posso afirmar com segurança: no que diz respeito a inovar e otimizar o desempenho funcional de produtos e processos industriais, o TRIZ e a Engenharia Robusta ocupam, de longe, o lugar mais destacado. Por que? É o que pretendo comentar brevemente neste artigo.

Por falta de espaço, deixarei de lado os detalhes sobre o que é TRIZ e Engenharia Robusta, os quais o leitor pode encontrar em outros artigos disponíveis em nosso Blog. Comento aqui apenas os argumentos que justificam a importância daquelas duas metodologias.

Mas antes cabe a pergunta: além do arsenal de técnicas que já utilizamos, será que precisamos realmente de mais duas? Respondo com as evidências da realidade: ainda hoje, na grande maioria das empresas que projetam e fabricam produtos manufaturados, é comum encontrar os seguintes sintomas:

• Na fase de desenvolvimento, passamos vários ciclos resolvendo problemas que surgem nas etapas finais de validação do produto, o que atrasa o lançamento, além de aumentar o custo.
• Na fase de manufatura, novos problemas aparecem, às vezes em condições mais amenas do que as testadas em laboratório. E ainda por cima, reincidem alguns problemas que pensávamos terem sido resolvidos.
• Na fase de uso, uma parte daqueles problemas se manifesta, causando insatisfação dos clientes e aumento do custo de garantia.

O simples fato de que tais problemas sejam crônicos em várias indústrias já é uma demonstração cabal de que o estilo tradicional de resolver problemas de engenharia não é suficientemente eficiente para enfrentar a complexidade envolvida nos produtos e processos da atualidade. Portanto, necessitamos ferramentas mais eficazes para apoiar o processo de desenvolvimento de novos produtos e processos industriais.

E por que tais problemas acontecem? A verdade é que não existem produtos ou processos simples. Mesmo um produto tão trivial quanto um parafuso possui um número bastante grande de variáveis envolvidas no projeto e no processo de fabricação. Isso faz com que seja bem pequena a porcentagem de problemas triviais que um engenheiro possa resolver à base de “TIRO” (ver artigos anteriores). A grande maioria dos problemas complexos de Engenharia caem em duas categorias: problemas inventivos e problemas de otimização, e para esse o uso do TIRO é extremamente impotente.

Problema inventivo é aquele que resulta de um conflito ou contradição técnica. Por exemplo: para reduzir custo, devo diminuir a espessura de um material, mas ao fazê-lo a resistência mecânica fica comprometida (nesse caso, os parâmetros “custo” e “resistência mecânica” estão em conflito). Ou ainda: para acelerar uma reação química, a temperatura deve ser alta, mas para evitar a degradação do produto, a temperatura deve ser baixa (nesse caso, existe um contradição física sobre o parâmetro temperatura, que tem que ser alta e baixa). Diante de problemas inventivos, a “solução” convencional é o “trade-off” ou compromisso do conflito: no primeiro caso, decidimos por um produto mais ou menos barato e mais ou menos resistente, e no segundo caso, especificamos uma temperatura mais ou menos alta e mais ou menos baixa. Em outras palavras, apenas acomodamos o conflito. Portanto, o conflito não é eliminado, e se perpetuam as limitações (e problemas) decorrentes da solução de compromisso. É justamente aqui a arena onde reluz glorioso o TRIZ (Teoria da Resolução de Problemas Inventivos), cuja contribuição valiosíssima consiste em fornecer diversos métodos para eliminar conflitos técnicos e contradições físicas, sem qualquer “trade-off”. O TRIZ disponibiliza para o pesquisador ou engenheiro dezenas de princípios inventivos e centenas de efeitos físicos, químicos e geométricos, além de orientar o processo de inovação para as soluções mais poderosas, que permitem dar o maior salto evolutivo no desempenho do produto/processo. Nenhum outro método que eu conheça faz isso tão bem e rapidamente quanto o TRIZ. Em sessões de aplicação de TRIZ, é comum iniciar o dia com uma situação inventiva nebulosa, e chegar no final da tarde com dez ou vinte soluções conceituais para o problema! Posso afirmar que o TRIZ é o método mais eficaz disponível atualmente para multiplicar a criatividade técnica e obter inovação de maneira sistemática.

Problema de otimização é aquele que envolve descobrir, entre milhares de possibilidades, a combinação ótima dos níveis dos parâmetros de projeto, a qual confere ao produto/processo um desempenho funcional robusto e econômico, com mínima variabilidade diante das condições de manufatura e uso. Por exemplo: se um produto tiver apenas 10 parâmetros críticos para seu desempenho e se para cada parâmetro houver apenas 3 opções de ajuste, estamos enfrentando 59.049 (3¹⁰) possíveis combinações! Por mais know-how que tenha um engenheiro, é virtualmente impossível que ele identifique a combinação robusta dos parâmetros usando a técnica de experimentação “um fator por vez” ou mesmo um típico DOE (Design of Experiments). É aqui que o método Taguchi de Engenharia Robusta fornece uma ajuda inestimável ao responsável pelo produto/processo. Com suas refinadas estratégias de experimentação, a Engenharia Robusta permite identificar a combinação ótima dos parâmetros a partir de um experimento de pequena escala, cujos resultados podem ser implementados com confiança na manufatura em alta escala. Nenhuma outra metodologia que eu conheça faz isso tão bem quanto a Engenharia Robusta. Por exemplo, na situação acima, a combinação robusta pode ser identificada através de um experimento com apenas 27 “rodadas” variando os “fatores de controle” em apenas duas condições extremas dos “fatores de ruído”. Posso afirmar que a Engenharia Robusta é hoje o método mais poderoso para otimizar economicamente o desempenho funcional de produtos e processos industriais.

Existe ainda um efeito sinérgico notável entre TRIZ e Engenharia Robusta. O TRIZ ajuda a explorar o “universo de conceitos”, isto é, as possíveis soluções conceituais (diferentes formas de configurar as tecnologias disponíveis, para que executem a função técnica do produto/processo em questão), identificando o conceito mais próximo possível do conceito ideal. Após selecionado o melhor conceito usando o TRIZ, a Engenharia Robusta ajuda a explorar o “universo de projeto” daquele particular conceito de produto/processo (todas as possíveis combinações dos parâmetros e níveis), identificando a combinação robusta (mínima variabilidade nas condições de uso). Portanto, o resultado de combinar TRIZ e Engenharia Robusta são produtos inovadores e altamente estáveis nas mãos dos clientes.

Confirmam este efeito sinérgico as constatações do Prof. Nam Suh, autor do Projeto Axiomático (“Axiomatic Design”), que afirma que o projeto ideal de um produto/processo deve satisfazer dois axiomas:

1. Independência: a capacidade de poder ajustar um parâmetro sem interferir ou sofrer interferência do ajuste de outro parâmetro. Em outras palavras: ausência de conflito entre parâmetros, que é justamente o que faz o TRIZ!
2. Informação: mínimo conteúdo de informação (complexidade) e portanto mínima variabilidade funcional (máxima estabilidade no desempenho), que é justamente o foco da Engenharia Robusta!

É bastante clara a importância de que profissionais responsáveis por produtos e processos industriais aprendam e utilizem sistematicamente TRIZ e Engenharia Robusta, de modo a poder aplicar seu conhecimento técnico muito mais eficazmente. Escolas de Engenharia deveriam incorporar ambos métodos ao currículo profissional. Empresas realmente preocupadas em oferecer ao mercado produtos inovadores e de alto desempenho deveriam assegurar que seus profissionais dominem tais métodos, além de padronizar seu uso nos processos de desenvolvimento de novos produtos e melhoria contínua.

E você? O que pensa sobre este tema? Qualquer comentário será muito bem-vindo.

Até a próxima edição!

Eduardo C. Moura