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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BERGAMO Facoltà di Ingegneria

Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale

Trend evolutivi e indagini brevettuali:

analisi e confronto nel settore degli elettrodomestici

Relatore:

Chiar.ma Prof.ssa Caterina Rizzi

Correlatori:

Ing. Daniele Regazzoni

Sig. Pierluigi Petrali

Tesi di Laurea di

Andrea CROTTI

Matricola n. 41970

Michele GHITTI

Matricola n. 41965

ANNO ACCADEMICO 2005 / 2006

II

III

Ai nostri genitori

IV

Trend evolutivi e indagini brevettuali: analisi e confronto nel settore degli elettrodomestici

V

INDICE

INTRODUZIONE...........................................................................................................................1

CAPITOLO PRIMO:

LA METODOLOGIA TRIZ..........................................................................................................3 1.1. INTRODUZIONE .......................................................................................................................5

1.1.1. Una definizione di TRIZ.................................................................................................6 1.1.2. Gli strumenti di TRIZ.....................................................................................................8

1.2. LE TECHNIQUE......................................................................................................................11 1.2.1. Introduzione.................................................................................................................11 1.2.2. Le parti di una technique .............................................................................................12 1.2.3. Technique: TP e TS......................................................................................................13 1.2.4. Gli Attributi..................................................................................................................15

1.3. LE CONTRADDIZIONI.............................................................................................................18 1.3.1. Introduzione.................................................................................................................18 1.3.2. La struttura di un problema.........................................................................................20 1.3.3. La risoluzione delle contraddizioni tecniche ...............................................................23 1.3.4. La risoluzione delle contraddizioni fisiche ..................................................................30

1.4. L’IDEALITÀ ..........................................................................................................................33 1.4.1. Le risorse .....................................................................................................................37

1.5. L’ANALISI FUNZIONALE........................................................................................................38 1.5.1. Introduzione.................................................................................................................38 1.5.2. Il Functional Tree Diagram.........................................................................................40 1.5.3. Il System Parts Diagram..............................................................................................40 1.5.4. Il “Functional Line Diagram” e il “Trimming” .........................................................42

1.6. ANALISI SU-FIELDS.........................................................................................................46 1.6.1. Esempio di applicazione ..............................................................................................50 1.6.2. Le soluzioni standard...................................................................................................55

1.7. IL METODO DEGLI AGENTI ....................................................................................................57 1.8. ARIZ....................................................................................................................................58

1.8.1. Introduzione.................................................................................................................58 1.8.2. ARIZ-85AS ...................................................................................................................59

1.9. L’EVOLUZIONE DI UNA TECHNIQUE ......................................................................................65 1.9.1. Introduzione.................................................................................................................65 1.9.2. Postulati e corollari dell’evoluzione tecnologica ........................................................66 1.9.3. Paths of evolution ........................................................................................................74

1.10. LE CURVE A S .....................................................................................................................87 1.11. L’ALBERO EVOLUTIVO .......................................................................................................89

CAPITOLO SECONDO:

IL CONTESTO INDUSTRIALE.................................................................................................93 2.1. WHIRLPOOL CORPORATION..................................................................................................95 2.2. IL PRODOTTO ........................................................................................................................96

CAPITOLO TERZO:

L’INDAGINE BREVETTUALE ...............................................................................................103 3.1. LE INVENZIONI E I BREVETTI...............................................................................................105

3.1.1. Ragioni, obiettivi e tipi di invenzione ........................................................................105 3.1.2. Livelli delle invenzioni ...............................................................................................109


VI

3.1.3. La realizzazione delle invenzioni ...............................................................................112 3.2. I BREVETTI..........................................................................................................................113

3.2.1. Le classi brevettuali ...................................................................................................114 3.2.2. Database brevettuali ..................................................................................................117 3.2.3. Il metodo di ricerca....................................................................................................122

CAPITOLO QUARTO:

ANALISI EVOLUTIVA .............................................................................................................127 4.1. ANALISI DEL SUPER-SYSTEM LAVATRICE............................................................................129

4.1.1. Tappe evolutive ..........................................................................................................129 4.1.2. Analisi delle curve a S................................................................................................133 4.1.3. Identificazione sottosistemi d’interesse......................................................................142

4.2. ANALISI EVOLUTIVA DEI SOTTOSISTEMI .............................................................................144 4.2.1. L’evoluzione della vasca............................................................................................144 4.2.2. L’evoluzione del sistema di erogazione del detergente..............................................163

CAPITOLO QUINTO:

ANALISI DEI RISULTATI .......................................................................................................189 5.1. INTRODUZIONE ...................................................................................................................191 5.2. INDIVIDUAZIONE DEI TREND EVOLUTIVI NEL SOTTOSISTEMA VASCA ..................................191 5.3. INDIVIDUAZIONE DEI TREND EVOLUTIVI NEL SISTEMA DI DISTRIBUZIONE DEL DETERSIVO .203

5.3.1. Introduzione ...............................................................................................................203 5.3.2. Geometria della vaschetta .........................................................................................203 5.3.3. Selezione dello scomparto..........................................................................................205 5.3.4. Sistemi di attuazione della funzione di erogazione ....................................................206 5.3.5. Misurazione del detersivo ..........................................................................................207 5.3.6. Stoccaggio e conservazione del detersivo..................................................................208 5.3.7. Risciacquo degli scomparti ........................................................................................209 5.3.8. Organi indipendenti di rilascio del detersivo ............................................................210 5.3.9. Sistemi di riciclaggio dell’acqua ...............................................................................212

CONCLUSIONI ..........................................................................................................................213

BIBLIOGRAFIA.........................................................................................................................215


1

INTRODUZIONE

Le indagini e le analisi brevettuali effettuate da Altshuller, padre della

metodologia TRIZ, dai suoi collaboratori e più recentemente da altri ricercatori

hanno mostrato che i caratteri generali dell’evoluzione dei sistemi tecnici e dei

processi tecnologici sono essenzialmente gli stessi per ogni singolo oggetto

artificiale. I cambiamenti a cui sono sottoposti i sistemi sono riconosciuti da TRIZ

come gli assiomi dell’esistenza dell’evoluzione tecnologica dovuta all’attività di

ricerca, sviluppo e progettazione. Durante tale evoluzione, la costruzione di un

sistema tecnico o la sequenza di operazioni dei processi tecnologici cambiano in

accordo a certe regole che costituiscono dei trend evolutivi.

Con il presente lavoro di tesi, svolto in collaborazione con l’Engineering Center di

Whirlpool Europe, si intende verificare la validità di questi trend confrontandoli

con l’evoluzione di un prodotto reale, attraverso l’analisi di brevetti relativi ad

alcuni suoi sottosistemi. In particolare si vogliono perseguire due tipi di obiettivo

strettamente collegati: uno di carattere scientifico e l’altro di carattere industriale.

Il primo, puramente teorico, riguarda, dopo un attento studio dei trend evolutivi

propri del metodo TRIZ, il tentativo di dimostrare la loro validità in un settore

caratterizzato da un forte sviluppo come quello degli elettrodomestici e in

particolare di una lavatrice. Il secondo si basa sul confronto tra i trend individuati

all’interno di questo settore e quelli sviluppati da Altshuller al fine di individuare i

possibili sviluppi futuri e le proprietà più promettenti della nuova generazione del

prodotto in esame.

Il lavoro si basa su una ricerca e analisi di brevetti relativi a due sottosistemi,

precisamente la vasca e il dispositivo di erogazione del detersivo. L’indagine è

stata eseguita utilizzando alcuni motori di ricerca on-line, in parte gratuiti e in

parte a pagamento, messici a disposizione dall’Engineering Center di Whirlpool

Europe e dall’Università degli Studi di Bergamo.

Nel dettaglio, il lavoro è strutturato nel modo seguente: nel primo capitolo vi è

una descrizione della metodologia TRIZ e dei suoi strumenti, con un’attenzione

particolare rivolta ai trend evolutivi, centrali nel presente lavoro di tesi. Nel


2

secondo capitolo viene presentato il contesto industriale e il prodotto oggetto di

studio attraverso una dettagliata descrizione. Il terzo capitolo illustra il metodo

utilizzato nella ricerca brevettuale, che rappresenta il punto di partenza per

l’analisi tecnica dell’evoluzione dei sottosistemi vasca e dispositivo di erogazione

del detersivo, svolta nel quarto capitolo. In questa sezione è presente anche

un’analisi delle curve a S costruite in base all’andamento del numero dei brevetti

relativi al sistema lavatrice e ai sottosistemi che lo costituiscono, nel corso degli

anni. Nell’ultimo capitolo vi è il confronto tra i trend evolutivi della teoria TRIZ e

quelli individuati nei sottosistemi analizzati. A tale proposito sono stati costruiti

degli alberi evolutivi che consentono di comprendere facilmente quali siano stati i

trend alla base dello sviluppo dei due sottosistemi. Infine le conclusioni

riassumono il lavoro svolto, sintetizzando i risultati ottenuti e confrontandoli con

gli obiettivi preposti.


3

CAPITOLO PRIMO:

LA METODOLOGIA TRIZ


4


5

1. LA METODOLOGIA TRIZ

1.1. Introduzione

TRIZ è l’acronimo del russo, Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch,

traducibile in italiano come Teoria per la Soluzione Inventiva dei Problemi; è al

tempo stesso un metodo ed un insieme di strumenti sviluppati in Russia a partire

dal 1946 da Genrich Altshuller (1926-1998), con l’obiettivo di catturare il

processo creativo in ambito tecnico e tecnologico, codificarlo e renderlo così

ripetibile e applicabile: una vera e propria teoria dell’invenzione.

Genrich Altshuller lavorava nell'ufficio brevetti della Marina Militare Sovietica e

decise di analizzare le innovazioni con cui aveva a che fare. Altshuller iniziò

studiando più di 200.000 brevetti (ad oggi sono più di 2 milioni) ed arrivò ad

individuare degli schemi comuni che si ripetevano nei diversi ambiti tecnologici e

che fornivano quindi delle regole generali nell'evoluzione dei sistemi tecnici, e dei

principi inventivi che caratterizzano le modalità con cui i problemi vengono

risolte. L’approccio di Altshuller allo studio della creatività non si avvalse dei

contributi psicologici o sociologici, o almeno si rivolse ad essi solo in minima

parte.

Il complesso architettonico che costituisce TRIZ si basa su tre osservazioni:

1. i sistemi tecnici evolvono secondo leggi oggettive e tendono a

massimizzare il loro grado di idealità, espressa come rapporto tra le

funzioni utili fornite dal sistema e le funzioni dannose insite nel sistema;

2. qualsiasi problema tecnico specifico può essere ricondotto, mediante un

processo di astrazione, ad un modello generale, ed i processi logici di

risoluzione possono essere raggruppati in un numero finito di principi

inventivi;

3. dato il numero finito di modelli del problema e di principi risolutivi,

soluzioni concettualmente identiche possono essere applicate a problemi


6

tecnici apparentemente diversi. Ne deriva che la conoscenza svolge un

ruolo centrale e fondamentale nell’attività inventiva.

In altre parole, qualcuno, da qualche parte nel mondo, ha già risolto un problema

analogo a quello che ci si trova ad affrontare. Su questa impalcatura concettuale

Altshuller e collaboratori hanno costruito nel corso degli anni un insieme di

strumenti per:

• analizzare un sistema tecnico ed estrarne un modello;

• applicare al modello del problema i principi risolutivi più efficaci;

• ricercare fra i modelli di soluzione conosciuti quelli più idonei per il

problema analizzato.

Dopo oltre 50 anni di sviluppo, TRIZ non è ancora ampiamente diffuso, a causa

delle situazioni politiche ed economiche che hanno interferito sul suo progresso.

Tuttavia, TRIZ rappresenta oggi una potente metodologia per la risoluzione dei

problemi, che contribuisce al miglioramento delle tecniche esistenti e al progresso

in generale. La sua forza è evidente quando si analizza la risoluzione di migliaia di

problemi tecnici occorsi prima nell’ex Unione Sovietica e negli ultimi anni in

Europa, Stati Uniti e Giappone, ai quali TRIZ ha fornito un notevole contributo.

1.1.1. Una definizione di TRIZ TRIZ può essere definito come “una metodologia sistematica, orientata verso

l’uomo, basata sulla conoscenza, per la soluzione inventiva dei problemi”.

Andiamo ora ad analizzare parola per parola tale definizione.

Innanzi tutto TRIZ è caratterizzato da un approccio basato sulla conoscenza

perché:

1. i metodi risolutivi relativi al problem solving sono stati ricavati dall’analisi

di un gran numero di brevetti in diversi campi ingegneristici;


7

2. utilizza la conoscenza proveniente dalle scienze naturali e dall’ingegneria,

che sono organizzate in modo tale da essere impiegate in modo efficiente

durante i tentativi di risolvere i problemi;

3. utilizza la conoscenza relativa al settore al quale i problemi da risolvere

appartengono (tale conoscenza comprende informazioni circa le tecniche, i

sistemi, i processi e la loro evoluzione).

In secondo luogo TRIZ è orientato verso l’uomo in quanto è formulato in modo

tale da essere sfruttato dagli esseri umani e non dalle macchine. La metodologia

TRIZ è basata sulla suddivisione delle tecniche in sottosistemi, sulla distinzione

delle funzioni utili e dannose, e così via; operazioni arbitrarie che dipendono dalla

natura del problema stesso e dalle circostanze socio-economiche. È quindi

evidente che le decisioni non possono essere prese da un calcolatore.

In realtà, è ragionevole utilizzare una macchina per la maggior parte dei problemi

che vengono affrontati, in quanto si ripetono continuamente. Tuttavia, molti

problemi capitano una sola volta (per esempio durante la progettazione di un

nuovo dispositivo) e in questo caso risulta del tutto inefficace utilizzare un

software.

TRIZ è poi una metodologia sistematica perché la risoluzione dei problemi è

strutturata in una sequenza di passi ben determinati in modo tale da utilizzare in

modo efficace le soluzioni trovate anche per nuovi problemi.

Infine, per capire perché TRIZ è utile per la soluzione inventiva dei problemi, è

necessario prima di tutto definire cosa si intende per problem solving. Un

problema è un gap esistente tra la situazione attuale e la situazione ideale a cui si

vorrebbe giungere. Il problem solving è un procedimento costituito da uno o più

passi attraverso il quale si cerca di avvicinare il più possibile la situazione attuale

a quella ideale. I problemi sono detti di routine se tutti i passi critici da fare per

giungere alla soluzione sono noti, mentre se almeno uno di tali passi non è noto

sono detti di non-routine. La metodologia TRIZ definisce problemi inventivi i

problemi tecnici in cui almeno un passo del processo risolutivo e la soluzione

stessa non sono noti. I problemi inventivi sono spesso erroneamente considerati


8

uguali ai problemi ingegneristici; essi rappresentano invece solo una parte di tutti i

problemi ingegneristici, progettuali e tecnologici.

Gli problemi inventivi possono essere definiti anche come una sottoclasse dei

problemi creativi (problemi la cui risoluzione non è ovvia) nei settori della

tecnica. Essi sono caratterizzati dalla mancanza di passi definiti per la loro

risoluzione o dalla presenza di informazioni irrilevanti o inadeguate. In altre

parole, un problemi inventivi è generalmente insolito, ambiguo, “sfuocato” e

spesso mal capito. L’obiettivo del metodo TRIZ è quindi quello di trovare un

metodo risolutivo per questi tipi di problemi. Infatti, la maggior parte dei metodi

sviluppati per la risoluzione dei problemi ha dimostrato di non essere efficace nel

caso di problemi di non-routine.

1.1.2. Gli strumenti di TRIZ Un elemento interessante del metodo TRIZ è che utilizza un numero relativamente

basso di strumenti ed euristiche, sviluppate da Altshuller [ALTS84] e da altri esperti

TRIZ [GASA95]. Le euristiche sono “criteri, metodi o principi che permettono di

capire qual è il procedimento migliore per raggiungere un determinato obiettivo.

Esse rispondono a due necessità: devono avere criteri semplici e allo stesso tempo

devono permettere di distinguere le scelte corrette da quelle errate.”1

I principali strumenti sono quindi:

- l’analisi preliminare: permette di comprendere i trade-off di problemi che

contengono contraddizioni e aiuta a chiarire informazioni importanti

riguardanti tecniche e vincoli per i problemi futuri;

- la matrice delle contraddizioni: molti progetti contengono conflitti tra diversi

parametri di progetto per i quali non si giunge a soluzione e, nella maggior

parte dei casi, neanche ad un compromesso. TRIZ indica come scoprire le

contraddizioni e prevede l'applicazione dei 40 Principi inventivi. Questi ultimi

costituiscono la leva per giungere a valide soluzioni. La filosofia del metodo

TRIZ consiste nel rifiutare i compromessi e sciogliere le contraddizioni;

1 Judea Pearl, esperto nel Problem Solving e nell’intelligenza artificiale


9

- l’idealità: l'approccio utilizzato dalla tecnica TRIZ è quello di pensare alle

soluzioni e non ai problemi. Ciò si realizza chiedendosi quale dovrebbe essere

la soluzione ideale al problema (chiamata Ideal Final Result). All'idea si

giunge attraverso l'aumento dei benefici del sistema mentre simultaneamente

si riducono gli svantaggi ed i costi. Un modo per raggiungere l'idealità avviene

attraverso l'utilizzo di tutte le risorse disponibili e riuscendo a trasformare

tutto ciò che è dannoso nel sistema in qualcosa di utile;

- il superamento dell’inerzia psicologica: la tecnica insegna ad avvicinarsi al

problema in un nuovo modo, utilizzando delle proprie capacità sconosciute

precedentemente e diventando creativi e innovativi nella risoluzione dei

problemi. Per far questo bisogna aprire la mente e TRIZ ha identificato degli

approcci e dei metodi spesso utilizzati da persone molto creative dimostrando

come queste siano particolarmente efficaci. Per far ciò, è necessario

comprendere e utilizzare il linguaggio del problem solving andando a porre

ogni cosa nel corretto contesto, imparando a pensare nel tempo e nello spazio,

utilizzando le variabili spazio-costo-tempo. Tutti questi strumenti dimostrano

come sia possibile utilizzare (consciamente) il cosiddetto "pensiero laterale";

- analisi funzionale per la comprensione dei problemi: TRIZ parte dal

presupposto che tutti i problemi precedenti sono stati risolti. Prendere il

problema e mapparlo in un generico problema in modo da scegliere la miglior

soluzione, richiede un metodo di approccio rigoroso.

Un possibile metodo è quello di utilizzare l’analisi funzionale, la quale mappa

tutte le interazioni (positive e negative) tra il sistema e i componenti,

identificando l'area del problema all'interno del sistema;

- l’analisi Su-Field e le soluzioni standard: l’analisi Substance-Field è uno

strumento per l’identificazione e la modellazione di problemi relativi ai

sistemi tecnici esistenti; una volta identificato il problema esso può essere

risolto utilizzando le cosiddette “soluzioni standard”, che hanno l’obiettivo di

superare o aggirare le contraddizioni tecniche e fisiche;

- il metodo degli agenti: tale metodo aiuta i risolutori a trovare soluzioni

concettuali ai problemi tecnici attraverso l’utilizzo del metodo diretto, inverso


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o grazie a ricerche bidirezionali, solitamente con un supporto grafico sotto

forma di semplici abbozzi;

- algoritmo per la soluzione inventiva dei problemi (ARIZ): si tratta di una serie

di procedure logiche che servono per eliminare le contraddizioni che causano

i problemi;

- trend evolutivi: la ricerca basata sulla Teoria per la Soluzione Inventiva dei

Problemi ha rivelato che tutte le industrie e i relativi prodotti seguono delle

curve a S simili e danno vita a famiglie di curve a S. TRIZ indica come

disegnare le curve a S relative al proprio prodotto, come identificare la

posizione su tale curva e prevedere le curve susseguenti.


11

1.2. Le technique [SAVR00]

1.2.1. Introduzione L’uomo, attraverso la modifica di alcuni processi naturali e di alcuni oggetti della

natura, è riuscito a creare quelli che vengono chiamati processi o sistemi

artificiali.

Qualsiasi oggetto artificiale, indipendentemente dalla sua natura o dal suo grado

di complessità, può essere considerato un sistema tecnico (technical system o TS).

Qualsiasi azione o procedura svolta con l’assistenza di un technical system o di un

oggetto naturale può essere considerato un processo tecnologico (technological

process o TP). I sistemi tecnici prendono parte ai processi tecnologici per

soddisfare i bisogni degli esseri umani e di altri TS. Simmetricamente, ogni TP

esiste a causa della presenza di uno o più TS.

I sistemi e i processi tecnologici possono essere anche visti rispettivamente come

un insieme di parti con collegamenti nello spazio e come un insieme di parti con

collegamenti nel tempo. Per quanto riguarda i TS, la parte più piccola è chiamata

elemento del sistema; la parte più piccola di un TP è invece l’operazione.

Elementi e operazioni sono solitamente chiamati all’interno della metodologia

TRIZ sottosistemi.

I TS e i TP sono due concetti molto legati; inoltre il loro sviluppo è spesso simile

e hanno molte proprietà in comune. Ciò ci consente di considerarli come facenti

parte di un unico gruppo: le technique.

Lo studio sistematico delle technique (TS e TP insieme) e delle loro funzioni è la

base su cui si fonda la metodologia TRIZ. Tutte le technique hanno input e output

verso altre technique o verso l’ambiente. Input e output rappresentano anche le

relazioni esistenti tra super-system o ambiente e sub-system o technique. Il

principale input di una technique è il raw object, mentre l’output fondamentale è

detto product.

Molti ricercatori hanno distinto tre classi di raw object e products [HUBK88]:

- substances: tutte le materie che hanno una massa e che occupano uno

spazio (per esempio una tazza, un’automobile, una televisione);


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- fields: riguarda tutto ciò che produce energia indipendentemente dalla sua

natura e dalla sua massa;

- Information: comandi (richieste, desideri, regole e normative) e dati

(verbali, grafici, simboli e numeri).

Product e raw object sono dei termini generici utilizzati in TRIZ per tutte le

substances e i fields che hanno subito un cambiamento durante un technological

process. La trasformazione dalla condizione in entrata di un raw object (input)

alla condizione desiderata di un product (output) ha luogo in un determinato

ambiente2 e spazio e durante un certo periodo di tempo. Un raw object è la

substance, field o information che deve essere cambiata, modificata, misurata. La

trasformazione influisce sul raw object alterando la sua struttura e le sue proprietà

interne (per esempio la durezza dei materiali), le sue proprietà esterne (per

esempio la forma), la locazione, il tempo e le informazioni che lo riguardano.

1.2.2. Le parti di una technique I sub-systems

Come abbiamo già visto, le technique comprendono sub-systems organizzati in

qualche modo nello spazio (sistemi come macchine, sostanze ed elementi) e/o

sub-systems interconnessi nel tempo (processi tecnologici come metodi e

operazioni). I sub-systems sono anch’essi dei sistemi, che diventano tali per altri

sub-systems e così via fino ad arrivare ad un livello dove elementi ed operazioni

possono essere distinti. Anche un elemento (od operazione) può essere

considerato come un sistema incluso in un sistema più grande: il super-system.

Tutte le technique includono sub-system e allo stesso momento fanno parte di un

super-system (figura 1.1.). Per esempio la technique “produzione di televisori” è

un TP che fa parte del super-system “industria elettronica”, ma include anche una

serie di sub-systems: produzione di speciali catodi, assemblaggio di tubi in vetro

per gli schermi, e altri processi. Allo stesso modo il TS “TV” fa parte del super-

2 Per ambiente si intende ogni cosa che sta al di fuori di una technique. L’ambiente per una technique è spesso rappresentato da altri TS o TP.


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system “ricevitori” e contiene sottosistemi quali schermo, amplificatori, connettori

ecc.; a loro volta tutti questi sub-systems ne includono altri.

Figura 1.1. Rappresentazione di una technique in relazione al suo ambiente, al sub-system e al super-system

Ogni TS può essere suddiviso in sub-systems di vari livelli che dipendono dallo

specifico campo ingegneristico che si prende in considerazione. La scelta del

livello di dettaglio è fondamentale nel metodo TRIZ in quanto è alla base del

successo della soluzione di un problema.

Links

I collegamenti (links) connettono elementi e operazioni, in modo tale da formare

sub-systems e quindi technique. Un link è il canale fisico attraverso il quale

passano fields, substances e information ed è il mezzo che permette il legame tra

sottosistemi.

1.2.3. Technique: TP e TS L’obiettivo di ogni technique è quello di trasformare una materia prima (raw

object) in un prodotto (product).

Tutte le technique devono sottendere alle seguenti condizioni:

- sono progettate per uno scopo;

- hanno una serie di caratteristiche o proprietà;

- sono organizzate nelle spazio e nel tempo.

Element

Operation

SUBSYSTEM TS

Technique TP

Super-System

Environment


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L’assenza di una di queste condizioni esclude la possibilità di chiamare un oggetto

technique.

Processi tecnologici (TP)

Un processo tecnologico è una sequenza di passi (operations) e attività, a partire

da un input per arrivare ad un output, necessarie per fabbricare un prodotto da

determinate materie prime (raw objects) durante un periodo di tempo finito. Un

TP può consistere in una semplice operazione oppure essere molto complesso e

comporsi di migliaia di operazioni interconnesse fra loro.

Un processo tecnologico può essere classificato secondo:

- la tecnologia utilizzata (chimica, meccanica, ecc.);

- le azioni che sono basate su fenomeni fisici, geologici, biologici;

- le principali classi di materie prime e prodotti;

- la locazione e/o il tempo.

Per poter realizzare un TP sono necessari come input, sistemi tecnici o naturali ed

altre risorse come l’energia o sostanze ausiliarie (per esempio lubrificanti).

Sistemi Tecnici (TS)

Un TS può essere definito come “una serie di sub-systems che interagiscono fra

loro in grado di svolgere specifiche funzioni. Un sistema possiede proprietà che

possono non corrispondere alle proprietà dei singoli sub-systems che lo

compongono” [SALA91].

La nozione di sistema può anche dipendere dalla situazione particolare in cui è

inserito. Per esempio, molte persone possono non considerare come sistema i

frammenti di un’auto incidentata, a differenza di un poliziotto che indaga

sull’incidente. Generalmente, ogni sistema possiede caratteristiche diverse dalla

semplice somma dei suoi elementi costitutivi; in alcuni casi le proprietà di un

sistema possono essere addirittura opposte a quelle dei suoi sottosistemi.

Ogni TS può essere classificato come dinamico (TV, automobile, pianoforte) o

statico (edificio, lenti ottiche); spesso un sistema è composto da sottosistemi sia


15

statici che dinamici. I TS statici, al contrario di quelli dinamici, non sono

caratterizzati da scambi di energia e di massa con l’ambiente; essi ricevono azioni

esterne (principalmente energia) e le trasmettono al sub-system che svolge il ruolo

principale (per esempio le fondamenta di una casa). Tuttavia TRIZ e altre teorie

hanno basato i propri studi sui sistemi dinamici [PAHL84].

I principali sub-systems di un TS

Tutti i technical system includono il working tool (letteralmente, lo strumento che

lavora) che è l’elemento che svolge la funzione primaria. Il working tool è l’unica

parte di una technique necessaria per l’uomo perché in grado di soddisfare

l’obiettivo della stessa technique. Come regola, il working tool è inutile senza un

apporto di energia che gli permetta di funzionare.

Altri importanti sub-systems presenti in quasi tutti i sistemi tecnici sono:

- trasmissione (trasmission): trasferisce l’energia iniziale al working tool;

- controlli (controls): regolano e controllano gli altri sottosistemi;

- intelaiatura (casing): protegge i TS e l’ambiente l’uno dall’altro, procura

sicurezza e mantiene la struttura e la forma del sistema.

1.2.4. Gli Attributi Gli attributi principali di una technique sono: gli obiettivi, le proprietà, i

comportamenti, le funzioni e la struttura.

Gli obiettivi

Ogni technique serve per un determinato scopo; un obiettivo comune per un TP o

un TS è la trasformazione di una materia prima in un prodotto finito. Nel mondo

delle technique, un ingegnere formulerà un obiettivo che ipoteticamente

rappresenterà il risultato che sarà in grado di soddisfare una richiesta. In altre

parole un obiettivo è qualcosa che può essere realizzato e che preferibilmente

deve essere realizzato. Ciò sarà possibile grazie all’utilizzo di fenomeni fisici e

attraverso l’elaborazione di informazioni.


16

Le proprietà e lo stato

Ogni technique ed ogni suo elemento, operazione, sottosistema e collegamento

possiedono delle particolari proprietà. Una proprietà o caratteristica è un attributo

che caratterizza, descrive o identifica un oggetto. Tutti gli elementi, operazioni e

sottosistemi di una technique godono di proprietà fisiche e pragmatiche. Le

proprietà pragmatiche sono orientate ad un obiettivo, come la stabilità, la

resistenza alla corrosione, l’affidabilità. Le proprietà fisiche includono, invece, le

caratteristiche e le costanti di sostanze e campi. Queste ultime possono essere

suddivise nel modo seguente:

- costanti universali: indipendenti dal tempo e dal sub-system (per esempio

la carica di un elettrone);

- costanti generali: non cambiano nel tempo, ma dipendono dal sub-system

(per esempio la velocità del suono nell’acqua);

- parametri fissi: specifici attributi del sub-system (per esempio il numero di

denti in un ingranaggio);

- parametri variabili: valore corrente di una proprietà in relazione al

fenomeno fisico al quale appartiene (per esempio la velocità di

un’automobile).

La principale proprietà di tutte le technique è la loro abilità a compiere qualcosa di

utile in modo tale da soddisfare le proprie finalità.

Lo stato di un sub-system è l’insieme delle costanti, dei parametri fissi e dei valori

misurati di un parametro di tutte le proprietà di un sub-system (element, operation,

raw object, product o l’intera technique) in un determinato periodo.

Comportamenti e funzioni

La caratteristica più importante di un sistema o processo artificiale è rappresentata

dalle funzioni e dai comportamenti.

Un comportamento è un cambiamento di proprietà, caratteristiche e parametri tra

l’input e l’output di un sub-system e la sua evoluzione ambientale che avviene


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attraverso una serie di operazioni, azioni ed eventi; in altre parole può essere

definito come una sequenza di stati.

Una funzione è invece un’interpretazione del comportamento di un sub-system,

più precisamente delle equazioni fisiche che governano il suo comportamento. In

questo caso, la funzione funge da astrazione o manifestazione di un

comportamento. Assumendo un altro punto di vista, si può definire una funzione

come un ponte tra comportamento e obiettivo. Entrambe le prospettive sono

importanti in quanto solitamente i bisogni economici, più delle capacità fisiche e

tecniche, determinano qual è il modo più adatto di compiere una funzione. Per

esempio è possibile spostare un oggetto di 20 chilometri utilizzando un aeroplano,

ma non è economicamente conveniente.

Una technique può eseguire molte funzioni, ma solo una, la funzione primaria

(primary function), è quella che permette l’esistenza della technique stessa. Le

altre funzioni sono ausiliarie e accompagnano l’esecuzione della funzione

primaria (PF). Tutti i technical system e i technological process sono progettati

per eseguire una o più funzioni utili (UF); tuttavia sono anche caratterizzati dalla

presenza di funzioni dannose (HF). Per esempio, un’auto, nello svolgere la sua

PF, produce anche inquinamento, calore, vibrazioni e rumore, effetti che in TRIZ

sono considerati funzioni negative o dannose. Infine G. Yezersky e G. Frenklach

introdussero anche il concetto di funzione neutrale (NF) per completare la

terminologia concernente l’argomento in questione.

La struttura

Le relazioni spaziali tra elementi, e quelle temporali tra operazioni sono

fondamentali rispettivamente per i TS e per i TP. Il termine struttura è di solito

utilizzato in riferimento all’organizzazione interna, all’ordine, alla segmentazione,

alla conformazione e alla costruzione di una technique. Il concetto di struttura è

più importante nel caso di technical systems; infatti, per quanto riguarda i

technological processes, esistono solo due tipi di strutture: a operazioni parallele e

a sequenza di operazioni.

La struttura di una technique è un insieme di sottosistemi e di collegamenti, alla

cui base stanno i principi fisici in grado di svolgere la funzione primaria e le altre


18

funzioni utili. La struttura dipende solitamente dal tipo di elementi, dalle leggi

fisiche e dal materiale utilizzati nel TS; formare una struttura significa definire il

comportamento di un TS con l’obiettivo di realizzare le funzioni utili.

1.3. Le contraddizioni [SAVR00]

1.3.1. Introduzione La teoria TRIZ si basa su due importanti concetti: le contraddizioni e l’idealità

(che verrà discussa in seguito). Una contraddizione è letteralmente una

proposizione che asserisce qualcosa di opposto o incompatibile con un’altra.

Spesso le soluzioni inventive migliori sono quelle che superano una o più

contraddizioni, per questo è fondamentale riconoscere quella insita nel problema.

Una contraddizione ha luogo quando migliorando un parametro o una

caratteristica di una technique, viene peggiorato un altro suo parametro o

caratteristica.

Altshuller e i suoi collaboratori [ALTS86] hanno distinto tre tipi di contraddizioni:

- contraddizioni amministrative: hanno luogo quando viene richiesto

qualcosa per raggiungere un determinato risultato o per superare un

fenomeno indesiderato, ma non si conosce il modo per farlo. Per esempio,

si vuole aumentare la qualità della produzione diminuendo i costi delle

materie prime;

- contraddizioni tecniche: hanno luogo quando un’azione è simultaneamente

utile e dannosa. Le contraddizioni tecniche rappresentano un conflitto tra

due sub-systems. Per esempio si vuole aumentare la profondità di

penetrazione di uno ione in un semiconduttore e diminuire l’energia

necessaria per compiere tale operazione. Questi tipi di contraddizioni

emergono se:

• creando o intensificando la funzione positiva in un sub-system, si da

vita ad una funzione negativa in un altro sub-system;


19

• eliminando o riducendo la funzione negativa in un sub-system, si

vanno a peggiorare le funzioni positive in un altro sub-system;

• aumentando le funzioni positive o riducendo quelle negative in un sub-

system, viene complicato sfavorevolmente lo stesso sub-system o

l’intera technique.

- contraddizioni fisiche: un dato sub-system dovrebbe avere una proprietà A

per eseguire un’altra funzione necessaria e una proprietà non-A o anti-A

per soddisfare le condizioni di un problema. Una contraddizione fisica

implica la richiesta contraddittoria di una condizione fisica allo stesso

elemento o operazione di un sistema. Questi tipi di contraddizioni

emergono se:

• aumentando le funzioni utili in un sistema, aumentano anche le

funzioni dannose;

• riducendo le funzioni dannose, si riducono anche quelle utili.

Secondo Altshuller [ALTS86], una “situazione inventiva” è solitamente inerente ad

alcuni gruppi di contraddizioni fisiche e tecniche. Scegliere una contraddizione

presente in un gruppo significa passare da una “situazione inventiva” all’inizio

della soluzione di un problema. Solitamente, la giusta formulazione di una

contraddizione fisica permette di capire il nucleo del problema.

In generale, le contraddizioni possono essere suddivise in tre grandi gruppi:

- naturali

- sociali

- ingegneristiche

Le contraddizioni naturali sono divise a loro volta in due gruppi:

- contraddizioni fondamentali: le leggi della natura limitano le possibile

soluzioni di un problema;


20

- contraddizioni cosmologiche: restrizioni causate dalle “condizioni” della

Terra.

Le contraddizioni sociali si dividono in tre gruppi (individuali, manageriali e

culturali) e si riferiscono ai principali freni all’innovazione ai vari livelli sociali.

1.3.2. La struttura di un problema A causa della diversità dei TS e dei TP, differenti problemi possono emergere

all’interno di ogni technique. Inizialmente la struttura dei technical system e dei

technological problem non rivela praticamente niente circa il modo per risolvere

un problema o i requisiti per la soluzione; semplicemente descrive lo status quo

della technique. Quando emergono dei conflitti tra funzioni, essi possono essere

presentati attraverso contraddizioni fisiche e tecniche. La rappresentazione delle

contraddizioni e la costruzione gerarchica di una technique ci permettono di

comprendere la struttura di un problema. In generale possono essere distinte

alcune tipologie di problemi:

- point: i problemi point hanno contraddizioni fisiche all’interno di un singolo

sub-system oppure non ne hanno alcuna (figura 1.2.). I problemi point,

caratterizzati da una contraddizione fisica sono solitamente nascosti e spesso alla

base di altri problemi; essi vengono solitamente alla luce grazie alla

semplificazione di un problema complesso o attraverso un’analisi attenta

dell’insieme dei problemi presenti in una technique;

Figura 1.2. Problema point

POINT

UFn HFn

Subsystem N


21

- pair: i problemi pair sono caratterizzati dalla presenza di una singola

contraddizione tecnica tra funzioni in due sub-systems (figura 1.3.);

appaiono spesso dopo la semplificazione della struttura di un problema

complicato in un set di contraddizioni tecniche indipendenti;

Figura 1.3. Problema Pair

- linear: presentano una sequenza di contraddizioni tecniche e fisiche tra

loro collegate e appartenenti a due o più sub-system (figura 1.4.);

Figura 1.4. Problema linear

- network: i problemi network presentano un “circolo” di molte

contraddizioni tra loro dipendenti (spesso chiamate matematiche). Essi

compaiono quando i sub-systems dipendono l’uno dall’altro;

Subsystem N+1 UFn+1

Subsystem N

UFn

Subsystem N-1 UFn-1

LINEAR PROBLEM

Subsystem N UFn

HFk

Subsystem k

PAIR


22

- triangle: i problemi triangle, il tipo più semplice di problema network,

hanno tre contraddizioni ingegneristiche dipendenti (figura 1.5.);

Figura 1.5. Problema triangle

- star: i problemi star sono caratterizzati da una serie di contraddizioni

tecniche o matematiche con in comune solitamente una contraddizione

fisica (figura 1.6.); compaiono quando una caratteristica o un sub-system

migliora, ma allo stesso tempo, altri peggiorano.

Figura 1.6. Problema star

Subsystem N+1 UFn+1

Subsystem N

UFn

Subsystem N-1 UFn-1

Subsystem M HFm

NETWORK PROBLEM

Subsystem N

UFn

HFm Subsystem M

HFp

Subsystem P

HFk

Subsystem K

UFl Subsystem L

STAR PROBLEM


23

Al di là di queste generiche strutture, esistono anche strutture molto più

complesse. Tali problemi non possono essere risolti così come sono, ma devono

essere ridotti ad una o più strutture generiche, attraverso la riformulazione del

problema in modo da distinguere sub-systems, funzioni, risorse e per organizzare

in modo organico tutte le informazioni relative ad una particolare situazione.

1.3.3. La risoluzione delle contraddizioni tecniche L’analisi dei brevetti ha mostrato che un limitato numero di regole empiriche

generiche e di metodi euristici sono stati utilizzati in molte invenzioni e

applicazioni per migliorare i parametri di un sistema. Ogni metodo solitamente

non è limitato ad una singola regola scientifica, ma include varie leggi della fisica,

della chimica o dell’ingegneria. La maggior parte delle euristiche riguardanti le

contraddizioni tecniche sono state identificate da G. S. Altshuller tra la fine degli

anni ’40 e l’inizio degli anni ’70 [ALTS88], ma sono ancora utilizzate oggi per

molti problemi. Altshuller estrapolò dall’analisi di 40 mila brevetti i 39 parametri

ingegneristici (Engineering Parameters )e i 40 principi inventivi (Inventive

Principles).

I parametri ingegneristici possono essere suddivisi in tre macroaree:

1. parametri fisici e geometrici comuni: peso (parametri

numero 1 e 2); lunghezza (3,4); superficie (5,6); volume

(7,8); velocità (9); forza (10); tensione o pressione (11);

forma (12); temperatura (17); luminosità (18); potenza (21).

In questo gruppo possono essere considerati anche altri

parametri, come stabilità del sub-system (13), durata

dell’azione (16) e quantità di sostanza (26);

2. parametri negativi indipendenti dalla technique: durata

dell’azione (15,16); energia impiegata dal sub-system

(19,20); perdita di energia (22); perdita di materia (23);

perdita di informazioni (24); perdita di tempo (25); quantità

di materia (26); fattori negativi che agiscono sul sub-system

(30) che segnalano la suscettibilità di questo verso agenti


24

dannosi generati all’esterno; fattori parzialmente negativi

(31) che rappresentano l’effetto nocivo del sub-system

all’interno del sistema. Si potrebbero inserire in questo

gruppo anche i parametri resistenza (14), complessità (36) e

complessità dei controlli (37);

3. parametri positivi indipendenti dalla technique: stabilità del

sub-system (13); resistenza (14); affidabilità (27);

accuratezza di misurazione (28); accuratezza di produzione

(29); semplicità di realizzazione (32); convenienza d’uso

(33); riparabilità (34); adattabilità (35); complessità (36);

complessità dei controlli (37); livello di automazione (38);

produttività (39).

Qui di seguito verranno elencati i 40 principi inventivi:

1. Segmentation (Fragmentation): dividere un oggetto in parti

indipendenti; rendere un oggetto modulare; aumentare il

grado di “segmentazione”.

2. Rimoval/Extraction: separare o isolare la parte che

interferisce in un oggetto oppure slegare la sola parte o

proprietà necessaria.

3. Local quality: cambiare la struttura di un oggetto da

uniforme/omogenea a non uniforme, rendere ogni parte

dell’oggetto nelle condizioni migliori per la sua operatività,

fare in modo che ogni parte di un oggetto esegua una

diversa funzione utile.

4. Asymmetry: cambiare la forma di un oggetto da simmetrica

ad asimmetrica e se un oggetto è già asimmetrico

aumentare il suo grado d’asimmetria.

5. Merging: unire oggetti simili per svolgere operazioni in

parallelo.


25

6. Universality: fare in modo che un oggetto svolga più

funzioni; eliminare la necessità di utilizzare alcune parti.

7. Nested structures: posizionare un oggetto all’interno di un

altro, anche in modo non permanente.

8. Anti-weight: contrapporsi al peso di un oggetto unendolo ad

un altro che fornisce una spinta verso l’alto oppure

compensare il peso di un oggetto tramite interazioni con

l’ambiente;

9. Preliminary anti-action (counter-action): svolgere azioni

aggiuntive per contrastare gli effetti negativi delle azioni

che saranno eseguite dall’oggetto nel suo funzionamento.

10. Preliminary Action: realizzare un cambiamento sull’oggetto

prima che sia necessario.

11. Beforehand cushioning (cushion in advance): prepararsi

all’emergenza per compensare in anticipo la bassa

affidabilità di un oggetto.

12. Equipotentiality: limitare le variazioni di posizione in un

campo potenziale;

13. Reverse: invertire le azioni usate per risolvere un problema;

rendere fisse le parti mobili e viceversa; rovesciare

l’oggetto o il processo.

14. Spheroidality - curved: invece di usare parti o superfici o

forme rettilinee usare curve, rulli, sfere o spirali, passare da

movimenti lineari a rotatori e utilizzare la forza centrifuga.

15. Dynamism: essere in grado di modificare un oggetto o

l’ambiente esterno per trovare le condizioni di operatività

ottimale; dividere un oggetto in parti con moto relativo;

trasformare un oggetto rigido in uno flessibile.

16. Partial, satiated, or excessive actions: se è difficile

raggiungere una soluzione perfetta utilizzando un metodo,

il problema potrebbe essere molto più semplice da risolvere

usando lo stesso metodo in misura maggiore o minore.


26

17. Another dimension: passare da un moto monodimensionale

ad uno pluridimensionale per superare ostacoli che

impediscono il movimento; variare l'orientamento di un

oggetto nello spazio senza spostarlo; utilizzare un altro lato

di una data area.

18. Mechanical vibration: far oscillare o mettere in vibrazione

un oggetto; se l’oscillazione è già presente incrementarne la

frequenza o raggiungere quella di risonanza; utilizzare

vibratori piezoelettrici al posto di quelli meccanici o

applicare oscillazioni combinate ad ultrasuoni ed

elettromeccaniche.

19. Periodic action: anziché azioni continue usare azioni

periodiche o pulsanti e se già lo sono cambiare la loro

frequenza o ampiezza.

20. Continuity of useful action (uninterrupted useful effect):

fare in modo che tutte le parti di un oggetto svolgano

funzioni utili; eliminare le pause tra le azioni utili;

21. Skipping (Rushing through): eseguire un processo dannoso

ad alta velocità.

22. Convert harm into benefit: utilizzare i fattori negativi per

ottenere effetti positivi; eliminare la principale azione

sfavorevole aggiungendo un’altra azione sfavorevole che la

neutralizzi.

23. Feedback: introdurre feedback per migliorare un’azione.

24. Intermediary: usare processi intermedi; unire

temporaneamente un oggetto con un altro, in modo che

possa essere facilmente rimosso.

25. Self-service and self-organization: fare in modo che un

oggetto provveda a sé stesso sviluppando funzioni ausiliarie

utili; l’oggetto deve essere in grado di svolgere operazioni

supplementari; utilizzare risorse di scarto (energia,

materia).


27

26. Copying: anziché usare oggetti fragili, costosi e non

disponibili, usarne delle copie più semplici e meno costose;

sostituire un oggetto o un processo con copie ottiche; se

queste ultime sono già utilizzate, passare a copie infrarosse

o ultraviolette.

27. Inexpensive short-lived object: sostituire un oggetto costoso

con più oggetti economici.

28. Mechanics substitution: sostituire mezzi meccanici con

sensori; usare campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici

per interagire con gli oggetti; passare da campi statici a

campi dinamici ed utilizzare campi energetici con particelle

attivate dai campi stessi.

29. Pneumatics and hydraulics: utilizzare parti liquide o

gassose di un oggetto invece che parti solide; sfruttare la

spinta di Archimede per ridurre il peso di un oggetto; usare

la pressione atmosferica o il vuoto.

30. Flexible shells and thin films: utilizzare coperture flessibili

al posto di strutture tridimensionali; isolare l’oggetto

dall’esterno usando film sottili.

31. Porous materials and membranes: rendere un oggetto

poroso o aggiungere elementi porosi; se un oggetto è già

poroso, utilizzare le cavità per introdurre sostanze utili.

32. Color changes: cambiare il colore di un oggetto e/o la sua

trasparenza; utilizzare colori aggiuntivi in modo tale da

rendere visibile un oggetto o un processo difficile da

osservare.

33. Homogeneity: fare in modo che un oggetto interagisca con

altri dello stesso materiale.

34. Discarding and recovering: eliminare un oggetto o una sua

parte che ha già svolto la funzione richiesta; sostituire senza

fermi macchina le parti di consumo.


28

35. Parameters and properties changes: cambiare lo stato

fisico di un oggetto, la sua concentrazione e consistenza,

cambiare il suo grado di flessibilità, la sua temperatura o

altre caratteristiche.

36. Phase transitions: utilizzare i fenomeni che avvengono

durante le transizioni di fase (cambiamenti di volume,

perdite/assorbimento di calore).

37. Thermal expansion: sfruttare l’espansione o la contrazione

termica dei materiali.

38. Strong oxidants: sostituire l’aria comune con aria arricchita

di ossigeno oppure con ossigeno puro.

39. Inert atmosphere: sostituire l’aria con gas inerti; aggiungere

parti neutrali o inerti ad un oggetto.

40. Composite materials: passare da materiali uniformi ad altri

compositi.

La matrice per risolvere le contraddizioni tecniche

Come abbiamo già visto, una contraddizione tecnica si verifica quando

migliorando una caratteristica (o sub-system A) un’altra B peggiora e così il

contrario: se B migliora, allora A peggiora. Siccome A e B sono diversi, la

contraddizione tecnica può essere ricondotta ad un problema pair; in altre parole,

almeno due contraddizioni tecniche possono essere formulate per ogni singolo

problema tecnico. Per alcuni problemi sono valide ambedue le contraddizioni, in

quanto entrambi i parametri necessitano di un miglioramento, ed è difficile

decidere quale dei due conviene sviluppare. Fortunatamente TRIZ permette di

risolvere entrambe le contraddizioni. La matrice per rimuovere le contraddizioni

ricorrenti, la Contradiction Matrix (figura 1.7.) è il primo strumento originale

TRIZ proposto da Altshuller per i sistemi tecnici generali in conflitto tra loro

(contraddizioni tecniche o fisiche).

La matrice delle contraddizioni presenta sulle righe i Parametri Ingengneristici

che devono essere migliorati e sulle colonne quelli che contestualmente

peggiorano.


29

La cella d’intersezione tra una riga ed una colonna riporta il numero

corrispondente ai principi inventivi adatti alla risoluzione della contraddizione in

studio, scritti in ordine decrescente di frequenza d’utilizzo. Le celle diagonali

indicano dove può verificarsi una contraddizione fisica (per esempio la forza deve

essere grande e piccola). Alcune celle (non diagonali) sono vuote in quanto non

sono stati trovati brevetti che illustrassero la soluzione di quella particolare

contraddizione o perché la contraddizione non è statisticamente rilevante nei

moderni TP o TS.

Figura 1.7. Matrice delle contraddizioni

Per utilizzare al meglio la matrice delle contraddizioni è necessario ricorrere al

seguente algoritmo:

1. Definire il nome della technique;


30

2. definire la funzione principale della technique (formulare

l’obiettivo della technique);

3. elencare i principali sottosistemi e le proprie funzioni primarie e

secondarie;

4. descrivere le operazioni del sistema;

5. determinare le caratteristiche che dovrebbero essere migliorate e

quelle che dovrebbero esser eliminate;

6. riformulare le caratteristiche trovate in termini dei parametri

ingegneristici;

7. formulare le contraddizioni tecniche evidenziando quale parametro

verrebbe migliorato e quali caratteristiche verrebbero peggiorate;

8. formulare la contraddizione tecnica dichiarando se migliorando un

parametro negativo se ne peggiora uno positivo;

9. trovare le celle della matrice che corrispondono alle due

contraddizioni tecniche, trovate nel passo 7 e 8;

10. cercare la soluzione del conflitto dei due parametri utilizzando la

matrice;

11. applicare i Principi così individuati al proprio problema ;

12. trovare, valutare e implementare soluzioni concettuali per il

proprio problema.

1.3.4. La risoluzione delle contraddizioni fisiche Ogni contraddizione fisica corrisponde ad una situazione in cui requisiti opposti

sono applicati allo stesso sub-system A. Essa rappresenta il point problem nel

cosiddetto key sub-system. Una contraddizione fisica (point) può quindi essere

definita anche nel modo seguente:

Il key sub-system dovrebbe avere (un parametro positivo) per (la prima richiesta)

e il key sub-system non dovrebbe avere (un parametro negativo) per (la seconda

richiesta).


31

Questa generica definizione include molti tipi di contraddizioni fisiche; in

particolare verranno riportate tre classificazioni:

A. S. D. Savransky3 costruì le seguenti varianti nel 1982 [SAVR00]:

1. Il key sub-system (o il suo parametro) A deve esistere e A non deve

esistere.

2. A deve avere la caratteristica B e la caratteristica –B (la

caratteristica opposta); A deve essere in uno stato di fase C e in un

altro stato C’.

3. A deve esistere in un periodo di tempo D e non esistere in un

periodo di tempo E; A deve essere costante e A deve cambiare nel

tempo.

B. V. N. Glazunov sostenne nel 1990 che un insieme di sub-systems con due

parametri diversi per la caratteristica opposta consiste nei seguenti

elementi [GLAZ90]:

1. Un parametro di un key sub-system ha un valore distribuito nel

tempo e nello spazio.

2. Due sub-systems correlati nel tempo e nello spazio hanno due

valori diversi degli stessi parametri negli stessi e/o in diversi

elementi spaziali o nello stesso e/o differente tempo.

3. Un key sub-system ha lo stesso parametro di uno dei suoi elementi

o di un altro sub-system del sistema o dell’intero sistema.

C. J. Terninko con altri collaboratori mostrò nel 1998 che le contraddizioni

fisiche possono essere separate in tre gruppi in termini di funzioni utili e

dannose nel modo seguente [TERN98]:

3 Savransky, S. D., professore alla New York City University, fondatore del Centro di Ricerca alla Novgorod State University e al “The TRIZ Experts”, società internazionale con sede in California.


32

1. Svolgere la funzione chiave è necessario per realizzare le funzioni

utili e non svolgere tale funzione è necessario per evitare le

funzioni dannose.

2. La caratteristica di un key sub-system deve avere un valore (grande,

infinito) per realizzare una funzione utile e deve avere il valore

opposto (piccolo, zero) per evitare le funzioni dannose o per

svolgere un’altra funzione utile.

3. Un key sub-system deve essere presente per svolgere una funzione

positiva e deve essere assente per evitare una funzione dannosa o

per svolgere un’altra funzione positiva.

Per la soluzione delle contraddizioni fisiche Altshuller propose negli anni ’70 11

metodi, che furono rivisti e ampliati negli anni seguenti da altri studiosi, tra i quali

principalmente N. Glauzonov, che alla fine degli anni ’80 suggerì 14 approcci

[GLAZ90].

Tuttavia il TRIZ moderno cerca di eliminare le contraddizioni fisiche nel key sub-

system attraverso la tecnica di separazione dei requisiti reciprocamente esclusivi

nello spazio, nel tempo, sotto condizione e tra parti e assieme. Analizziamo una

per una queste quattro euristiche:

- separazione nello spazio: è possibile quando esiste un’esigenza in un

luogo, ma non in un altro. Per applicare questo metodo bisogna rispondere

ad una domanda: esiste la necessità che questo parametro sia positivo o

negativo ovunque o esiste un luogo in cui ciò non è necessario? Se esiste

un luogo di questo tipo allora è possibile separare le due opposte richieste

(ad esempio un sottomarino trascina il sonar molto dietro di sé per evitare

interferenze causate dal rumore prodotto dal sottomarino stesso);

- separazione nel tempo: è possibile quando esiste un’esigenza in un

periodo, ma è assente in un altro intervallo di tempo. Per applicare tale

metodo bisogna rispondere a questa domanda: il parametro in oggetto deve

essere sempre positivo o negativo o esiste un intervallo di tempo in cui

non è necessario che lo sia? Se questo intervallo esiste, allora è possibile


33

separare le richieste in contraddizione (per esempio le ali di un aereo

possono essere più lunghe durante il decollo per poi ruotare all’indietro

per aumentare la velocità; la geometria delle ali è quindi dipendente dal

tempo);

- separazione sotto condizione: è possibile nel caso in cui un’esigenza esiste

sotto una certa condizione ed è assente sotto un’altra (per esempio quando

si utilizza un setaccio da cucina per una determinata sostanza le condizioni

da considerare sono la dimensione e la flessibilità della sostanza);

- separazione tra parti ed assieme: realizzabile se esiste un’esigenza al

livello del key sub-system, ma non esiste ad un livello superiore o inferiore

(per esempio la catena di una bicicletta è rigida nel microsistema –singolo

anello- e flessibile nel macrosistema –più anelli collegati-).

1.4. L’idealità [SAVR00]

Il concetto di idealità ha le sue radici nella filosofia4, ma è diventato molto

comune anche nel campo delle scienze naturali. L’idealità può essere definita

come l’atto mentale di creazione di un oggetto astratto che non può esistere nella

realtà e che non può essere ottenuto attraverso un esperimento. Gli oggetti ideali

(come possono essere un oggetto o un punto in geometria o un gas ideale in fisica)

giocano un ruolo importante nell’analisi degli oggetti reali. Quindi, l’idealità non

è altro che un’astrazione della realtà utile per lo studio di vari fenomeni; essa

rappresenta però anche un potente strumento per l’analisi e per la soluzione di

problemi utilizzato dal metodo TRIZ e sviluppato da studiosi quali B. I.

Goldovsky, G. S. Altshuller, V. V. Mitrovanov, B. L. Zlotin, A. V. Zusman, G. I.

Ivanov, S. I. Grigoriev.

L’idealità in TRIZ riguarda diversi concetti sia teorici che pratici, come sistemi,

processi, metodi, risorse, sostanze, dispositivi; essa è stata quindi descritta nel

modo seguente [ALTS89]:

4 Immanuel Kant discusse l’idealità dello spazio e del tempo in “Prolegomena to Any Future Metaphysics” (1783)


34

- la macchina ideale che non ha massa e volume, ma svolge il lavoro

richiesto;

- il metodo ideale che non consuma energia o tempo ma ottiene l’effetto

necessario auto-regolandosi;

- il processo ideale che rappresenta solo il risultato del processo senza il

processo in sé;

- la sostanza ideale che in realtà non è una sostanza (vuoto), ma che svolge

la sua funzione;

- la technique ideale che non occupa spazio, non ha peso, non richiede

manutenzione, che produce beneficio e nessun danno e “si fa da sola”

senza energia aggiunta, meccanismi, costi e materie prime.

Una technique che aspira a raggiungere l’idealità ha le seguenti caratteristiche:

- le funzioni primarie e secondarie agiscono quando e dove è necessario, in

ogni luogo e in qualsiasi momento;

- la technique svolge solo le funzioni necessarie (solo la funzione primaria e

le funzioni utili secondarie);

- la technique è costituita solo da ciò che è necessario (per esempio solo da

quei sottosistemi e interazioni che permettono di svolgere la funzione

primaria e le funzioni utili secondarie);

- la technique non ha funzioni neutrali e dannose.

La technique ideale è il risultato finale che tuttavia non può essere raggiunto

perché non esiste un sistema o un processo in grado di svolgere funzioni utili

senza funzioni dannose o neutrali (per esempio la dissipazione di energia).

V. V. Mitrofanov sostenne che la technique ideale rappresenta il limite di una

technique reale che possiede la miglior combinazione di parametri e il numero

ottimale di funzioni. Il grado di Idealità è la “differenza” tra la technique reale e

quella ideale nel numero di funzioni e/o nei valori dei parametri.

La technique, anche quella ideale, non rappresenta l’obiettivo da raggiungere; essa

è necessaria solamente per eseguire funzioni utili all’uomo o ad altri sistemi.


35

Diverse technique possono essere in grado di svolgere la stessa funzione; infatti,

si può affermare che una technique rappresenta una “tassa” per la realizzazione di

una funzione richiesta, in quanto è caratterizzata sempre da alcuni effetti negativi.

L’idealità può essere espressa come5:

IDEALITY = ∑UF/∑HF

dove ∑UF è la somma di tutte le funzioni utili e ∑HF è la somma di tutte le

funzioni dannose.

Cambiamenti nel sistema che conducono ad un incremento del numeratore ed ad

una diminuzione del valore del denominatore, spingono il sistema verso l’idealità.

Ciò può avvenire nei seguenti casi:

- il numeratore cresce ad una velocità maggiore rispetto al denominatore

(dUF/dt > dHF/dt > 0);

- si collegano diversi sottosistemi che svolgono molte funzioni in un singolo

sistema in modo da far diminuire il valore del denominatore (dUF/dt > 0,

dHF/dt < 0);

- si rimuovono le funzioni non necessarie in modo da ridurre il valore del

denominatore (dUF/df = 0, dHF/df < 0);

- viene aumentato il valore del numeratore aggiungendo funzioni o

migliorando la performance delle principali funzioni (dUF/df >0, dHF/df

= 0).

Il concetto di Idealità può essere quindi riformulato nel seguente modo: alcuni

sottosistemi rimuovono gli effetti negativi (non necessari e superflui) da sé,

mentre altri sottosistemi aumentano la loro capacità di svolgere funzioni utili.

Spesso risulta utile suddividere gli effetti dannosi in due gruppi: costi e danni. I

costi includono quelli delle materie prime, quelli relativi allo spazio occupato,

quelli dell’energia consumata. I danni includono tutti i tipi di spreco e di

inquinamento. 5 Questa equazione è nota in economia come “rapporto benefici-costi” e in management come “efficacia”


36

Quindi l’Idealità può essere riscritta come:

IDEALITA’ = ∑ Benefici / (∑ Costi + ∑ Danni)

Un altro concetto importante nell’ambito dell’Idealità, è quello dell’ Ideal Final

Result (IFR) [ALTS56], che rappresenta la soluzione migliore di un problema, date

certe condizioni. Gli obiettivi dell’IFR sono:

- eliminare le iterazioni (risolvere il problema al primo tentativo);

- pensare a come raggiungere l’IFR con il minimo sforzo, senza effettuare

grossi cambiamenti nella technique;

- stabilire le risorse della technique, dell’ambiente e del super-system;

- abbozzare una possibile implementazione della situazione dopo che il

problema è stato risolto;

- riconoscere meglio i vincoli del problema.

È logico per un ingegnere avvicinarsi ad un problema utilizzando le proprie

conoscenze ed esperienze per cercare di migliorare un sottosistema; tuttavia tale

metodo (definito “diretto”) risulta spesso lento e costoso. Per questo motivo l’IFR

fornisce la possibilità di applicare il cosiddetto metodo “inverso” al processo di

problem-solving.

Il metodo inverso funziona in modo esattamente opposto rispetto al diretto,

ovvero il problema viene affrontato dal fondo, cioè dall’obiettivo che si vuole

raggiungere. Per far ciò è utile che il problema abbia una soluzione ben

determinata; in tal modo il numero delle diverse sequenze di passi da eseguire per

raggiungere l’obiettivo è minore rispetto ad un approccio diretto perché, nota la

soluzione, è fin dall’inizio possibile scartare alcuni metodi che altrimenti

andrebbero considerati [WICK74].

Per molti problemi tecnici la soluzione può essere raggiunta se si parte da

differenti technique e dai loro sottosistemi. In questo caso se si utilizza il metodo

diretto, colui che deve risolvere il problema deve organizzare al meglio tutti i


37

sistemi e sottosistemi, in quanto non sa a priori quale è la scelta migliore;

utilizzando l’approccio inverso è quindi possibile risparmiare costi e tempi.

Invece, nei problemi dove l’IFR non è chiara o non è completamente specificata

ed effettivamente vi è la presenza di più possibili risultati, i vantaggi determinati

dall’utilizzo dell’approccio inverso diminuiscono notevolmente e la scelta del

metodo diretto risulta più adatta.

1.4.1. Le risorse Le risorse giocano un ruolo fondamentale nei problemi, la cui soluzione è molto

vicina all’Ideal Final Result. Il concetto di risorse nei sistemi tecnici è stato

discusso da diversi studiosi, quali Lev Kh. Pevzner [PEVZ92], S. V.

Vishnepolaskaya, Z. Royzen, R. H. Sharipov [SKLO95].

Come abbiamo già visto, tutte le technique fanno parte di un super-system e della

natura; esistono nello spazio e nel tempo, comprendono e utilizzano sostanze

(substances) e campi (fields), e svolgono funzioni. Le risorse possono essere

suddivise nel modo seguente:

- risorse naturali o ambientali: ogni materiale o campo che esiste in natura

(per esempio i pannelli solari sfruttano una risorsa energetica naturale);

- risorse temporali: gli intervalli di tempo prima dell’inizio, dopo la fine e

tra i cicli di un processo tecnologico che è parzialmente o completamente

inutilizzato (per esempio cucinare simultaneamente diversi cibi per il

pranzo);

- risorse spaziali: posizione, locazione, l’ordine dei sottosistemi, la stessa

technique e il supersystem (distanza tra i sottosistemi, locazione dei

sosttosistemi, simmetria e asimmetria);

- risorse del sistema: le risorse presenti nel sistema, quelle che si ottengono

dal cambiamento delle connessioni tra i sottosistemi e unendo o

dall’unione di più sottosistemi in un nuovo super-system (per esempio uno

scanner e una stampante possono essere utilizzati come una macchina

fotocopiatrice);


38

- risorse delle sostanze: ogni materiale che compone la technique e il suo

ambiente;

- risorse energetiche e di campo6: ogni campo o flusso di energia presenti o

prodotti da una technique (per esempio la differenza di potenziale tra la

ionosfera e la superficie terrestre produce un campo elettrico di circa 100

V/m che può essere utilizzato per controllare gli aerei che volano a bassa

quota);

- risorse informative: ogni segnale che esiste o che viene prodotto in una

technique;

- risorse funzionali: la capacità di un sistema di svolgere funzioni ausiliarie.

1.5. L’analisi funzionale [KOVA]

1.5.1. Introduzione Tutti i fenomeni e tutte le azioni possono essere espresse come funzioni. Sistemi e

processi esistono per soddisfare funzioni richieste dall’utilizzatore. Il compito dei

progettisti è quello di creare prodotti affidabili, ad un costo che rappresenti un

valore aggiunto per il cliente. Il valore aggiunto è calcolato come il rapporto tra

benefici e i costi che includono quelli delle materie prime, quelli del lavoro, del

trasporto e del processo di produzione. Nell’ambito del business, avere successo

significa aumentare il valore aggiunto offerto ai clienti; esistono due modi per

raggiungere tale obiettivo: aumentare il numero e l’affidabilità delle funzioni e

diminuire il numero delle parti o il costo delle singole parti. L’analisi funzionale e

il “trimming” sono utilizzati dai progettisti per accrescere il valore aggiunto.

Per ogni dato sistema o processo, molte funzioni sono necessarie; un prodotto o

processo possono essere descritti in termini di parti o in termini di funzioni. Il

vecchio detto “la forma segue la funzione” significa che ogni forma (sistema o

processo) è una espressione concreta di una o più funzioni. Per esempio

un’automobile è una forma che soddisfa la funzione “trasportare le persone”. Una

6 Energia e campo sono spesso considerati uguali in TRIZ


39

descrizione funzionale completa è costituita da tre parti: un soggetto, un verbo e

un oggetto. Per l’automobile:

AUTOMOBILE TRASPORTA PERSONE

(soggetto) (Verbo) (oggetto)

L’automobile (sistema) include sottosistemi come il motore, la trasmissione, lo

sterzo, i freni, la radio, l’airbag e così via. Questi e altri sottosistemi possono

essere rappresentati sottoforma di un diagramma ad albero chiamato “System

Parts Diagram”. Un altro tipo di diagramma ad albero è il “Functional Tree

Diagram” che viene utilizzato per tutte le funzioni che sistemi e sottosistemi

svolgono. La funzione primaria è il trasporto, ma esistono anche altre funzioni

ausiliarie quali l’intrattenimento (fornito dalla radio) o l’estetica. Questi due tipi di

diagrammi ad albero forniscono una rappresentazione chiara del sistema.

Ogni azione in un sistema è una funzione; esistono quindi numerosi esempi di

rappresentazione funzionale. Per esempio, per quanto riguarda il processo di

pulizia dei denti:

SPAZZOLINO PULISCE DENTI

(Soggetto) (verbo) (oggetto)

Alcuni studiosi sostengono però che l’analisi precedente non è abbastanza

specifica, e la seguente è molto più vicina alla verità:

ESTREMITA’ DELLE SETOLE PULISCONO SUPERFICIE DEI DENTI

(soggetto) (verbo) (oggetto)

L’esempio sopra riportato mostra quanto sia importante nella rappresentazione

funzionale l’utilizzo delle parole. Un progettista che intendesse migliorare il

metodo di spazzolare i denti, potrebbe correre il rischio di limitare il suo scopo

investigativo al solo mondo degli spazzolini, trascurando completamente altri

metodi come l’utilizzo del getto d’acqua o degli ultrasuoni. Tale fenomeno, cioè


40

quello di rimanere legati al modo tradizionale di pensare viene chiamato, come

abbiamo già visto, inerzia psicologica. L’inerzia psicologica rappresenta la

principale barriera per il raggiungimento di un alto livello di creatività.

L’analisi funzionale è utilizzata principalmente da alcuni esperti TRIZ con lo

scopo di porre le basi per l’utilizzo dell’analisi Su-Field (discussa nel paragrafo

successivo) o per iniziare l’attività di problem-solving.

1.5.2. Il Functional Tree Diagram Il functional tree diagram permette di decomporre un prodotto o un processo nelle

sue parti. Ciò significa che la funzione principale viene scomposta in

sottofunzioni, le quali a loro volta vengono scomposte in altre sottofunzioni e così

via; procedendo in questo modo l’intero diagramma ad albero viene generato.

Il functional tree diagram è uno strumento molto utile per i progettisti, i problem

solvers, e gli utilizzatori del metodo TRIZ. Esso fornisce, infatti, un quadro chiaro

delle relazioni che esistono fra le varie funzioni.

1.5.3. Il System Parts Diagram Questo tipo di diagramma è utile da un punto di vista inventivo. Tutti i problemi

possono essere ridotti ad una interazione tra due oggetti, sistemi, sottosistemi o

parti. Nella costruzione di un parts diagram è necessario includere solo gli oggetti

pertinenti al problema.

Consideriamo un sistema di sicurezza airbag per il guidatore. La figura 1.8.

mostra un system parts diagram di un airbag di un’automobile.

GUIDATORE o PASSEGGERO

AUTOMOBILE OSTACOLO

TRASDUTTORE AIR BAG CONTENITORE AIRBAG

INIZIATORE

Figura 1.8. Esempio di system part diagram


41

Il super-system del sistema airbag è rappresentato dall’auto, per la quale il sistema

è progettato. Altri oggetti importanti sono l’operatore e l’ostacolo, cioè l’oggetto

contro cui si scontra l’auto (per esempio un’altra auto). Il sistema airbag è

costituito dall’airbag stesso, da un contenitore, da un iniziatore e da un trasduttore.

La funzione primaria del sistema è quella di proteggere l’operatore. Il contenitore,

che è situato all’interno del volante, ha la funzione di accogliere l’airbag prima

che entri in funzione. L’iniziatore fornisce il gas per gonfiare l’airbag e il

trasduttore/sensore riceve il segnale al momento dell’impatto e lo trasferisce

all’iniziatore. Tutti i componenti tranne il contenitore svolgono funzioni

importanti; infatti la funzione di contenere l’airbag è secondaria in quanto non è

strettamente necessaria affinché si realizzi la funzione primaria.

Il diagramma viene utilizzato come supporto per l’analisi e la comprensione del

problema. Inoltre è possibile creare, a partire dal system parts diagram, una

matrice funzionale che mostra le relazioni tra le parti (Tabella 1.1).

PARTI GUIDA

TORE

OSTACOLO AUTO TRASDUT

TORE

CONTE

NITORE

AIRBAG INIZIATORE

GUIDATORE guida impatta

IMPATTATORE colpisce

AUTO trasporta contiene contiene

TRASDUTTORE rileva mette in funz.

CONTENITORE contiene

AIRBAG protegge contiene

INIZIATORE gonfia

Tabella 1.1. Esempio di matrice funzionale

La matrice funzionale per il sistema airbag è costituita dalla lista delle parti del

sistema sulle colonne e sulle righe e dalle funzioni che legano ogni coppia. Le

parti situate sulle righe (colonna a sinistra) rappresentano i soggetti delle relazioni,

mentre le parti situate sulle colonne (riga in alto) rappresentano gli oggetti. Tutte

le funzioni, anche quelle dannose, devono essere prese in considerazione nella

costruzione di questa matrice.

Il compito del progettista è quello di migliorare o eliminare funzioni, di sostituire

completamente un oggetto oppure, semplicemente, di utilizzare la matrice per

analizzare le possibili soluzioni.


42

1.5.4. Il “Functional Line Diagram” e il “Trimming” In TRIZ, il trimming è il processo di semplificazione di un progetto attraverso

l’eliminazione di alcune parti.

Per iniziare tale processo è necessario considerare le funzioni e i costi delle

diverse parti che costituiscono il sistema. L’obiettivo del trimming è quello di

creare maggior valore aggiunto per gli utilizzatori. Ciò è possibile eliminando un

oggetto, che causa un costo maggiore, dal sistema; tuttavia è indispensabile tenere

sempre in considerazione la funzione che l’oggetto svolgeva all’interno del

sistema.

Applichiamo, per esempio questo approccio al sistema airbag, con l’obiettivo di

semplificarlo, riducendo i costi. Utilizziamo a questo punto il functional line

diagram, che oltre a rappresentare in modo chiaro le varie funzioni del sistema, ha

anche il vantaggio di favorire il processo di semplificazione.

Figura 1.9. Functional line diagram del sistema airbag

Il functional line diagram (Figura 1.9.) mostra tutte le funzioni relative ad un

sistema o a un sottosistema, attraverso le triadi soggetto, oggetto, verbo. La

costruzione di tale diagramma avviene a partire dalla funzione principale del

sistema (in questo caso “l’airbag protegge l’operatore”). Quando questa viene

individuata si cercano i componenti o gruppi che la mettono in atto. Da essi si


43

procede a ritroso identificando di volta in volta la funzione che viene svolta su

ciascuna parte del prodotto e quale altro componente svolge questa funzione.

Come si può vedere dalla figura due componenti devono sempre essere collegati

da una funzione, espressa sempre da un verbo ed eseguita dal soggetto che

modifica un parametro del secondo componente, l’oggetto.

Proviamo ora a semplificare il sistema airbag; per far ciò, come abbiamo visto è

necessario eliminare un componente. Un possibile candidato è il contenitore

(Figura 1.10.), in quanto non svolge una funzione primaria e la sua rimozione

permetterebbe di rendere più semplice la progettazione del volante. Tuttavia, a

questo punto, è fondamentale trovare un nuovo alloggiamento del contenitore.

Figura 1.10. Eliminazione dell’oggetto “contenitore”

Una nuova locazione potrebbe essere il guidatore stesso; potrebbe , infatti,

“vestire” l’airbag come se fosse una semplice giacca (Figura 1.11.).


44

Figura 1.11. Eliminazione dell’oggetto “contenitore”

Prima di accettare o rifiutare la soluzione è comunque indispensabile considerare i

possibili vantaggi e svantaggi. I possibili vantaggi sono che il sistema necessita

solo di piccole modifiche, che il costo è notevolmente minore, che il nuovo airbag

può essere utilizzato anche su auto che non sono predisposte per essere

equipaggiate con questo sistema e che può essere utilizzato da tutti i passeggeri,

anche quelli che si trovano sui sedili posteriori. Gli svantaggi sono, invece, che

alcune persone potrebbero non voler indossare o dimenticarsi di indossare il

nuovo airbag, che il nuovo sistema potrebbe rendere più difficoltosa la guida e che

alcune persone potrebbero essere preoccupate dall’idea di avere addosso un

oggetto esplosivo.

Una seconda possibile soluzione è quella di sostituire il sistema con un sistema

completamente nuovo che sia in grado di svolgere la stessa funzione dell’airbag.

In questo caso, ovviamente, non sarà più necessario il contenitore.

Infine, una terza possibilità è quella di considerare un oggetto che riesca a

svolgere la stessa funzione del contenitore. Questo potrebbe essere per esempio il

sedile (Figura 1.12.) oppure il pannello della portiera (soluzioni già considerate e

utilizzate dai progettisti di automobili).


45

Figura 1.12. Inserimento dell’oggetto sedile

Il trimming è una naturale conseguenza dell’evoluzione dei sistemi tecnici; come

vedremo nel capitolo relativo a tale argomento, esiste, infatti, una tendenza dei

sistemi a fondersi e a essere semplificati.


46

1.6. ANALISI SU-FIELDS [TERN98]

Un processo comune in campo scientifico e ingegneristico è quello di suddividere

un grosso problema in parti più piccole in modo da rendere più semplice l’analisi

e la soluzione.

Un modello grafico del minimo sistema operante è chiamato in TRIZ Substance-

Field, o Su-Field. La Su-Field Analysis è uno strumento per modellare le parti

principali di un sistema e per identificare il nucleo del problema; fu creato da G.

S. Altshuller [ALTS84] per ottenere una semplice e veloce descrizione dei

sottosistemi e delle loro interazioni.

Come ogni modello, quello Su-Field è caratterizzato da specifici termini,

convenzioni e simboli.

Il termine substance (S) è utilizzato in TRIZ con riferimento ad un oggetto

materiale di qualsiasi livello di complessità, dal singolo elemento (bullone, perno)

fino ad un sistema complesso (automobile, aeroplano), e comprende non solo i

materiali nei propri tipici stati fisici, ma anche in stati intermedi o compositi. Il

termine field (F) è utilizzato in TRIZ con un significato molto ampio ed include i

campi della fisica (elettromagnetismo, gravità, forze ed interazioni nucleari,…),

della chimica, dell’acustica e così via.

TRIZ Fields Simbolo Nome Esempi G Gravitazionale Gravità ME Meccanico Pressione, inerzia, forza centrifuga P Pneumatico Idrostatico, Idrodinamico H Idraulico Aerostatico, aerodinamico A Acustico Suono, ultrasuono T Termale Conduzione, espansione termica C Chimico Combustione, ossidazione, riduzione, elettrolisi E Elettrico elettrostatico, induttivo, capacitivo ME Magnetico Magnetostatico, ferromagnetico

O Ottico Raggi (infrarossi, ultravioletti), rifrazione, polarizzazione

R Radiazioni Onde elettromagnetiche non visibili B Biologico Fermentazione, disintegrazione N Nucleare Neutroni, elettroni, isotopi

Tabella 1.2. Elenco dei campi con simbolo ed esempio


47

Un generico campo che fornisce un qualche flusso di energia, di informazioni, di

forze o di interazioni per raggiungere un effetto, presuppone sempre la presenza di

una sostanza, che è una sua risorsa. Nella tabella 1.2. viene riportato un esempio

per ogni campo.

L’analisi Su-Field dei sub-systems appartenenti ad un technical system

comprende solitamente tre componenti: due sostanze e un campo (modello a

sinistra della Figura 1.13.); il tipo di sostanze (S1 e S2) dipende dall’applicazione.

Spesso S1 è un prodotto o una materia prima e S2 è uno strumento.

Nel caso invece dell’analisi di un technological process, più efficaci sono i

modelli che comprendono una sostanza e due campi (modello a destra della

Figura 1.13.); di questi ultimi, uno rappresenta l’input (F1) e l’altro l’output (F2).

Figura 1.13. Rappresentazione grafica Su-Field

Le sostanze e i campi vengono collegati attraverso delle frecce di diverso tipo a

seconda della relazione che intercorre tra gli elementi (Figura 1.14.).

Figura 1.14. Collegamenti utilizzati nell’analisi Su-Field

Le sostanze e i campi dannosi sono segnati con una tilde (~).

F

S1 S2

F1 F2

S

Application

Desired Effect

Insufficient Desired Effect

Harmful Effect

Trasformation of Model


48

Se l’organizzazione temporale è importante per una technique, vengono utilizzati i

simboli S(x,t) e F (x,t) nel modello.

Il modello a triangolo era già presente nei primi lavori del matematico Ouspensky

[OUSP49] e rappresenta la costruzione più piccola sia per la trigonometria sia per la

tecnologia.

Esistono quattro modelli di base:

1. sistema incompleto (richiede il completamento o un nuovo

sistema);

2. sistema completo efficace;

3. sistema incompleto inefficace (richiede un miglioramento per

renderlo efficace);

4. sistema completo dannoso (richiede l’eliminazione degli effetti

negativi).

Se uno dei tre elementi manca, l’analisi Su-Field indica dove il modello richiede

un completamento e suggerisce come raggiungere una soluzione inventiva. Se

invece sono presenti tutti e tre gli elementi, l’analisi Su-Field può suggerire il

modo per modificare il sistema migliorando la performance. Secondo TRIZ, un

sistema tecnico triangolare dovrebbe avere un suo insieme di regole che sono alla

base del problem solving. Queste regole e le 76 Soluzioni Standard permettono di

realizzare in modo veloce delle semplici strutture per l’analisi Su-Field.

Le due sostanze possono rappresentare gli interi sistemi, i sottosistemi, o i singoli

oggetti; essi possono essere classificati anche come strumenti o articoli. Un

modello completo è una triade di due sostanze e un campo.

Un problema innovativo è raffigurato come un triangolo per illustrare le relazioni

tra le due sostanze e il campo; sistemi complessi sono caratterizzati dalla presenza

di più triangoli connessi fra loro.

Ci sono quattro passi da seguire per costruire un modello Su-Field:

1. Identificare gli elementi.

Il campo agisce su entrambe le sostanze.


49

2. Costruire il modello.

Dopo aver completato i primi due passi, bisogna fermarsi a

valutare la completezza e l’efficacia del sistema; se mancano alcuni

elementi, è necessario cercare di individuarli.

3. Scegliere le soluzioni dalle 76 Standard.

4. Sviluppare un’idea per raggiungere la soluzione.

Durante i passi 3 e 4, vengono utilizzati strumenti basati sulla conoscenza. Il

diagramma a flusso, presentato nella figura 1.15., mostra come risolvere il

problema utilizzando lo strumento TRIZ in analisi. Si può notare come ci sia una

continua alternanza tra l’utilizzo di strumenti analitici e strumenti basati sulla

conoscenza.

Figura 1.15. Diagramma di flusso per il problem solving


50

1.6.1. Esempio di applicazione Applichiamo i quattro passi ai quattro modelli di base.

1. Identificare gli elementi

Il nostro compito è rompere una roccia

Funzione = rompere roccia

Roccia = S1

Al sistema manca lo strumento e la fonte di energia

Strumento = S2

Fonte energetica = F

2. Costruire il modello

Sistema incompleto: se c’è solo la roccia, essa non si romperà e quindi il

modello risulta incompleto (Modello a, Figura 16). Il modello rimane

incompleto anche se sono presenti la roccia e il martello (S2) (Modello b,

Figura 16) oppure la gravità (Field F) e la roccia (Modello c, Figura

1.16.).

Figura 1.16. Modelli incompleti


51

In modelli incompleti come questi, l’effetto desiderato non viene

raggiunto; solo il completamento del sistema può permettere la

realizzazione della funzione utile. Un sistema completo è formato per

esempio da un martello pneumatico che fornisce l’energia meccanica

necessaria per rompere la roccia. Quindi il Modello incompleto b è

completato grazie all’applicazione di un campo meccanico (FMe) dal

martello (S2) alla roccia (S1), come mostrato in figura 1.17. Una volta che

il sistema è stato completato, è possibile analizzare la performance; si

hanno 3 eventualità: un sistema completo efficace, un sistema completo

dannoso, un sistema completo inefficace.

Figura 1.17. Modello che incorpora degli elementi per svolgere la funzione desiderata

Sistema completo efficace: se il sistema fornisce l’effetto desiderato,

l’analisi è completa (Figura 1.18.).

Tuttavia ci sono due casi in cui il sistema non svolge la funzione

desiderata:

- sopraggiunge un effetto dannoso

- i risultati sono inadeguati

Figura 1.18. Un sistema completo che svolge la funzione desiderata


52

3. Scegliere la soluzione dall’insieme delle Soluzioni Standard

Sistema completo dannoso: delle 76 Soluzioni Standard, molte possono

essere applicate per eliminare gli effetti dannosi (Figura 1.19.). Esistono

due modi per applicare le soluzioni standard: introduzione di un’altra

sostanza (Figura 1.20.) o introduzione di un altro campo (figura 1.21.).

Figura 1.19. Un effetto dannoso.

Figura 1.20. Introduzione di un’altra sostanza

Figura 1.21. Introduzione di un altro campo


53

Sistema completo inefficace: le Soluzioni Standard possono essere

applicate anche per migliorare le performance nel caso in cui il sistema

fosse inefficace (Figura 1.22.). E’ possibile incrementare le performance

del sistema aggiungendo o cambiando gli elementi del modello; per

esempio, cambiando solo la sostanza (Figura 1.23.), cambiando la sostanza

e il campo (Figura 1.24.), aggiungendo un campo tra la roccia e il martello

(Figura 1.25.), aggiungendo una sostanza o una campo e una sostanza

(Figura 1.26.). Ognuna di queste soluzioni può condurre alla formazione di

molte nuove idee progettuali. Le 76 Soluzioni Standard propongono

solamente un cambiamento strutturale del modello. Il risolutore del

problema deve anche sviluppare un’idea per supportare il cambiamento

strutturale.

Figura 1.22. Applicazione di una soluzione standard per migliorare le performance inefficaci

Figura 1.23. Miglioramento delle performance grazie all’aggiunta o al cambiamento di elementi nel modello


54

Figura 1.24. Cambiamento del campo o della sostanza per ottenere un miglioramento della

performance

Figura 1.25. Migliorare le performance utilizzando un campo addizionale

Figura 1.26. Migliorare le performance aggiungendo una sostanza o un campo e una sostanza

4. Sviluppare un’idea per supportare la soluzione

I cambiamenti strutturali identificati nel passo 3 conducono la ricerca

verso mezzi per il supporto del cambiamento. Poiché i cambiamenti fatti

sono attuati solo a partire dalla forma originale del problema, vengono

presentate nuove direzioni per la ricerca della soluzione. Alcune di queste

direzioni non possono essere percorse, ma l’obiettivo principale del


55

modello è quello di creare delle idee globali. Altri strumenti TRIZ possono

essere utilizzati per supportare questa ricerca

Sistema completo dannoso: se l’effetto dannoso nel nostro esempio è

rappresentato dalle schegge di roccia, si potrebbe utilizzare una sostanza

aggiuntiva (S3), come un cappello metallico, per eliminarlo (Figura 1.20.).

Si potrebbe altrimenti aggiungere al modello un nuovo campo (Figura

1.21.). Per esempio se la roccia contenesse umidità, il congelamento (Fth)

potrebbe causare delle crepe, prodotte dall’espansione dell’umidità; si avrà

così la rottura della roccia, che sarà però graduale e il rilascio dei

frammenti sarà minimo. Questo risultato potrebbe anche essere considerato

un “super effetto”, in quanto riduce l’apporto meccanico necessario per

svolgere la funzione.

Sistema completo inefficace: la rottura della roccia potrebbe non essere

efficiente o efficace come voluto (Figura 1.22.). Una possibilità è quella di

cambiare la sostanza S2 con una sostanza S3 (Figura 1.23.); per esempio si

potrebbe sostituire la testa originale del martello con una testa fatta di

roccia. Se si intende invece cambiare il campo e la sostanza (Figura 1.24.),

si potrebbe utilizzare un campo termico in grado di scaldare (Fth) l’acqua

(S3) in modo da produrre vapore. Il rapido cambiamento di temperatura

potrebbe così rompere la roccia. Un’altra soluzione è quella di aggiungere

un campo (Figura 1.25.), per esempio chimico (Fch), per rendere la roccia

(S1) più fragile. Infine si potrebbe aggiungere un campo e una sostanza

(Figura 1.26.); introducendo, per esempio, uno scalpello tra il martello e la

roccia. In questo modo avremo un modello così composto: l’aria

compressa (FMe1) agirà sul martello (S2), che trasferirà l’energia allo

scalpello; il martello fornirà l’energia (FMe2) allo scalpello, che la trasferirà

a sua volta alla roccia (S1).

1.6.2. Le soluzioni standard L’analisi Su-Field, utilizzata per molti anni per la soluzione di problemi tecnici in

vari campi ingegneristici così come lo studio di brevetti ha permesso di ricavare

alcuni metodi standard utili per il problem solving. Altshuller propose 76


56

Standards suddivisi in 5 differenti classi e illustrò ogni Standard attraverso alcune

invenzioni [ALTS86] (Tabella 1.3.).

Tabella 1.3. Classi e Soluzioni Standard

Gli Standards hanno l’obiettivo di superare o aggirare le contraddizioni tecniche e

fisiche, sintetizzando e trasformando i sistemi in analisi; essi sono utilizzati in

quelle situazioni in cui un problema è caratterizzato da un’interazione indesiderata

tra due o più sottosistemi:

- missing: alcuni parametri del sottosistema devono essere cambiati, ma non

è chiaro come procedere;

- harmful: un sottosistema produce effetti indesiderati;

- excessive: l’azione di un sottosistema su un altro è troppo forte;

- insufficient: l’azione di un sottosistema su un altro è troppo debole.

L’utilizzo degli Standards richiede la completa conoscenza circa la costruzione e

l’identificazione degli elementi di un modello Su-Field, la conoscenza dei

fenomeni fisici e chimici e la capacità di sviluppare concetti che permettano di

supportare le soluzioni trovate attraverso l’analisi Su-Field. Per lavorare con gli

Standards è necessario trovare un giusto equilibrio tra approcci analitici e basati

sulla conoscenza.

CLASSES STANDARD SOLUTIONS

1. Improving the system with no or little change 13

2. Improving the system by changing the

system

23

3. System transitions 6

4. Detection and measurement 17

5. Strategies for simplification and improvement 17

Total: 76


57

1.7. Il metodo degli agenti [SAVR00]

A differenza di tutte le euristiche TRIZ, questa è la prima ad essere stata

sviluppata indipendentemente in diversi Paesi (Russia, Israele e Stati Uniti).

Il metodo degli agenti (AM) aiuta i risolutori a trovare soluzioni concettuali ai

problemi tecnici attraverso metodi diretto, inverso o ricerche bidirezionali.,

solitamente con un supporto grafico sotto forma di semplici abbozzi. Gli agenti

giocano il ruolo di “strumento universale ideale” per il compimento della funzione

principale del sistema. L’AM rappresenta un ponte tra i due estremi di TRIZ: la

corretta esposizione del problema (CSP) e l’Ideal Final Result (IFR); il metodo

offre un processo strutturato per l’identificazione dei passi critici che conducono

alla soluzione e quindi per colmare il gap esistente tra situazione esistente e

obiettivo finale.

La struttura del metodo degli agenti segue un processo gerarchico rappresentato

dai seguenti passi:

1. Formulazione precisa del CSP e/o dell’IFR. La principale domanda

da porsi è: cosa è il CSP e l’IFR?

2. Scegliere il punto di partenza tra CSP e IFR. La principale

domanda da porsi è: cosa è importante? Se non si sa rispondere,

utilizzare la ricerca bidirezionale.

3. Creare una soluzione grafica. La principale domanda è: a cosa

assomiglia una soluzione? Da notare che è possibile creare una

soluzione grafica a partire dal CSP, dall’IFR, o da entrambi.

4. La quarta fase è uno sviluppo della struttura logica per le azioni

degli agenti. La domanda da porsi è: cosa stanno facendo gli

agenti?

5. Preparare la lista logica delle proprietà dell’agente in relazione alle

azioni che erano state decise precedentemente. La domanda

principale è: quali proprieà deve avere l’agente?


58

6. Generazione della soluzione. La principale domanda da porsi in

questa fase è: come possono essere trasformati gli agenti in sistemi

tecnici o processi tecnologici.

L’AM aiuta a trovare la soluzione concettuale di un problema; i risolutori possono

quindi usare gli altri strumenti TRIZ per controllare la validità ingengneristica e/o

le conseguenze della soluzione. Gli esperti dovrebbero confermare la possibile

soluzione durante o dopo l’ultima fase.

1.8. ARIZ [SAVR00]

1.8.1. Introduzione L’algoritmo per la risoluzione di problemi inventivi (o, dall’acronimo russo,

ARIZ) è lo strumento TRIZ maggiormente riconosciuto. ARIZ è un programma di

azioni multi-step che dovrebbe essere seguito nella risoluzione di problemi tecnici

con un alto grado di difficoltà. Genrich S. Altshuller, che creò questo strumento e

sviluppo diverse versioni dell’algoritmo per circa trenta anni, riteneva che ARIZ

servisse come principale strumento di risoluzione dei problemi.

Il suo obiettivo era quello di organizzare il pensiero di un inventore con un

metodo basato sull’esperienza tratta da un alto numero di brevetti e da ricerche

psicologiche.

ARIZ è utile per la risoluzione di problemi inventivi atipici attraverso

l’elaborazione di diverse euristiche TRIZ, tuttavia meno dell’1% di tutti i

problemi richiede l’utilizzo di ARIZ (molti problemi inventivi possono essere

risolti attraverso singoli strumenti od euristiche TRIZ).

Una sua importante caratteristica è la rimozione dell’inerzia psicologica

dipendente dalle esperienze e dalle abilità del singolo individuo.


59

1.8.2. ARIZ-85AS Nel 1985 fu creata una delle versioni di ARIZ più utilizzate, l’ARIZ-85AS.

Questa si basa sull’ultima versione di Altshuller e può essere considerata la

migliore versione attualmente disponibile per la risoluzione di problemi tecnici.

L’ARIZ-85AS si divide in dieci fasi:

Fase 0 – Information

0.1 Raccolta e classificazione delle informazioni circa la technique che

si vuole migliorare o creare.

0.2 Determinazione delle limitazioni e dei cambiamenti consentiti

nonché delle caratteristiche tecniche ed economiche della nuova

technique.

Fase 1 – Problem Analysis

1.1 Descrizione della technique.

1.2 Determinazione della strutture dei problemi potenziali nella

technique.

1.3 Individuazione delle contraddizioni amministrative e dei mini

problemi nella seguente forma:

Contraddizioni amministrative – Il seguente risultato potrebbe

essere ottenuto, ma (indicare il problema amministrativo).

Mini problema – E’ necessario rimuovere una HF attraverso un

minimo cambiamento nella PF o in una UF della technique

(sottosistema) o è necessario ottenere una UF senza una HF

attraverso cambiamenti minimi nella technique.

1.4 Presentazione della struttura del mini problema attraverso un

grafico.

1.5 Riduzione la struttura del mini problema a quella di un problema

generico.

1.6 Adattamento della soluzione di un problema simile a tale problema.


60

1.7 Se il problema amministrativo non viene risolto, passare alla fase 2.

Se il problema viene risolto, passare alla fase 7, anche se si

raccomanda di continuare nell’analisi (dalla fase 2 alla 6) perché

durante queste fasi la struttura del problema potrebbe essere ridotta

ottenendo così altre soluzioni.

Fase 2 – Problem Reduction

2.1 Individuazione e separazione del principale conflitto tra raw object

e tool. Determinazione delle HF e della UF che sorgono durante la

trasformazione del raw object in product.

2.2 Formulazione della situazione opposta del raw object o del prodotto

che influenza la selezione della contraddizione tecnica.

Formulazione della situazione opposta della strumento che

determina una UF o l’aumento delle PF e la diminuzione della HF.

2.3 Definizione di almeno due contraddizioni tecniche (TC-1 e TC-2)

tra il prodotto e lo strumento.

2.4 Selezione della contraddizione tecnica, TC-1 o TC-2, che assicura la

performance migliore della funzione primaria della technique.

Verificare se è possibile applicare la matrice per la risoluzione della

contraddizione tecnica selezionata.

2.5 Se il problema rimane insoluto, passare alla fase successiva. Se il

problema viene risolto, passare alla fase 7, anche se anche in questo

caso si raccomanda di continuare nell’analisi o di passare alla fase 3,

dove la struttura del problema potrebbe essere ridotta ulteriormente.

2.6 Applicazione dei parametri operator indicando i limiti di stato degli

elementi.

2.7 Formulazione del modello del problema indicandone i conflitti.

2.8 Costruzione del modello Su-Field del problema. Verifica della

possibilità di applicazione delle soluzioni standard al modello del

problema.


61

2.9 Se il problema rimane insoluto, passare alla fase 3. Se il problema è

risolto e non necessita di altre soluzioni, passare alla fase 7,

nonostante sia sempre consigliato di continuare l’analisi dalla fase

3.

Fase 3 – Problem Sharpening

3.1 Definizione delle zone operative e del periodo operativo.

3.2 Prima formulazione IFR sulla base dell’analisi precedente.

3.3 Rafforzamento della formulazione dell’IFR.

3.4 Formulazione delle contraddizioni fisiche a livello macro.

3.5 Formulazione delle contraddizioni fisiche a livello micro.

3.6 Formulazione del secondo IFR.

3.7 Verifica della possibilità di applicazione degli standard per la

risoluzione del problema formulato nell’IFR-2.

3.8 Se il problema rimane insoluto, passare alla fase 4. Se il problema è

risolto, passare alla fase 7, anche se è consigliato procedere

nell’analisi alla fase 4.

Fase 4 – Resources Applications

4.1 Determinazione della possibilità di risoluzione usando un mix di

risorse.

4.2 Determinazione della possibilità di risoluzione usando risorse

derivate e/o alternative.

4.3 Determinazione della possibilità di risoluzione usando risorse di

prodotto.

4.4 Determinazione della possibilità di risoluzione usando la

combinazione di un field e una sostanza aggiuntiva.

4.5 Determinazione della possibilità di risoluzione usando risorse del

super-system, in particolare risorse di technique alternative.


62

4.6 Utilizzo dell’Agent method per collegare la formulazione del

problema e l’IFR-2. Cambio dello schema in modo tale che l’Agent

agisca senza conflitti.

4.7 Considerazione della possibilità di risoluzione del problema

utilizzando gli standards.

4.8 Se la fase precedente ha portato ad una soluzione del problema,

passare alla fase 7 nel caso in cui altre soluzioni non siano

necessarie. Se non si è trovata una soluzione (tutte le risorse

substance-field e Agent sono insufficienti) o nel caso in cui siano

desiderabili altre soluzioni, passare alla fase 5. Svolgendo la fase 5,

il problema diventa più chiaro e la sua soluzione diretta utilizzando

il database di conoscenza si rende possibile.

Fase 5 – TRIZ Knowledge Bases Application

5.1 TRIZ Knowledge beses può essere applicato già dalla fase 1.6. Solo

le soluzioni che coincidono con l’IFR-2 o che sono molto simili,

sono applicabili dalla fase 5.

5.2 Considerazione della possibilità di risoluzione del problema

utilizzando analogie con problemi non usuali già risolti in

precedenza.

5.3 Considerazione della possibilità di risoluzione del problema con

l’aiuto di una lista di effetti.

Fase 6 – Problem Replacement

6.1 Se il problema è risolto, passare alla fase 7.

6.2 Se non c’è soluzione, verificare se il conflitto è corretto; in questo

caso si dovrebbe scegliere un altro prodotto e/o un altro strumento

alla fase 2.1.

6.3 Se non c’è soluzione, verificare se la formulazione delle

contraddizioni amministrative è la combinazione di molti problemi


63

differenti. In questo caso, la formulazione del mini problema (fase

1.3) dovrebbe essere cambiata separando i problemi differenti e

risolvendoli in sequenza (solitamente è sufficiente risolvere un

piccolo numero di problemi).

6.4 Se non c’è soluzione, cambiare il problema selezionando un’altra

TC alla fase 2.4.

6.5 Se non c’è soluzione, ritornare alla fase 1.3 e riformulare il mini

problema.

6.6 Se non si è risolto il problema nelle precedenti fasi (6.2-6.5),

formulare e risolvere il maxi problema.

Fase 7 – Solutions Analysis

7.1 Verifica delle soluzioni ottenute:

• Si possono trovare le substances e i fields necessari in altri

sottosistemi della technique o in altre risorse disponibili?

• E’ possibile non introdurre nessuna nuova substances e i

fields ma utilizzare risorse derivate?

• E’ possibile utilizzare sostanze auto-adattanti?

7.2 Valutazione di ogni soluzione ottenuta.

Domande di controllo:

• La soluzione soddisfa i bisogni dell’IFR-1?

• Si è eliminata ogni contraddizione fisica?

• Il sistema ottenuto include almeno un elemento

controllabile?

• La soluzione ottenuta per il problema si adatta alle

condizioni reali?


64

Se la soluzione non soddisfa anche solo una di queste domande,

ritornare alla fase 1.1.

7.3 Selezione della migliore soluzione tra quelle ottenute.

7.4 Individuazione di quali novità brevettuali vengono introdotte dalla

soluzione scelta.

7.5 Quale sotto problema sorge dall’elaborazione tecnica della

soluzione selezionata?

7.6 Formulazione del metodo e costruzione della schema principale

della technique.

Fase 8 – Selected Solution Application

8.1 Determinazione di come deve cambiare il super-system.

8.2 Verificare se la technique migliorata o il super-system possono

essere utilizzati in modo nuovo.

8.3 Utilizzare la soluzione selezionata nella risoluzione di altri

problemi.

8.4 Se si ha tempo, svolgere le fasi 7.4 e 8.3 per le soluzioni ottenute e

non utilizzate.

Fase 9 – Solving Process Analysis

9.1 Comparazione tra il progresso reale e quello teorico. Riportare le

deviazioni da ARIZ.

9.2 Comparazione del risultato ottenuto con i dati delle euristiche

TRIZ.

9.3 Stima del grado di difficoltà del problema risolto ed il livello della

soluzione ottenuta.


65

1.9. L’evoluzione di una technique [SAVR00]

1.9.1. Introduzione Se consideriamo un insieme di technique che soddisfano lo stesso bisogno o

funzione primaria (PF) e che sono prodotte nell’arco di un lungo periodo

temporale si possono notare in esse innumerevoli cambiamenti. Tuttavia queste

technique hanno continuato a soddisfare lo stesso bisogno fondamentale

nonostante siano alterate le proprietà e/o i parametri dei sistemi tecnologici (TS) e

dei processi tecnologici (TP) a causa di un aumento delle aspettative, delle

conoscenze e dei cambiamenti del modo di soddisfare i bisogni. Esempi ben noti

sono le automobili e i personal computer.

Molte ricerche in varie aree della scienza e dell’ingegneria hanno mostrato che i

caratteri generali dell’evoluzione dei sistemi sono essenzialmente gli stessi per

ogni sistema; ricerche di questo tipo riguardanti l’evoluzione nei sistemi biologici

e in quelli economici sono ben note, mentre in altri settori sono ancora in fase

embrionale.

Molti sistemi tecnologici e processi tecnologici cambiano gradualmente nel

tempo, mentre altri subiscono cambiamenti rivoluzionari. Quando si devono

raggiungere nuovi parametri di technique esistenti e si è di fronte ad un problema

con un basso grado di difficoltà si è in presenza di cambiamenti incrementali; nel

caso in cui invece il problema abbia un alto grado di difficoltà o è volto a creare

una nuova technique, allora si assiste a cambiamenti di tipo radicale.

Questi cambiamenti di lungo termine sono riconosciuti dalla metodologia TRIZ

come gli assiomi dell’esistenza dell’evoluzione tecnologica (ET) dovuta

all’attività di ricerca, design e miglioramento.

Durante questa evoluzione, la costruzione di un sistema tecnologico (TS) o la

sequenza di operazioni dei processi tecnologici (TP) cambiano in accordo a certe

regole e trend.

TRIZ mostra come questi trend espressi in una evoluzione tecnologica (ET) in un

particolare ambito ingegneristico possano essere trasferiti ad altri sistemi

artificiali.


66

G.S. Altshuller, Yu. S. Melechenko e A. I. Polovinkin iniziarono degli studi

riguardanti l’evoluzione tecnologica negli anni ’70 e ’80. La maggior parte degli

studiosi TRIZ crede che tutte le tecnologie si evolvano secondo delle leggi; queste

possono essere riconosciute e quindi utilizzate per un perfezionamento delle

technique.

Nonostante queste ipotesi siano spesso chiamate leggi, sarebbe più accurato

definirle andamenti o trend, perché sono solitamente ottenute attraverso processi

induttivi o abduttivi da correlazioni empiriche basate sull’analisi di un grande

numero di brevetti.

La validazione dei trend evolutivi e la costruzione di un sistema di leggi è una

delle direzioni più importanti della ricerca del TRIZ moderno per il loro uso

potenziale nella risoluzione di problemi tecnici ma soprattutto per l’importanza

delle decisioni strategiche che questo strumento permette di fare.

L’assegnazione dei trend evolutivi ad una classe tecnologica specifica ci permette

di individuare le proprietà e le caratteristiche più promettenti della nuova

generazione del sistema tecnologico e dei processi tecnologici per quella specifica

classe e di riconoscerne i percorsi evolutivi.

1.9.2. Postulati e corollari dell’evoluzione tecnologica Esistono due postulati e diversi corollari dell’evoluzione tecnologica, il concetto

fondamentale che sta alla base dei postulati è riassunto nel seguente assioma

riguardante la società umana:

Sia la quantità che la qualità dei bisogni dell’umanità crescono con il passare del

tempo.

I postulati, i corollari e i percorsi evolutivi proposti dalla metodologia TRIZ sono

applicati a questi bisogni, che sono soddisfatti con l’aiuto delle technique.

Le prime innovazioni pionieristiche hanno spesso avuto inizio da nuovi bisogni

che hanno portato alla nascita di nuove technique (o per quanto riguarda i giorni

nostri alla creazione di nuovi subsystem). In una situazione simile si sviluppa una

nuova funzione primaria che potrebbe durare tanto quanto risulta necessaria per


67

l’umanità. V.Hubka e W.Eder [HUBK88] hanno messo in evidenza che la

numerosità delle technique disponibili per ogni singola funzione primaria è

continuata ad aumentare, così come la qualità. Spesso la vita di queste funzioni è

maggiore di quella della technique creata inizialmente.

La creazione di nuove necessità o la scoperta di bisogni esistenti è uno step molto

importante nell’innovazione. Non esistono dei metodi di sintesi dei nuovi bisogni

tuttavia l’utilizzo della Quality Function Deployment (QFD) [REVE97] può aiutare

nel riconoscerli.

I corollari presentati in seguito sono stati ottenuti da deduzioni logiche e non

numeriche e dall’analisi di brevetti in accordo con i bisogni descritti fino ad ora.

Direction postulate

La posizione di un punto in uno spazio parametrico a più dimensioni può

rappresentare lo stato di una technique in un dato momento e ogni suo

cambiamento può essere rappresentato dallo spostamento verso un altro punto di

tale spazio. Può essere utile raggruppare i parametri di una technique in 3

categorie corrispondenti alle funzioni UF (Useful Functions), NF (Neutral

Functions) e HF (Harmful Functions) riducendo quindi lo spazio parametrico

multidimensionale ad uno spazio quadridimensionale (figura 1.27.).

Figura 1.27. Due esempi di stato dell’arte di una technique (1 e 2) rappresentate in uno spazio parametrico quadridimensionale


68

Ogni technique resta nel proprio stato finché soddisfa queste fondamentali

richieste:

• La sua funzione primaria (PF) e le funzioni utili (UF) corrispondono ai

bisogni richiesti.

• I costi per produrre e implementare la technique devono essere sostenibili

dalla società.

• Deve essere garantita l'esecuzione affidabile delle UF al livello

desiderato.

• Le HF devono essere accettabili per la società e per l’ambiente.

Queste condizioni governano l’innovazione delle technique. Un cambiamento in

un sistema tecnologico o in un processo tecnologico che favorisce la

soddisfazione di queste richieste è considerato un cambiamento con effetti

desiderabili mentre qualsiasi cambiamento che ne ostacola la soddisfazione è da

considerare negativo.

Spesso un cambiamento in una categoria di una funzione porta alla

riorganizzazione in altre categorie.

La direzione positiva dell’asse delle UF riflette un aumento del valore dei suoi

parametri, la direzione positiva dell’asse delle HF ne indica una diminuzione,

mentre la direzione positiva sull’asse delle NF ne evidenzia un minor numero.

Scegliendo la direzione positiva dei tre assi, si è in accordo con la definizione di

idealità della technique; tale postulato può essere espresso nel seguente modo:

Ogni evoluzione delle technique porta ad un incremento del valore di Idealità.

L’incremento del grado di idealità può essere raggiunto attraverso queste

modalità:

• Ciclo ad innovazione incrementale: questo ciclo non varia il modo di

soddisfare la funzione primaria (PF). Durante il ciclo i parametri delle


69

technique migliorano (una o più UF aumentano e/o una o più HF

diminuiscono) grazie a routine e a soluzioni inventive di basso livello;

• Innovazione radicale: attua un diverso processo per conseguire la PF.

Una volta esaurite le potenzialità del primo ciclo avviene una transizione

ad un metodo migliore grazie a soluzioni inventive di più alto livello. A

questo punto lo sviluppo della nuova technique torna ad avere un nuovo

ciclo ad innovazione graduale.

Corollari

Il “direction postulate” porta a diversi corollari e trend durante l’evoluzione

tecnologica; i più importanti e largamente accettati sono espressi di seguito in tre

gruppi.

Primo gruppo:

• Multiplication: trend che porta da un mono-system ad un bi-system o poli-

system con funzioni ausiliarie.

• Trimming: trend che causa una diminuzione del numero di sottosistemi

nella technique esistente.

• Poly-functionality: trend che porta ad un aumento del numero delle

funzioni utili attraverso l’aggiunta di nuovi sottosistemi.

• Aggregation: trend che permette la soddisfazione di diverse funzioni

grazie ad un unico sottosistema.

Gli ultimi due trend riflettono il fatto che una classe tecnologica si sviluppa prima

attraverso un aumento della complessità e successivamente attraverso una

semplificazione (figura 11.28.). Inizialmente, infatti, i sistemi tecnologici tendono

ad aumentare la propria complessità per poi evolvere verso una semplificazione,

fornendo performance migliori attraverso un sistema meno complesso.


70

Figura 1.28. Il processo di Expansion-Convolution

Il progresso tecnologico dei computer è un esempio che si adatta perfettamente a

questo legge evolutiva di “Expansion – Convolution”. Il primo computer aveva

performance inferiori ad una moderna calcolatrice scientifica ed occupava una

camera intera. Successivamente le potenzialità sono aumentate esponenzialmente

passando dai 200 MHz di pochi anni fa fino a 4000 MHz (4GHz) senza aumentare

le proprie dimensioni. Le principali compagnie produttrici hanno costruito anche

network di computer costituite dall’unione di migliaia di processori (expansion)

[ORLO03].

Secondo gruppo:

• Dehumanization: trend che porta alla sostituzione delle persone nei lavori

non creativi attraverso l’uso della meccanizzazione, automazione e

computerizzazione.

• Resource: trend che porta all’ottenimento del minimo costo nell’attuare

una nuova technique attraverso l’utilizzo di diverse risorse durante il

miglioramento della stessa.

• Minimization: trend volto all’ottenimento di dimensioni, peso e consumo

energetico minimi o ottimali per ogni sottosistema di una data funzione.

• New materials: trend per la sostituzione dei materiali correnti con nuovi

materiali con proprietà migliori che possono portare a funzioni utili.

Development of a functional core

Transition to reticular (networking)

structures

Addition of sub-systems

Increase in the number of hierarchical levels in

the system

EXPANSION

Complex system

Minimum de-escalation

Partial de-escalation

Complete de-escalation

CONVOLUTION


71

Gli ultimi due trend mostrano come una technique tenda ad evolvere da un

insieme di macroscopici sottosistemi verso altri microscopici.

Terzo gruppo:

• Encapsulation: questo trend porta ad incapsulare sottosistemi ricollocabili.

• Modular construction: trend volto ad accorpare diversi elementi costruttivi

in moduli per facilitare il successivo assemblaggio.

• Standardization: trend che porta alla standardizzazione di dimensioni,

forme ed altre caratteristiche di sottosistemi.

• Typification: trend che stabilisce il numero ottimo di varianti di

caratteristiche selezionate di una particolare technique.

• Reuse: trend volto all’utilizzo di sottosistemi che sono già stati testati per

un’applicazione precedente come sottosistema di un nuovo sistema tecnico

o di un nuovo processo tecnologico.

• Recycling: trend che utilizza elementi di technique superate come materia

prima nella costruzione di una nuova technique in modo da limitare il

prelievo in natura e per ridurre i problemi ecologici.

Alcuni corollari che fanno parte dei primi due gruppi saranno esaminati più nel

dettaglio in seguito. I trend del primo gruppo sono utilizzati come base di TRIZ

per la creazione di nuove technique come innovazione radicale ed evoluzione di

TS e TP esistenti; i trend appartenenti al secondo gruppo si applicano

all’ottimizzazione ed al miglioramento durante il primo ciclo di innovazione

graduale di una technique. I trend del terzo gruppo portano ad una riduzione dei

costi durante il ciclo di innovazione incrementale. Ovviamente non esistono limiti

fissi tra i diversi gruppi, ad esempio il trimming porta anche ad un miglioramento

di tipo economico di una technique.


72

Time postulate

Il termine “evoluzione” implica un cambiamento nel tempo; la metodologia TRIZ

enfatizza il tempo di una ET come un fattore di grande importanza per ogni

sistema tecnologico, processo tecnologico, sottosistema o super-system.

Questo postulato per l’evoluzione tecnologica è espresso nel modo seguente:

Ogni technique ed i relativi sottosistemi hanno una propria evoluzione diversa nel

tempo.

Il tempo di evoluzione τE può essere calcolato da questa equazione:

Subsystem performance (τ0 +τE) / Subsystem performance (τE) = υ

Il sottosistema può essere considerato come un’unica technique, τ0 è il momento

iniziale e la costante υ può assumere qualsiasi numero maggiore di 1. Questo

valore non ha importanza in ambito teorico e può essere fissato arbitrariamente.

Inoltre il tempo τE può essere diverso per ogni caratteristica della technique. Uno

stesso sistema tecnologico o un processo tecnologico può avere diversi τE per ogni

UF secondaria e di supporto. Ogni componente o sottosistema infatti evolve

secondo un proprio criterio, per questo esiste una differente curva S per ogni

sottosistema. Allo stesso modo componenti dissimili raggiungono il proprio limite

con tempistiche differenti e quello che lo raggiunge per primo frenerà l’intero

sistema, diventando così l’anello debole della catena. Fino a che questo

componente non evolverà le performance dell’intero sistema saranno limitate.

Durante l’evoluzione dell’aeroplano l’inerzia psicologica ha fatto concentrare gli

sforzi verso il miglioramento del propulsore quando in realtà altri elementi del

sistema contenevano limiti maggiori. La chiave per avvicinarsi più velocemente

all’ideal design è quella di comprendere le interazioni tra tutti i componenti che

influenzano le performance del sistema.

Da queste considerazioni deriva la seguente affermazione:

Ogni technique avente più sottosistemi evolve secondo scale temporali diverse.


73

Questa affermazione circa la non uniformità dell’evoluzione dei sistemi

tecnologici e dei processi tecnologici è largamente utilizzata dalla metodologia

TRIZ poiché il progresso di diverse funzioni delle technique dipende dallo

sviluppo dei sottosistemi e viceversa.

Corollari

Primo corollario:

Il più importante corollario del time postulate deriva dalla non uniformità

dell’evoluzione ed è il seguente:

L’evoluzione irregolare di un sottosistema evidenzia contraddizioni all’interno di

una technique.

Molti strumenti del TRIZ sono stati sviluppati con l’obiettivo di risolvere tali

contraddizioni nei sistemi tecnici e nei processi tecnologici.

Secondo corollario:

Ogni sistema tecnologico include alcuni sottosistemi base ed ogni TS dovrebbe

avere degli strumenti di lavoro. Molti TS hanno o sono collegati ad una fonte

energetica e solitamente hanno anche una trasmissione, un sottosistema di

controllo ed un involucro. Il sistema non compierà la propria funzione nel caso in

cui un sottosistema importante non funzionasse correttamente. Questo corollario

può essere definito come la “regola di completezza” di un sistema tecnologico.

Terzo corollario:

Ogni sistema e processo tecnologico dovrebbe avere la capacità di trasferire

facilmente l’energia dalla fonte allo strumento (e quindi al prodotto); inoltre ogni

technique che richiede un controllo deve essere in grado di trasferire le

informazioni. La technique non funzionerà nel caso in cui venisse meno un link

energy/substance/information. Una technique dovrebbe inoltre essere insensibile a

variazioni delle condizioni esterne continuando nel proprio funzionamento senza

conseguenze negative o avendo sottosistemi variabili che permettono alla


74

technique di adattarsi alle mutate condizioni. Questo corollario è spesso chiamato

“rule of energy/substance/information transparency through TS or TP”.

I postulati ed i corollari a riguardo dell’evoluzione tecnologica sono alla base

della comprensione dei sentieri evolutivi.

1.9.3. Paths of evolution Molti sentieri evolutivi possono coesistere all’interno di una ET; sebbene l’ordine

dei passi non sia certo per ogni technique, molte evoluzioni di sistemi e processi

tecnologici si sono basate se di essi. La conoscenza di questi sentieri può essere

utile per filtrare e selezionare soluzioni di problemi tecnici.

Di seguito presenteremo le linee evolutive più importanti suddivise in single-

directional, bi-directional e adverse paths.

Single-directional

1. Technique physical states.

Una technique aumenta la propria Idealità quando i suoi sottosistemi

diventano più mobili, ad esempio variando il proprio stato fisico lungo la

seguente direzione:

solid -> liquid -> gas -> plasma -> field -> vacuum

2. Interactions in technique.

Una technique aumenta la propria Idealità quando l’interazione tra due

diversi sottosistemi o tra un sottosistema e un prodotto diventa più precisa.

Il cambiamento di interazione procede lungo la seguente direzione:

continuous -> vibrating -> resonant

Questo processo spesso porta ad una diminuzione dell’energia utilizzata e

ad un incremento delle performance e della produttività.

3. Degree of dimensionality.

L’aumento di Idealità avviene attraverso il passaggio da punto (zero-D) a

linea, piano e volume (3-D) lungo la direzione:

zero-D -> 1-D -> 2-D -> 3-D


75

4. Dynamization.

Questo sentiero evolutivo aumenta l’Idealità di una technique quando i

suoi sottosistemi diventano più adattabili (flessibili) ai cambiamenti nei

bisogni. Adattabilità significa passare da un sottosistema rigido ed

immobile ad uno dinamico, fino ad essere accompagnato dal cambiamento

di stato del sottosistema.

rigid -> dynamic -> multi-hinges -> elastic -> soft -> field flexibility

5. Degree of voidness.

Una technique aumenta la propria Idealità con l’ampliamento del vuoto nei

suoi sottosistemi. Il grado più basso del sottosistema è l’assenza di vuoto,

il passo successivo è l’aggiunta di un’unica cavità, seguito dalla creazione

di molti capillari, fino ad arrivare a strutture come le zeoliti.

Il cambiamento del grado di vuoto permette la riduzione della massa del

sottosistema ed evolve lungo la seguente direzione:

monolith -> inhomogeneous solid -> solid with void(s) -> solid with

capillaries -> porous solid -> solid with dispersed micro-voids

6. Degree of human involvement.

Una technique aumenta la propria Idealità con l’esclusione della

partecipazione umana dalle proprie funzioni. La tendenza a diminuire il

coinvolgimento umano ha avuto inizio con l’utilizzo degli animali come

fonte di energia; successivamente la sostituzione è passata a livello di

controllo e pianificazione.

Il primo livello consiste nel sostituire il lavoro fisico dell’uomo attraverso

l’utilizzo di strumenti meccanici ed altre forme di energia; il secondo

livello riguarda la sostituzione dell’uomo nel controllo, come ad esempio

il pilota automatico. L’ultimo livello è quello relativo all’informazione ed

Replacement at the working level

Replacement at the control level

Replacement at the information level

Figura 1.29. Passi del trend “Degree of human involvement”


76

inizia con la raccolta di informazioni attraverso strumenti come sensori o

dispositivi di misura con gradi di precisione maggiori di quello umano; in

futuro l’uomo potrebbe essere sostituito nei sotto-sistemi nel processare le

informazioni e nella preparazione ed accettazione delle soluzioni

[ORLO03].

Bi-directional and adverse

Expansion <-> Convolution

Una technique può avere inizio come un singolo elemento atto all’esecuzione di

una funzione primaria; al crescere della PF si assiste all’aumento di alcuni

elementi. Il passo successivo è la differenziazione di uno stesso elemento in zone

con diverse proprietà. La technique cresce ulteriormente, a causa della

complicazione degli elementi che vanno a formare i sottosistemi, e diventa

altamente specializzata nel momento in cui accorpa funzioni di altre technique,

aggiungendo sottosistemi ausiliari e secondari. Spesso tali funzioni secondarie

risultano essere funzioni primarie di altre technique. Successivamente la technique

inizia ad avere funzioni di altri sistemi o processi tecnologici senza aumentare il

numero dei propri sottosistemi; a questo punto la technique aumenta la propria

versatilità diminuendo allo stesso tempo i sottosistemi.

Questo tipo di evoluzione include i seguenti passi:

1. Expansion:

il numero di sottosistemi (elementi, operazioni e collegamenti) aumenta

nel tempo con l’aumento delle funzioni primarie (solitamente le PF

crescono più rapidamente del numero di sottosistemi).

2. Convolution:

il numero di sottosistemi diminuisce nel tempo mentre le PF aumentano o

rimangono costanti.

3. Reduction:

il numero di sottosistemi inizia a diminuire così come le funzioni primarie.


77

4. Degradation:

le funzioni primarie decrescono con la diminuzione dei collegamenti, della

forza e dell’efficienza.

Questo processo bidirezionale è rappresentato dalla seguente figura.

Figura 1.30. Rappresentazione grafica del processo bidirezionale Expansion-Convolution

Di seguito verranno analizzati nel dettaglio entrambi i processi di expansion e

convolution.

Expansion

Nel momento in cui il numero di sistemi e processi che interagiscono con la

technique aumentano, le loro funzioni iniziano a cambiare. Questi cambiamenti

quantitativi, in accordo con l’assioma riguardante i bisogni della società espresso

in precedenza, portano a variazioni qualitative che crescono in modo diverso nel

tempo ed espandono la technique. L’apparente evoluzione casuale è causata dalla

discontinuità nella presenza e dall’aggravamento delle contraddizioni in alcuni

sottosistemi; il processo obbedisce al time postulate riguardo allo sviluppo non

omogeneo dei sottosistemi.

Il processo di espansione di una technique può essere illustrato dall’evoluzione di

un mono-system che consiste in un solo elemento costruito con un unico

materiale; in questo caso i fattori che ostacolano l’incremento di UF (così come le

PF) sono maggiormente evidenti.

EXPANSION CONVOLUTION

Differentiation Specialization

Versatile

Mono-system


78

La soluzione più semplice è quella di aumentare le caratteristiche dell’elemento

per soddisfare le UF richieste; questo processo spesso porta alla contraddizione di

peggiorare altre proprietà. Il passo successivo è quello di concentrarsi sulle

proprietà richieste eliminando allo stesso tempo le caratteristiche dannose; le

numerose modificazioni dello stesso materiale derivano dall’esistenza di diversi

elementi e di differenti condizioni operative. Ad esempio, sono stati costruiti circa

3000 tipi di acciaio e più di 100 differenti classi di transistor; questo perché

risultava impossibile che un singolo materiale potesse soddisfare tutti i diversi

bisogni.

Il processo evolutivo solitamente porta alla separazione dell’elemento di un

mono-subsystem in parti diverse o zone funzionali, dando inizio ad un processo di

specializzazione in cui ogni singola parte esegue una sola funzione. La

specializzazione, secondo le funzioni eseguite, porta alla separazione di un

elemento omogeneo in diverse parti ed alla sostituzione dei vecchi materiali con

nuovi materiali che permettono performance migliori. La specializzazione,

accompagnata dalla transizione verso nuovi materiali per ogni zona, facilità la

crescita delle UF dell’elemento e del mono-subsystem o della technique

nell’insieme. Il motivo è semplice, nel tentativo di incrementare le UF risulta

chiaro che la proprietà dalla quale dipende tale incremento dovrebbe essere

inerente non all’intero sistema ma solo alla zona operativa d’interesse.

Convolution

Dopo il periodo di espansione una technique entra in un nuovo periodo di

trasformazioni che coinvolgono la propria struttura, l’organizzazione e le

proprietà del sistema. Questo processo, detto convolution, porta ad un incremento

del grado di Idealità attraverso la riduzione della massa, del volume e spesso

anche dell’energia spesa e del numero di sottosistemi ausiliari con un simultaneo

incremento delle funzioni primarie. Ad esempio, l’acciaio e i transistor hanno

progressivamente cambiato la loro qualità durante il ventesimo secolo così da

ottenere per gli utilizzatori grandissimi vantaggi.

Una volta che una technique ha raggiunto il punto di massima espansione, sono

possibili diversi tipi di convolution:


79

1. eliminazione di alcuni sottosistemi da una technique e combinazione di

questi in nuove technique specializzate all’interno del super-system;

2. evoluzione dei sottosistemi all’interno della technique (miniaturizzazione,

diminuzione dell’energia utilizzata, scomparsa di alcuni HF);

3. package di una technique in un sottosistema, elemento o singolo materiale.

Tutte queste opzioni portano al medesimo risultato: la nuova technique svolge la

stessa funzione primaria della technique iniziale con le stesse o con migliori

performance. Nella prima possibilità il numero di elementi e/o sottosistemi

diminuisce mentre le PF aumentano poiché:

• la technique si “alleggerisce” e la sua struttura ed organizzazione

diventano più semplici, risparmiando tempo, spazio ed energia;

• la funzione del sottosistema è rimpiazzata dalla stessa funzione svolta dal

super-system con performance uguali o migliori;

• il sottosistema diventa una technique specializzata all’interno del super-

system.

Le performance superiori della funzione primaria sono ottenute spostando i

sottosistemi all’interno del super-system, con un conseguente aumento delle

funzioni svolte dallo stesso super-system.

La seconda opzione è già stata sufficientemente spiegata in precedenza mentre

nella terza il numero di elementi e/o sottosistemi in una technique diminuiscono a

causa di fusioni tra due o più sottosistemi in un unico sottosistema; durante questo

processo altri sottosistemi vengono eliminati, trasferendo le loro funzioni al

sottosistema rimasto che aumenta la propria versatilità. Il passo successivo è la

riduzione di tali sottosistemi in un singolo materiale (la funzione viene svolta da

una sostanza).

Tutti e tre i tipi di convolution sono correlati tra loro, inoltre differenti livelli di

una technique (elementi, sostanze, sottosistemi, super-system) possono essere in


80

diversi punti del sentiero evolutivo (expansion e convolution) in accordo con il

secondo postulato dell’evoluzione tecnologica.

Super-System <-> Micro-Level

Una technique aumenta la propria Idealità quando i suoi sottosistemi si fondono e

si dividono. Le due direzioni di miglioramento interno e sviluppo esterno

coesistono poiché sottosistemi differenti hanno diversi τE. In ogni stage dello

sviluppo di una technique, queste due direzioni portano ad una nuova technique a

causa della transizione a super-system (un tipo di expansion) e da un livello macro

a micro (un tipo di convolution).

La tendenza ad usare le proprietà dei sottosistemi esistenti da macro-level a

micro-level o la transizione a micro-level avviene quando un sottosistema o un suo

elemento è sostituito da un materiale o da un campo in grado di soddisfare una UF

richiesta. Esistono molti micro livelli in un materiale (molecole, atomi, ecc.), di

conseguenza esistono diverse transizioni a micro-level, così come esistono diverse

transizioni da un micro livello ad un altro inferiore.

La tendenza alla fusione tra sottosistemi avviene quando i vantaggi di una

technique bilanciano i costi per la formazione di un bi- o poly-system:

• alcune funzioni sono delegate al super-system;

• alcuni sottosistemi si allontanano dalla technique, si riuniscono in un

sottosistema e diventano parte di un super-system;

• dopo l’integrazione nel super-system, i sistemi costituiti iniziano ad avere

proprietà e funzioni.


81

Questo trend dell’evoluzione tecnologica può essere rappresentato nel modo

seguente:

Figura 1.31. Transition of a system to microlevel

La legge di transizione di un sistema da macro a micro-level include tre sotto-

leggi:

• Cambiamento di scala

• Cambiamento di connessione

• Transazione ad un sistema più complesso

La scala di un sistema tecnologico cambia passando da super-system a system e da

system a sub-system e substance. Il passaggio finale è quello di passare

direttamente da super-system a substance, ovvero di sostituire l’intero sistema con

una sola sostanza. Il cambiamento nel grado di connessione di un sistema invece

può essere attuato aumentando la frammentazione di una sostanza, utilizzando

materiali porosi e aumentando il vuoto nella materia [PETR02].

Il passaggio da un oggetto monolitico a parti separate può avvenire secondo il

modello presentato da G. Altshuller nella seguente figura.

System

Subsystem

Substance

Transition of a system to microlevel

Change of a scale

Supersystem

Change of linking

Incr

ease

of t

he d

egre

e of

fr

agm

enta

tion

Tra

nsiti

on to

CPM

Incr

ease

of t

he d

egre

e of

vo

idne

ss

Incr

ease

of s

peci

fic e

nerg

y sa

tura

tion

of a

syst

em

Tra

nsiti

on to

fiel

ds w

ith a

hi

gher

deg

ree

of c

ontr

ol

Transition to more complex and energy-saturated forms


82

Figura 1.32. Rappresentazione grafica del trend “Increase of degree of fragmentation”

Ora considereremo più nello specifico i due aspetti di questo processo

bidirezionale dell’evoluzione tecnologica.

Micro-level

La transizione ad un micro livello ha inizio dalla differenziazione delle proprietà,

delle zone e delle funzioni del materiale. I bisogni di proprietà contraddittorie

della stessa sostanza che sorgono durante il processo di evoluzione di una

technique sono risolti dalla transizione ad un micro livello.

Molti aspetti della transizione a micro-level sono simili a quelli della convolution,

tanto che spesso non vengono distinte.

Super-system

L’evoluzione di una technique che ha raggiunto i propri limiti può proseguire a

livello di super-system. Una technique o i suoi sottosistemi possono essere uniti

ad altri sottosistemi o ad altre technique all’interno di un super-system con nuove

caratteristiche e parametri.

Questa transizione in un super-system è vantaggiosa per la technique quando:

• alcune funzioni passano al super-system;

• alcuni sottosistemi usciti da varie technique si uniscono in una nuova

singola technique, che diventa parte del super-system;

• i sottosistemi che si sono uniti nel super-system acquisiscono nuove

funzioni e proprietà.

INCREASE OF THE DEGREE OF FRAGMENTATION

1 2 3 4 5 6 7 8

Gel Liquid Aero-

sol Gas Field


83

Mono-System

Bi or poly-system

Similar functions Different functions

With similar properties

With mixed properties

With different properties

With inverse properties

Partially de-escalated (reduced) system

Completely de-escalated (reduced) new system

(mono-system)

La transizione può avvenire attraverso l’unione delle technique che formano così

bi- e poly-system. Il sottosistema iniziale o elemento singolo (mono-system) si

duplica formando un bi-system o, nel caso di unione di più mono-system, un poly-

system (figura 1.33.). Nel caso più semplice, per costruire il bi-system o il poly-

system vengono unite due o più sostanze simili.

La connessione può avvenire non solo tra sottosistemi simili con caratteristiche

lievemente differenti ma anche tra technique concorrenti con proprietà e funzioni

complementari, così come tra technique completamente differenti.

Con la formazione di un bi- o poly-system sorgono anche nuove proprietà

correlate solo al nuovo sistema.

L’unione è più efficiente nel caso di mono-system dissimili, specialmente tra

technique alternative piuttosto che tra technique simili. Un aumento

dell’efficienza nei bi o poly-system sintetizzati può essere ottenuta, in primo

Figura 1.33. Rappresentazione grafica del trend “mono-bi-poly”


84

luogo, sviluppando dei links tra gli elementi del sistema; conseguentemente lo

sviluppo persegue la via del rafforzamento di tali links.

I mono-system dovrebbero essere uniti in modo che le proprietà degli elementi

interagiscano in due modi: alcune proprietà si amplificano a vicenda ed altre

proprietà si neutralizzano tra loro a seguito dell’unione. Come risultato nella

nuova technique le funzioni utili iniziano a prevalere.

I bi-system non devono necessariamente essere formati da due mono-system;

spesso risulta più semplice e maggiormente profittevole trasformare un mono-

system in un bi-system attraverso la divisione del mono-system in due sottosistemi

identici per poi riunirli in un nuovo modo per ottenere più UF e per escludere

alcune HF.

Rhytms Coordination <-> De-Coordination

Un processo di coordinazione (adjustament) o un deciso processo di de-

coordinazione (de-adjustament) delle frequenze di vibrazione di tutti gli elementi

di un sistema tecnologico (dinamico e statico) o una periodicità dell’operatività di

un processo tecnologico è fondamentale per ottenere un aumento dell’Idealità di

una technique. Tutti gli elementi di un sistema o processo tecnologico possono

essere divisi tra coloro che hanno un ritmo adatto e coloro che vibrano

impropriamente.

Si possono distinguere due tipi di vibrazioni: intrinseche e forzate. La frequenza

delle vibrazioni intrinseche dipende fortemente dalle caratteristiche della sostanza

(dimensioni, massa, elasticità delle parti nei sistemi meccanici, caratteristiche

induttive nei sistemi elettrici, ecc.). Questo può essere considerato un valido

indicatore di molte caratteristiche di una sostanza. Lo stato di un sottosistema può

essere determinato attraverso il monitoraggio dei cambiamenti nelle vibrazioni

intrinseche.

Nel caso di presenza di forze esterne, le frequenze delle vibrazioni potrebbero

coincidere con quelle intrinseche, provocando così un effetto di risonanza, che

potrebbe risultare sia positivo che negativo. Per questo è necessario coordinare o

de-coordinare le vibrazioni di diversi elementi per poter aumentare le performance

di un sottosistema.


85

Trend evolutivi classici

Una classificazione delle leggi evolutive fin qui descritte può essere fatta anche

facendo una distinzione tra le leggi con strumenti analitici e senza strumenti

analitici, in particolare:

With analytical tools:

• ideality: la direzione generale per il miglioramento del sistema avviene

attraverso l’aumento del rapporto tra effetti utili ed effetti dannosi,

aumentando così il grado di idealità;

• trimming: durante l’evoluzione di un sistema, il numero di componenti di

una technique diminuisce senza peggiorare (o migliorando) le proprie

funzionalità;

• transition to supersystem: in un processo evolutivo, il sistema tende a

fondersi con altri sistemi e continua la sua evoluzione come parte di un

super-system.

Without analytical tools:

• coordination: nel corso dell’evoluzione di un sistema, il livello di

armonizzazione tra i componenti e tra il sistema e il super-system

aumenta;

• controllability: la controllabilità è un complesso di azioni volte a

modificare i parametri di un sistema per armonizzarli con i cambiamenti

dei parametri del super-system e dell’ambiente;

• dynamization: la “dinamizzazione” del sistema può essere esterna o

interna. Quella di tipo esterna si verifica quando vengono diminuiti i gradi

di stabilità o quando avvengono cambiamenti in un oggetto da statico a

mobile, la “dinamizzazione” di tipo interno invece consiste nell’aumento

dei gradi di libertà attraverso la suddivisione del sistema in più parti

mobili;

• decrease human involvement: nell’evoluzione di un sistema, il numero di

funzioni svolte dall’uomo diminuiscono;


86

• non-uniform development: ogni componente o sottosistema evolve

secondo un proprio criterio; in questo modo componenti diversi

raggiungono il proprio limite con tempistiche differenti e quello che lo

raggiunge per primo frenerà l’intero sistema, diventando così l’anello

debole della catena.


87

1.10. Le curve a S [SAVR00]

Dopo aver illustrato i trend evolutivi di un sistema o processo tecnologico,

analizzeremo ora nel dettaglio i diversi momenti della vita di una technique.

Durante il ciclo di innovazioni incrementali, l’evoluzione di una technique segue

l’andamento di una curva S che rappresenta le performance in funzione del tempo

(vedi figura 1.34.). Si possono distinguere cinque momenti diversi nell’evoluzione

di una technique lungo la curva S: nascita, infanzia, crescita, maturità e declino.

Figura 1.34. Andamento dei parametri in funzione del tempo

0. Nascita:

Nasce una nuova technique attraverso un’innovazione radicale dovuta al

sorgere di un nuovo bisogno o ad una nuova scoperta scientifica. La

technique è inefficiente, irrealizzabile e con molti problemi irrisolti. Si

trova ancora in una fase di R&S come prototipo; tuttavia utilizza nuovi

modi di realizzazione della PF.

1. Infanzia:

Ha inizio il primo ciclo di innovazione incrementale; inizialmente lo

sviluppo è molto lento a causa della mancanza di profitti. Successivamente

1 2 3 40 0 1 2 3 4


88

si iniziano a trovare supporti per la nuova technique e vengono create

invenzioni di medio livello che aumentano l’efficienza del sistema.

2. Crescita:

Questa fase ha inizio quando la società riconosce i benefici della nuova

technique. In questo step molti problemi sono stati risolti (spesso grazie a

poche invenzioni di alto livello), l’efficienze e le performance sono

aumentate e si è creato un nuovo mercato. A seguito del maggior interesse

riguardo alla technique, aumentano anche gli investimenti in R&S. La

profittabilità spesso diventa positiva e questa situazione favorisce il

miglioramento delle performance, la formazione di nuove UF e

l’eliminazione di alcune HF.

3. Maturità:

La profittabilità della nuova technique è ormai alta così come gli impatti

economici e sociali. Il processo di sviluppo inizia a rallentare.

L’innovazione avviene solo attraverso l’ottimizzazione, i trade-off e le

invenzioni di basso livello. Quando il ciclo di innovazione incrementale si

esaurisce, la curva S inizia a mostrare una saturazione del livello di

performance.

4. Declino:

I limiti della technique sono stati raggiunti, non sono disponibili ulteriori

miglioramenti e la profittabilità diminuisce. La technique non risulta più

necessaria a causa di cambiamenti nei bisogni della società o per la nascita

di una nuova technique che utilizza altri metodi per svolgere la PF.

In uno di questi stage (solitamente durante la maturità o il declino) sorge una

nuova fase di sviluppo radicale che porta alla nascita di una nuova technique con

una propria curva S.


89

Il ciclo di innovazione incrementale diventa sempre più corto e le innovazioni

radicali avvengono sempre più spesso:

Ogni sottosistema all’interno di un sistema o processo tecnologico ha una propria

curva S con diverse scale temporali, conformemente al secondo postulato

dell’evoluzione tecnologica. Le curve a S mostrate in figura 1.34 ovviamente

rappresentano un’approssimazione di un caso ideale; la reale evoluzione di un

sistema tecnologico è molto complicata a causa di varie influenze che ne

modificano l’andamento.

1.11. L’albero evolutivo [CHUK]

L’albero evolutivo è uno strumento grafico per la rappresentazione

dell’evoluzione di un sistema e dei suoi sottosistemi.

Il metodo per costruire un albero evolutivo è basato sull’utilizzo di un criterio

oggettivo di classificazione, quello delle leggi di evoluzione dei sistemi tecnici.

Le linee dell’albero, costruite sulla base dei trend evolutivi rappresentano

un’ottima struttura informativa che consente di avere una visione chiara delle

trasformazioni a cui il sistema in considerazione è stato sottoposto. Inoltre questo

metodo permette di prevedere quali saranno gli eventuali sviluppi futuri anche nel

caso in cui le informazioni riguardanti il sistema non siano del tutto esaustive.

τ > τ e 1/τ > 1/τ per ogni j > i α i α j β i β j E E E E

dove α = ciclo incrementale β = innovazioni radicali


90

Figura 1.35. La struttura dell’albero evolutivo

La figura 1.35. descrive il principio di costruzione dell’albero evolutivo nel

momento in cui vengono raccolte le informazioni. Come si può notare ogni linea

di trasformazione ha inizio in un determinato punto e ogni suo passo può essere il

punto di partenza di un’altra linea di evoluzione. Man mano che le informazioni

vengono accumulate, i rami dell’albero possono cambiare posizione; la versione

finale dovrebbe essere chiara, ordinata e senza dettagli non essenziali. Il primo

passo nella costruzione di un albero evolutivo di un sistema è rappresentato dalla

sua versione più semplice, che generalmente è un oggetto rigido, costituito da una

solo elemento, avente una forma semplice e che non possiede una struttura

interna.


91

Figura 1.36. I passi della linea evolutiva “Segmentation of objects and substances”

Una volta precisato l’elemento di partenza dell’albero è necessario individuare la

linea evolutiva principale del sistema, quella che in altre parole costituisce il

tronco; un possibile tronco può essere la linea evolutiva basata sulla

segmentazione degli oggetti e delle sostanze rappresentata nella figura 1.36.

Il passo successivo è la costruzione dei rami, che hanno la loro base di partenza

nel tronco. Ogni ramo rappresenta una diversa trasformazione del sistema o dei

sottosistemi sulla base dei trend evolutivi. Per esempio si potrà avere un ramo

basato sul trend “Mono-Bi-Poly”, oppure uno sul trend “Expansion-Convolution”,

o “Coordination” e così via. Nella figura seguente sono rappresentati i rami del

sistema “mietitrebbiatrice”.

Figura 1.37. I rami dell’albero evolutivo di una mietitrebbiatrice


92


93

CAPITOLO SECONDO:

IL CONTESTO INDUSTRIALE


94


95

2. IL CONTESTO INDUSTRIALE 2.1. Whirlpool Corporation [BAGG06]

Whirlpool Corporation, con un giro di affari di oltre 13 miliardi di dollari7, è oggi

il primo produttore e distributore di grandi elettrodomestici al mondo. La società,

fondata nel 1911, conta circa 68.000 dipendenti a livello mondiale, di cui 14.000

in Europa. La sua sede centrale è a Benton Harbor, nel Michigan (USA), ma

possiede quasi 50 tra fabbriche, sedi commerciali e centri di ricerca e sviluppo, in

17 Paesi. La società americana commercializza i propri prodotti attraverso marchi

importanti come Whirlpool, KitchenAid, Brastemp, Bauknecht, Laden, Polar, KIC

e l’italiana Ignis, in oltre 170 paesi. I prodotti principali sono lavatrici, le cui

vendite coprono il 31% del fatturato totale, asciugatrici, forni, forni a microonde,

lavastoviglie, fornelli, congelatori e frigoriferi [WHIR06].

Nella storica sede della Ignis a Comerio, in provincia di Varese, si trova il quartier

generale europeo. Whirlpool Europe è diventata una società posseduta da

Whirlpool Corporation nel luglio del 1991, dopo l’acquisizione da parte della casa

madre del 100% della joint venture che era stata costituita nel 1989 con Philips.

Attualmente la presenza nel Vecchio Continente, che serve anche il Medio

Oriente, l’Africa e la regione Asia Pacific, si è consolidata portando Whirlpool al

terzo posto del mercato europeo di elettrodomestici, dietro Electrolux e Bosch-

Siemens, con un fatturato nel 2004 di 3,1 miliardi di dollari. L’attività europea di

Whirlpool genera circa il 23% del fatturato mondiale del gruppo e, dal suo

ingresso sul mercato a oggi, Whirlpool è diventato il marchio europeo di

elettrodomestici numero uno per volume di pezzi.

Whirlpool, in Italia da lavoro a circa 6000 persone per una produzione

complessiva pari al 50% dei volumi prodotti in tutta Europa. I siti produttivi

italiani sono 4, Trento, Siena, Napoli e Cassinetta di Biandronno (VA), dove ha

sede anche l’Engineering Center. Lo stabilimento di Cassinetta di Biandronno

7 I dati riportati hanno come fonte gli Annual Reports di Whirlpool Corporation.


96

rappresenta il più grande insediamento industriale e di sviluppo europeo con

quattro stabilimenti operativi e più di 3.000 dipendenti.

Le principali strategie che hanno consentito a Whirlpool di diventare società

leader nel mondo sono state la capacità d’innovazione in ogni campo, dalle

tecnologie produttive alla strategia di marketing, al prodotto, l’impegno a

soddisfare le esigenze dei consumatori e la capacità di espandere i propri mercati

di sbocco.

2.2. Il prodotto [WIKI06]

Il prodotto preso in considerazione nello svolgimento di questo lavoro è la

lavatrice. La decisione è stata presa in collaborazione con il sig. Petrali

dell’Engineering Center di Whirlpool Europe. La lavatrice, come si sa, è una

macchina che serve per il lavaggio dei tessuti. Per effettuare il ciclo di lavaggio

utilizza come mezzo primario l’acqua, ma esistono altri dispositivi che eseguono

il lavaggio “a secco” facendo uso di sostanze alternative e detergenti; solitamente

sono usate solo presso esercizi specializzati.

Si possono distinguere due tipi di lavatrici: lavatrici finalizzate all’utilizzo

domestico e quelle per l’uso industriale.

Nell’uso industriale lo scopo delle lavatrici non è solo quello di lavare vestiti ma

di operare anche su fibre non lavorate, filati e pezze di stoffe. Il lavaggio può

essere finalizzato alla rimozione di sporcizia, di residui di tintura o di filati

d’appoggio utilizzati durante la lavorazione.

Per quanto riguarda la lavatrice domestica, oggetto del nostro studio, si possono

distinguere due configurazioni: ad asse verticale e ad asse orizzontale. La prima

(figura 2.1), diffusa principalmente negli Stati Uniti, in Australia e in alcune parti

dell’Europa è caratterizzata dalla presenza di un cestello, a forma cilindrica con la

base piatta, che viene caricato dall’alto. Al centro del cestello è posizionato il

cosiddetto agitatore, che ha la funzione, attraverso il suo movimento assiale, di

muovere i vestiti favorendo il loro lavaggio.


97

Figura 2.1. Lavatrice ad asse verticale

Fonte: Repairclinic.com

Figura 2.2. Lavatrice ad asse orizzontale e a caricamento frontale

Fonte: Repairclinic.com


98

Nella configurazione ad asse orizzontale (figura 2.2), diffusa soprattutto in Europa

e nel Medio Oriente, la vasca e il cestello sono montati orizzontalmente e il

movimento dei vestiti è favorito dalla rotazione del cestello stesso e dalla forza di

gravità. Attualmente esistono due tipologie di lavatrici ad asse orizzontale: a

carica dall’alto, nelle quali lo sportello di carico è posto sulla parte superiore della

macchina, e a carica anteriore, in cui lo sportello è posizionato sulla parte frontale

della macchina ed è solitamente trasparente (oblò).

Tutte le lavatrici per il loro funzionamento, utilizzano diversi tipi di energia:

energia meccanica, energia termica ed un’azione chimica. L’energia meccanica è

fornita, nelle lavatrici ad asse orizzontale, dalla rotazione del cestello e in quelle

ad asse verticale anche dal movimento dell’agitatore; l’energia termica viene

fornita dalla temperatura dell’acqua, che viene scaldata attraverso una resistenza

corazzata. L’azione chimica è dovuta al detergente e ad altri agenti chimici; in

particolare le lavatrici ad asse orizzontale utilizzano detersivi speciali che sono in

grado di rilasciare differenti ingredienti chimici in base alla temperatura

dell’acqua.

Alcuni test, che hanno messo a confronto le lavatrici ad asse orizzontale e

verticale, hanno mostrato che, in generale, le prime rovinano meno i vestiti,

utilizzano meno acqua e meno energia e necessitano di un minor quantitativo di

detersivo. Esse, inoltre permettono, a livello industriale, il facile montaggio di

un’asciugatrice all’interno della stessa macchina.

Le lavatrici ad asse verticale hanno, invece, il vantaggio di completare il ciclo di

lavaggio più velocemente e permettono di rimuovere i vestiti in una fase

intermedia del ciclo. Inoltre questo tipo di lavatrice favorisce il caricamento e lo

scaricamento dei panni, dal momento che è possibile raggiungere la vasca più

comodamente e senza interrompere il lavaggio.

Il tipo di lavatrice preso in considerazione in questo lavoro è quello ad asse

orizzontale, in quanto risulta essere il più comune e il più utilizzato in Italia e in

Europa. In questo tipo di lavatrice si possono distinguere alcuni sottosistemi, la

cui descrizione, con il supporto della figura 2.3 (a cui si riferiscono i numeri)

permetterà di comprenderne il funzionamento. La funzione principale della


99

lavatrice è svolta dal gruppo di lavaggio, quello che, in parole semplici permette

di eliminare lo sporco dai vestiti.

Figura 2.3. Componenti di una lavatrice ad asse orizzontale Fonte: elaborazione immagine Repairclinic.com

Questo gruppo è composto da:

- vasca (1): componente cilindrico, in acciaio inox o in plastica, che ha la

funzione di contenere l’acqua e il detersivo utilizzati per il lavaggio Nella

parte posteriore della vasca è inserito il mozzo con i cuscinetti che

sostengono il perno di fissaggio della tripla staffa che sostiene il cestello;


100

- resistenza corazzata (2): si trova nella parte inferiore della vasca e serve

per il riscaldamento dell’acqua di lavaggio;

- contrappesi (3): sono situati generalmente nella parte anteriore della vasca;

sono in cemento o in ghisa e hanno la funzione di equilibrare il sistema

controbilanciando le forze dovute alla rotazione del cestello;

- cestello (4): è il componente in cui vengono inseriti i vestiti da lavare; ha

una forma cilindrica, è in acciaio inox ed è situato all’interno della vasca.

Il cestello è caratterizzato dalla presenza di fori che permettono il

passaggio dell’acqua dalla vasca al cestello stesso e viceversa, ed è dotato

di staffe, generalmente tre, che favoriscono il rimescolamento dei vestiti. Il

cestello è sostenuto da una tripla staffa, collegata al motore che ne

permette la rotazione;

- tunnel (5): è la guarnizione situata tra la vasca e l’oblò che ha la funzione

di evitare le fuoriuscite di acqua.

Altro elemento fondamentale della lavatrice è il sistema idraulico; esso consente

all’acqua di entrare nella lavatrice alla giusta temperatura, il passaggio della stessa

alla vasca e lo scarico nella rete fognaria. Gli elementi che costituiscono il sistema

idraulico sono:

- pompa (6): la pompa ha la funzione di permettere il ricircolo dell’acqua e

di condurla verso il tubo di scarico in base alla fase del lavaggio;

- tubo di alimentazione (7): consente all’acqua di entrare nella lavatrice

dall’impianto idraulico dell’edificio;

- tubo di raccordo verso la vasca: permette all’acqua di entrare nella vasca;

- tubo di scarico: conduce l’acqua, una volta finito il lavaggio, nella rete

fognaria;

- vaschetta del detergente e relativi componenti (8): la vaschetta ha il

compito di contenere il detersivo che attraverso un tubo e l’afflusso di

acqua entra nella vasca;

- valvola di immissione dell’acqua (9): serve per bloccare o permettere il

flusso dell’acqua verso la vasca e attraverso la vaschetta del detersivo.


101

La terza unità che costituisce una lavatrice è il gruppo motore che comprende il

motore stesso e il sistema di trasmissione ed ha la funzione di assicurare la

rotazione del cestello. I componenti del gruppo motore sono:

- motore elettrico (10);

- puleggia (11): collegata alla cinghia (12), trasmette il movimento alla

crociera con staffa;

- crociera con staffa: situata nella parte posteriore della vasca, comprende

l’albero di trasmissione, il mozzo e la staffa di fissaggio al cestello; serve

per trasmettere il moto rotatorio dalla puleggia al cestello.

Il gruppo controllo comprende tutti quegli elementi che permettono la gestione dei

programmi di lavaggio. In particolare i principali componenti sono:

- scheda elettronica (13): gestisce tutti i controlli della lavatrice;

- interruttori (14) e manopole (15): costituiscono i comandi di interfaccia tra

utente e macchina: comprendono per esempio l’interruttore per far iniziare

il ciclo, la manopola che regola la temperatura, quella che permette di

scegliere le varie opzioni di lavaggio e così via;

- “Unbalance Switch” (16): si tratta di un dispositivo che interrompe la

rotazione del cestello nel caso in cui la lavatrice sia troppo instabile

La lavatrice è poi costituita da un telaio che è composto dai seguenti elementi:

- traverse e pannelli di copertura (17): le traverse costituiscono la struttura

portante, mentre i pannelli di copertura hanno sia una funzione estetica, sia

una funzione di protezione dei componenti interni alla lavatrice;

- ammortizzatori (18): sono collegati da un lato alla parte inferiore della

vasca e dall’altro alla base della struttura portante della lavatrice; sono

solitamente due, posizionate nella parte posteriore della vasca e hanno una

funzione di supporto e di assorbimento delle vibrazioni;


102

- molle (19): collegano la parte superiore della vasca alla struttura portante;

sono di solito due e posizionate nella parte anteriore. Così come gli

ammortizzatori servono per sorreggere la vasca e per attutire le vibrazioni;

- piedini d’appoggio del mobile (20).

Infine vi è il sistema di apertura che è rappresentato dall’oblò. Gli elementi che

costituiscono questo sistema sono:

- supporto principale (21): ha una forma circolare e nello spazio centrale è

situato il vetro;

- vetro (22): permette di vedere l’interno del cestello;

- maniglia (23): consente all’utente di aprire e chiudere l’oblò;

- sistema di chiusura (24): permette la chiusura rigida dell’oblò, necessaria

durante il ciclo di lavaggio.


103

CAPITOLO TERZO:

L’INDAGINE BREVETTUALE


104


105

3. L’INDAGINE BREVETTUALE 3.1. Le invenzioni e i brevetti [SAVR00]

Le più importanti fonti per lo sviluppo di TRIZ sono stati i brevetti e le

informazioni tecniche. Al momento gli studiosi TRIZ hanno analizzato 2 milioni

di brevetti che rappresentano circa il 10% di tutti i brevetti presenti nel mondo.

Il principale risultato di questo studio è l’individuazione delle euristiche che

hanno favorito la soluzione di problemi non di routine. Spesso una euristica TRIZ

può aiutare ad effettuare il passo più importante nel processo di problem solving,

cioè a colmare il gap tra la situazione iniziale e quella desiderata.

Durante l’analisi dei brevetti provenienti da vari campi ingegneristici, Altshuller e

più tardi altri esperti TRIZ, scoprirono che sistemi tecnici e processi tecnologici

differenti evolvono nel tempo in modo simile. Questi studi hanno rivelato alcuni

trend generici nell’evoluzione dei technical systems e dei technological processes.

L’obiettivo di questo lavoro di tesi è quello di verificare l’esistenza di questi trend

(discussi nel primo capitolo) nel caso reale di un prodotto, la lavatrice, attraverso

l’analisi dei brevetti esistenti. Prima però di descrivere la metodologia di lavoro

utilizzata è utile fornire alcune informazioni riguardanti le invenzioni e i brevetti.

3.1.1. Ragioni, obiettivi e tipi di invenzione Ci sono due principali ragioni che portano allo sviluppo di nuove invenzioni:

- l’insorgere di un problema all’esterno di una technique (per esempio

derivante da una richiesta di mercato o dalla creatività di un inventore);

- l’insorgere di un problema all’interno di una technique (per esempio gli

sforzi volti al miglioramento della qualità o alla riduzione dei costi o nuovi

materiali e tecnologie).

Se un’invenzione soddisfa alcuni criteri, tra cui quello della novità, essa può

essere registrata sottoforma di un documento legale: il brevetto. I brevetti sono


106

l’unico monopolio legale valido in molti paesi. Spesso capita che separatamente

inventori sviluppino nuovi sistemi molto simili (per esempio il telefono o la

radio): in questi casi il brevetto stabilisce la priorità legale dell’invenzione.

I brevetti sono classificati a seconda del campo di applicazione. La maggior parte

di essi appartengono a settori quali la meccanica, la chimica, la termodinamica,

l’elettromagnetismo, l’elettronica, l’ottica e i software. Tuttavia un nuovo

dispositivo o una nuova tecnologia può appartenere a più di una categoria.

Al di là delle due ragioni già citate, ci sono varie motivazioni che portano alla

nascita di nuove invenzioni. Alcune di esse sono state riassunte da Edward e

Monika Lumsdaine [LUMS98]:

- come risposta ad una minaccia (radar, armi);

- come risposta ad un bisogno esistente;

- come risposta ad un bisogno futuro;

- per soddisfare una curiosità intellettuale;

- come risposta ad una emergenza;

- per aumentare le speranze di sopravvivenza e di sicurezza;

- per migliorare la qualità di vita;

- per facilitare la soluzione di problemi;

- per trasformare fallimenti in successi (post-it);

- per superare difetti;

- per ridurre i costi e diminuire gli sforzi necessari;

- per trovare nuovi utilizzi di prodotti vecchi;

- per migliorare continuamente il lavoro fatto da altri;

- per avere nuovi processi tecnologici;

- per trovare nuove applicazioni di tecnologie esistenti;

- per trovare nuovi materiali utilizzabili;

- in quanto si hanno a disposizione dei fondi per risolvere uno specifico

problema;

- per migliorare la posizione competitiva di una organizzazione.


107

Esistono anche numerosi obiettivi delle invenzioni. Questi possono essere

suddivisi in tre categorie:

- tecnici (misura, controllo, applicazione);

- economici (ergonomia, ecologia);

- funzionali (automatizzazione, meccanizzazione, semplificazione,

riduzione, aumento, espansione, limitazione).

Spesso però un’invenzione, oltre al raggiungimento degli obiettivi prestabiliti, può

condurre anche a risultati positivi inattesi; tale fenomeno è chiamato in TRIZ

extra-effect. Il problema è che frequentemente questi effetti vengono trascurati

dall’inventore che tiene in considerazione solamente gli obiettivi decisi

inizialmente. Per evitare queste disattenzioni è possibile costruire dei

morphological boxes per ogni categoria di obiettivi.

Per quanto riguarda i tipi di invenzioni, questi sono stati proposti da diversi

ricercatori americani ed europei. John A. Kuecken [KUEC69] notò tre circostanze

che portano alla realizzazione di una invenzione:

1. La soluzione ingegnosa: viene trovata una soluzione in seguito

all’osservazione di un problema (per esempio l’uomo inventò la radio

dopo aver riscontrato il problema della comunicazione a lunga distanza).

2. L’applicazione ingegnosa: una proprietà viene notata e poi applicata nella

soluzione di un problema (per esempio l’uomo primitivo, prima notò le

proprietà del fuoco e poi lo utilizzò per scaldare la caverna).

3. L’annullatore di gap: un gap viene osservato da uno specialista che crea

qualcosa per colmarlo (per esempio una gomma da masticare al gusto di

mela).


108

Molti anni dopo Kuecken, l’inventore e scrittore Gilbert Kivenson [KIVE82] separò

le invenzioni in alcune categorie:

- combinazione singola o multipla: una penna che scrive da una parte con

inchiostro e dall’altra con una matita crea delle proprietà non possedute

dai due strumenti presi separatamente;

- risparmiare lavoro: ogni volta che viene introdotta una nuova fonte di

lavoro, c’è sempre la possibilità di integrare la nuova fonte con i

dispositivi esistenti in modo da ridurre gli sforzi necessari o produrre di

più con lo stesso sforzo;

- soluzione diretta di un problema: il problema di ridurre la grandezza delle

valvole elettroniche fu risolto grazie all’invenzione del transistor;

- adattamento di un vecchio principio ad un vecchio problema per ottenere

un nuovo risultato: le punte delle matite per molti anni erano costituite da

grafite e argilla; non era possibile produrre questo tipo di punte con un

diametro minore di un millimetro. L’utilizzo della plastica ha permesso di

fabbricare punte robuste con un diametro di 0,6 e 0,3 millimetri, utili per

artisti e disegnatori;

- applicazione di un nuovo principio ad un vecchio problema: l’applicazione

di transistor al posto delle valvole elettroniche per la costruzione di protesi

acustiche;

- applicazione di un nuovo principio per un nuovo utilizzo: l’utilizzo dei

satelliti come mezzi di comunicazione per snellire il traffico esistente sul

suolo terrestre;

- serendipity: ne esistono due tipi:

• uno studioso è bloccato nella soluzione di un problema e un evento

casuale gli consente di giungere alla risposta;

• uno studioso scopre casualmente un nuovo principio indipendente dal

lavoro in cui è impegnato e lo applica con successo al contesto a cui si

riferisce.


109

Vladimir Hubka, specialista in ingegneria e progettazione, propose una

classificazione dei sistemi tecnici basata sull’originalità del progetto e sul grado di

novità [HUBK88]:

- sistemi tecnici riutilizzati: alcuni sottosistemi, che svolgono determinate

funzioni, possono essere selezionati e riutilizzati senza alterazioni. Questi

comprendono parti standard come viti, chiavi, valvole e molle e parti che

possono essere usate in contesti differenti rispetto a quelli per i quali erano

state progettate;

- sistemi tecnici adattati: alcuni sistemi tecnici possono essere adattati per

svolgere nuovi compiti attraverso alcuni cambiamenti in termini di

grandezza, potenza, velocità, materiali e metodi di fabbricazione;

- sistemi tecnici riprogettati: nei sistemi tecnici riprogettati, solo le funzioni,

alcuni parametri e possibilmente i principi rimangono inalterati; nei

sistemi tecnici più complessi, le alterazioni coinvolgono la struttura;

- sistemi tecnici originali: nessun sistema tecnico può svolgere tutte le

funzioni richieste; spesso sono necessarie delle proprietà tecniche

aggiuntive o dei nuovi principi.

3.1.2. Livelli delle invenzioni Altshuller e Shapiro distinsero cinque livelli di invenzione basati sulla difficoltà

del problema, sulle differenze che si incontrano nel cercare una nuova soluzione

oppure migliorarne una già nota, sulla “distanza” tra la soluzione trovata e il

campo di conoscenze dell’inventore. I brevetti che presentavano una semplice

modifica ad un progetto furono inseriti nel livello più basso, quelli che

cambiavano in qualche modo il sistema furono considerati più inventivi e i

brevetti che riguardavano grandi scoperte scientifiche furono considerati i più

innovativi. Analizziamo ora i vari livelli di invenzione:

- Livello 1 (Regular): il primo livello include i problemi routine risolti dopo

qualche dozzina di tentativi attraverso metodi ben conosciuti all’interno di

una società. Le invenzioni appartenenti a questo livello sono caratterizzate


110

da piccoli e ricorrenti cambiamenti; approssimativamente circa il 32%

delle invenzioni fanno parte di questo livello8. Dal punto di vista TRIZ, i

brevetti del livello 1 non sono considerati invenzioni.

- Livello 2 (Improvement): il secondo livello include gli sviluppi di una

technique esistente (circa il 45% delle invenzioni; poche centinaia di

tentativi). I prototipi conosciuti subiscono cambiamenti qualitativi, ma non

sostanziali, solitamente grazie all’applicazione di metodi provenienti dallo

stesso campo ingengneristico del sistema esistente e a conoscenze

specifiche dell’inventore. Le soluzioni appartenenti al livello 2 offrono

piccoli miglioramenti alla technique esistente attraverso la riduzione delle

contraddizioni. Quando i problemi sono risolti ai livelli 2-5, il risolutore è

considerato inventore dal punto di vista TRIZ.

- Livello 3 (Invention Inside Paradigm): le invenzioni appartenenti a questo

livello sono caratterizzate da miglioramenti sostanziali e cambiamenti

radicali attraverso l’utilizzo di metodi e conoscenze provenienti da altre

discipline, anche lontane dal campo di applicazione del sistema esistente

(18% delle invenzioni; dozzine di migliaia di tentativi). Le invenzioni del

terzo livello migliorano significativamente i sistemi, spesso attraverso

l’introduzione di sottosistemi interamente nuovi.

- Livello 4 (Breakthrough Outside Paradigm): a questo livello appartengono

circa il 4% delle invenzioni ottenute grazie a centinaia di migliaia di

tentativi; sono caratterizzate da una nuova idea che non ha praticamente

niente in comune con il prototipo. Le soluzioni che fanno parte del quarto

livello sono innovazioni che utilizzano un principio completamente

differente per la funzione primaria; inoltre le contraddizioni vengono

eliminate in quanto la loro esistenza è impossibile all’interno del nuovo

sistema. Infine le invenzioni di questo livello sfruttano effetti fisici e non

solo, poco conosciuti negli anni precedenti.

- Livello 5 (Discovery): il quinto livello include invenzioni (meno dell’1%

del totale; milioni di tentativi) radicalmente nuove legate a grandi scoperte

nelle scienze di base e nelle nuove scienze o a nuovi bisogni. Solitamente 8 Le percentuali provengono da un’analisi effettuata tra il 1956 e il 1969 su brevetti provenienti da 14 classi.


111

una nuova idea compare a causa del cambiamento della funzione primaria

del prototipo e all’avvento di nuovi sottosistemi in grado di svolgere la

nuova funzione. Le soluzioni appartenenti al livello 5 esistono al di fuori

dei confini delle conoscenze scientifiche contemporanee e di solito si

trovano tra la scienza e l’ingegneria. Alla base di queste invenzioni vi è la

scoperta di nuovi effetti o fenomeni, applicati in seguito a problemi

inventivi. Nella tabella 3.1. sono riassunti i cinque livelli con le relative

caratteristiche.

Livello Natura Numero di Provenienza soluzione Percentuale della soluzione tentativi Brevetti I Ovvia Qualche dozzina Campo specifico 32% II Poche modifiche Poche centinaia Singolo ramo 45% di una tecnologia

III Cambiamenti radicaliDozzine di

migliaia Altri rami 18% tecnologici

IV Soluzione largamente Centinaia di Dalla scienza: piccola 4% applicabile migliaia conoscenza di fenomeni fisici, chimici V Scoperta, Milioni Al di là dei limiti della < 1%

prima sconosciuta scienza contemporanea Tabella 3.1. Livelli di invenzione

Una scoperta di quinto livello sta alla base delle invenzioni appartenenti agli altri

quattro livelli. Per esempio il laser, tecnologia scoperta negli anni ’60 è ora

abitualmente usato negli strumenti di misura, in campo medico, nei lettori ottici e

così via.

Una questione ancora aperta è se la distribuzione delle invenzioni nei vari livelli

sia costante o vari nel tempo. A questo scopo Altshuller analizzò nel 1982 dei

brevetti russi appartenenti a 3 differenti classi; i criteri furono gli stessi utilizzati

negli anni 1956-1969. Il risultato fu che il 39% dei brevetti apparteneva al livello

1, il 55% al livello 2 e il 6% al livello 3. Invenzioni di quarto e quinto livello non

furono trovate. Il cambiamento probabilmente era dovuto alle variazioni

statistiche tra campioni.

In generale, il livello di una invenzione dipende dal problema e dalla soluzione,

dal momento che un singolo problema può avere soluzioni a differenti livelli e


112

una singola soluzione (solitamente vicina all’IFR) può risolvere problemi anche in

questo caso appartenenti a diversi livelli.

Il livello di un problema può essere stimato come lg (D), dove lg è il logaritmo

decimale e D è la difficoltà9 del problema. Purtroppo, per molti problemi

complicatissimo determinare la difficoltà.

Infine, è possibile affermare che il livello non è solo una proprietà di un nuova

technique, ma serve anche per mettere in evidenza le differenze che un sistema

tecnico o un processo tecnologico hanno rispetto al prototipo.

3.1.3. La realizzazione delle invenzioni Altshuller concentrò le sue indagini sui principi utilizzati nelle soluzioni

appartenenti ai livelli 2, 3 e 4. Le soluzioni di livello 1 furono ignorate perché non

innovative, mentre le soluzioni di livello 5 non furono considerate perché,

basandosi sulla conoscenza di nuovi fenomeni naturali e di nuovi bisogni umani,

non potevano essere accostate a quelle degli altri livelli. Altshuller sosteneva che

poteva aiutare chiunque a sviluppare invenzioni di livello 2, 3, e 4 grazie allo

studio di un numero elevato di brevetti. Tali studi, infatti, avrebbero permesso al

risolutore di identificare le euristiche necessarie per la soluzione di problemi

inventivi. Altshuller osservò che le stesse soluzioni erano ripetutamente utilizzate

anche in campi ingengeristici differenti e a distanza di vari anni. Da ciò capì che

le soluzioni dei livelli 1, 2 e 3 potevano essere trasferite da un campo di

applicazione all’altro, tanto che il 95% dei problemi riscontrati in un determinato

campo sono già stati risolti in altri campi. Dunque l’accesso a tali soluzioni

dovrebbe ridurre il numero di anni che intercorre tra le varie invenzioni con un

conseguente miglioramento di efficienza dei processi di innovazione e di problem

solving.

Tuttavia ci sono molte barriere che limitano lo sviluppo di invenzioni ed

innovazioni. Altshuller, a tale proposito, scrisse: “Se qualcuno decide di

sviluppare un sistema tecnico completamente nuovo quando quello vecchio è

ormai al termine della sua crescita, la strada verso il successo e verso

9 D = V/S dove V è il numero di varianti possibili e S è il numero dei passi che conducono a soluzioni accettabili


113

l’accettazione da parte della società è lunga e difficile. La principale difficoltà è

dimostrare che il nuovo sistema è possibile e necessario”[ALTO96]. In altre parole,

l’inventore deve essere cauto, in quanto il mercato potrebbe non accettare progetti

troppo avanzati e limitare così il loro sviluppo.

3.2. I brevetti

Come abbiamo già accennato, il brevetto è lo strumento giuridico che conferisce

all'autore di un’invenzione il monopolio temporaneo di sfruttamento

dell’invenzione stessa, ossia il diritto di escludere terzi dall’attuare l’invenzione e

dal trarne profitto. Il brevetto rappresenta pertanto un monopolio legale, se pur

limitato territorialmente e temporalmente. Tale monopolio legale si giustifica con

il fatto che il sistema brevettuale è basato su una forma di scambio: il titolare del

brevetto riceve protezione per la propria invenzione e in cambio è obbligato a

svelare e a descrivere l’invenzione. Le domande di brevetto e i brevetti già

concessi sono infatti pubblicati dagli uffici brevetti di tutto il mondo e ciò li rende

una primaria fonte di informazione tecnico-scientifica. Offrendo protezione in

cambio di divulgazione, il sistema brevettuale crea incentivi ad investire in ricerca

e sviluppo e garantisce alla società l’acquisizione immediata delle idee innovative.

Il numero di brevetti presenti nel mondo è grandissimo; ne esistono, infatti, più di

20 milioni. Ogni brevetto contiene informazioni riguardo all’innovazione in

questione, all’area tecnologica a cui si riferisce l’invenzione, all’inventore e ad

eventuali altri brevetti a cui fa riferimento [JAFF02]. In particolare il brevetto è

costituito principalmente da cinque parti:

- dati bibliografici: in questa sezione sono riportate informazioni riguardanti

l’inventore, la società, il numero del brevetto, la data di consegna e di

pubblicazione, la classe brevettuale e gli eventuali brevetti citati;

- riassunto (abstract): viene descritta in breve l’invenzione, solitamente con

l’apporto di una figura significativa;


114

- preambolo (background of the invention): in questa parte trovano

chiarimento l’oggetto dell'invenzione, le sue applicazioni, il problema

tecnico da risolvere, le principali soluzioni note, i vantaggi offerti

dall'invenzione, la sua idea di soluzione;

- descrizione: viene descritta nel dettaglio l’invenzione con riferimento ad

alcuni disegni;

- rivendicazioni (claims): si tratta di una serie di clausole nelle quali trovano

definizione le soluzioni inventive di cui si rivendica la privativa; una

forma tipica di stesura delle rivendicazioni prevede una prima

rivendicazione, detta rivendicazione principale, che descrive l’oggetto

inventato, e una serie di rivendicazioni dipendenti dalla principale relative

a forme preferite di realizzazione di tale oggetto.

3.2.1. Le classi brevettuali Chiunque abbia intenzione di richiedere un brevetto o un marchio, sia a livello

nazionale che internazionale, deve essere in grado di comprendere se la propria

invenzione è completamente nuova o è già presente; ciò è possibile solamente

attraverso la ricerca di numerose informazioni. Per facilitare tale ricerca la

WIPO10 (World Intellectual Property Organization) creò la International Patent

Classification (IPC), un sistema di classificazione avente l’obiettivo di

organizzare le informazioni riguardanti i brevetti in modo strutturato. L’IPC fu

creato nel 1968 in un formato internazionale standard e viene riveduto ogni 5 anni

con lo scopo di migliorarlo tenendo in considerazione lo sviluppo tecnologico

(l’edizione corrente è l’ottava). Questa classificazione, che viene utilizzata da tutti

gli uffici brevetti, ha una struttura gerarchica ed è suddivisa in 8 sezioni, 120

classi, 628 sottoclassi e quasi 69.000 gruppi (dei quali approssimativamente il

10% sono “gruppi principali”, ed il resto sono “sotto gruppi”). Ad ogni invenzione

relativa ad uno specifico campo tecnologico viene assegnato (da una commissione

dell’ufficio brevetti presso il quale ci si rivolge) uno specifico codice di

10 La WIPO è un'organizzazione intergovernativa che promuove la tutela della proprietà intellettuale in tutto il mondo. La WIPO gestisce oltre 16 trattati multilaterali riguardanti gli aspetti giuridici e amministrativi della proprietà intellettuale.


115

classificazione per la sezione, la classe, la sottoclasse, ed il gruppo nei quali

risulta rientrare.

Il livello più alto è rappresentato, come abbiamo visto, dalle sezioni. Le sezioni

indicano i campi tecnologici a cui le invenzioni appartengono; ogni sezione è

indicata attraverso una lettera dell’alfabeto (dalla A alla H):

A. Human Necessities

B. Performing Operations; Transporting

C. Chemistry; Metallurgy

D. Textiles; Paper

E. Fixed Constructions

F. Mechanical Engineering; Lighting; Heating; Weapons; Blasting

Engines or Pumps

G. Physics

H. Electricity

Il secondo livello è rappresentato dalle classi, indicate con un numero a due cifre;

ogni classe è accompagnata da un titolo che ne permette di comprendere il

contenuto. Per esempio se prendiamo in considerazione la sezione D (Textiles;

Paper), alcune delle sue classi sono:

- D 01 Natural or artificial threads or fibres; spinning

- D 02 Yarns; mechanical finishing of yarns or ropes; warping or beaming

- D 03 Weaving

- D 04 Braiding; lace-making; knitting; trimmings; non-woven fabrics

- D 06 Treatment of textiles or the like; laundering; flexible materials not

otherwise provided for

Ogni classe si suddivide a sua volta in una o più sottoclassi distinte di nuovo da

lettere. Continuando l’esempio di prima, consideriamo la classe D 06; alcune delle

sue sottoclassi sono:


116

- D 06 B Treating textile materials by liquids, gases or vapours

- D 06 C Finishing, dressing, tentering or stretching textile fabrics

- D 06 F Laundering, drying, ironing, pressing or folding textile articles

- D 06 G Mechanical or pressure cleaning of carpets, rugs, sacks, hides or

other skin or textile articles or fabrics; turning inside-out flexible tubular

or other hollow articles

L’ultimo livello è rappresentato dai gruppi e dai sottogruppi. Ogni gruppo è

indicato da un numero a una, due o tre cifre; per esempio, riprendendo dalla

sottoclasse D 06 F:

- D 06 F 1 Washing receptacles

- D 06 F 11 Washing machines using rollers, e.g. of the mangle type

- D 06 F 18 Washing machines having receptacles, stationary for washing

purposes, and having further drying means

- D 06 F 37 Details of washing machines of kinds covered by groups D06F

21/00 to D06F 25/00, restricted to machines of these kinds

Infine i sottogruppi sono indicati da un numero a due cifre preceduto da una barra

obliqua (“/”). Partendo dal gruppo D 06 F 37 si ha per esempio:

- D 06 F 37 /02 Rotary receptacles, e.g. drums

- D 06 F 37 /10 Doors; Securing means therefore

- D 06 F 37 /26 Casings; Tubs

Oltre all’IPC, esistono altri sistemi di classificazione; uno di questi è la “European

Classification” (ECLA), che è una estensione del sistema IPC. L’ECLA contiene

oltre 132200 suddivisioni, circa 62000 in più rispetto all’IPC ed è più precisa e

sistematica. Il compito di classificare i brevetti secondo la classificazione europea

è affidato ad alcuni esaminatori dello European Patent Office; l’ECLA, così come

l’IPC viene rivisto periodicamente.


117

Un ultimo sistema di classificazione importante è il “United States Patent

Classification System” (USPC), che suddivide i brevetti americani in base all’area

tecnologica in cui si trova l’invenzione.

Un principio fondamentale di questo sistema è che ogni classe è creata a partire da

una prima analisi delle invenzioni presenti sui brevetti americani. Tutte le

invenzioni simili sono raggruppate nella medesima classe; queste classi sono poi

suddivise in unità di ricerca più piccole, chiamate sottoclassi.

L’USPC comprende tre grandi categorie, chimica, elettrica e meccanica che danno

origine a 400 classi, suddivise a loro volta in circa 125000 sottoclassi. Tuttavia ci

sono continui cambiamenti in questo sistema: vengono create spesso nuove classi

e sottoclassi a causa dei nuovi sviluppi scientifici e tecnologici, mentre altre

vengono eliminate quando diventano obsolete. Ciò è possibile grazie ai continui

aggiornamenti che vengono effettuati più volte all’anno.

3.2.2. Database brevettuali Per effettuare un indagine brevettuale sono disponibili alcuni database on-line in

parte a pagamento e in parte gratuiti. In particolare, in questo lavoro sono stati

utilizzati i database gratuiti dello “European Patent Office” (www.espacenet.com),

dello “United States Patent and Trademark Office” (www.uspto.gov), e i database

a pagamento “Goldfire Innovator”, messoci a disposizione dall’Engineering

Center di Whirlpool Europe, “Patbase”, fornitoci dalla Prof.ssa Caterina Rizzi e

dall’ Ing. Daniele Regazzoni dell’Università degli Studi di Bergamo e

“Delphion”, grazie alla disponibilità dell’Ing. Roberto Nani.

La procedura di ricerca dei vari database è molto simile; tutti permettono di

effettuare lo screening inserendo una o più parole da ricercare nel titolo e/o

nell’abstract, il “publication number” o l’“application number”, l’anno di

pubblicazione, la società detentrice del brevetto, l’inventore e la classe

brevettuale. Tuttavia esistono delle differenze, illustrate nei paragrafi seguenti.

Patbase

Patbase è un database che contiene brevetti e informazioni storiche che risalgono

fino agli inizi del ‘900; è stato sviluppato in collaborazione con Minesoft Ltd e


118

RWS Group. Patbase offre più di 10 milioni di documenti scaricabili

integralmente provenienti dalle autorità brevettuali americana, europea,

britannica, tedesca e francese; permette inoltre di effettuare nuove ricerche a

partire dalle citazioni presenti nei brevetti. La ricerca può essere condotta

utilizzando i sistemi di classificazione IPC, USPC ed ECLA. E’ possibile

utilizzare anche uno strumento di analisi statistica che permette di osservare la

frequenza con cui si ripete una determinata classe, di confrontare l’attività

brevettuale di diverse aziende, di localizzare un insieme di brevetti all’interno di

una specifica area tecnologica o semplicemente di identificare la classificazione

più appropriata per un particolare oggetto della ricerca.

Goldfire Innovator

Goldfire Innovator è di proprietà di Invention Machine Corporation, società

americana che fornisce software basati sul TRIZ per il miglioramento

dell’efficienza aziendale. Questo prodotto comprende cinque strumenti che sono

rappresentati nella figura 3.5.

Figura 3.5. Gli strumenti di Goldfire Innovator

L’optimizer workbench è uno strumento utile per l’attività di problem solving;

permette di individuare e analizzare i problemi per favorire la loro soluzione. Il


119

researcher è un motore di ricerca semantico dei brevetti che consente l’analisi dei

trend di evoluzione (innovation trend analysis).

Per quanto riguarda l’innovation intelligence, Goldfire permette l’accesso a più di

15 milioni di brevetti provenienti da tutto il mondo, a più di 3000 siti web

scientifici e possiede un database di oltre 8000 risultati scientifici.

Delphion

Delphion, che ora fa parte di Thomson Corporation, fu creato nel 2000 da IBM, in

particolare dalla Intellectual Property Network. Oggi, Delphion rappresenta una

delle principali fonti di ricerca di informazioni riguardanti i brevetti.

Il database comprende:

- United States Patents – Applications (US): contiene il testo completo e le

immagini di tutte le richieste di brevetto pubblicate dall’USPTO dal marzo

2001 a oggi.

- United States Patents – Granted (US): contiene testo completo ed

immagini di tutti I brevetti pubblicati dall’USPTO dal 1974 e testo

bibliografico ed alcune immagini dal 1971.

- Derwent World Patent Index (DWPI): si tratta del più grande database di

informazioni brevettuali nel mondo; ha al suo interno più di 13 milioni di

invenzioni a partire dal 1963 provenienti da 41 differenti autorità

internazionali.

- European Patents - Applications (EP-A): l’archivio EP-A contiene le

richieste di brevetto pubblicate dallo European Patent Office dal 1979.

- European Patents - Granted (EP-B): l’archivio EP-B contiene I brevetti

pubblicati dallo European Patent Office a partire dal 1980.

- German Patents – Applications: comprende le richieste di brevetto

tedesche pubblicate dal German Patent and Trademark Office dal 1968.

- German Patents – Granted: comprende i brevetti tedeschi pubblicate dal

German Patent and Trademark Office dal 1968.


120

- INPADOC Family and Legal Status: INPADOC è uno dei più grandi

archivi di brevetti presenti nel mondo. Esso contiene documenti

provenienti da 71 paesi e informazioni legali da 42 uffici brevetti.

- Patent Abstracts of Japan (PAJ): contiene la descrizione e l’immagine più

rappresentativa di brevetti giapponesi a partire dal 1976.

- Switzerland (CH): include immagini di più di 17000 brevetti svizzeri e più

di 250000 informazioni bibliografiche dal 1969 ad oggi.

- WIPO PCT Publications (WO): PCT sta per “Patent Cooperation Treaty”.

Le pubblicazioni PCT comprendono tutte le informazioni di brevetti

provenienti da più di 175 paesi (compresi gli Stati Uniti) dal 1978 ad oggi.

Delphion consente di effettuare la ricerca di brevetti in vari modi:

- inserendo il numero del brevetto;

- utilizzando operatori booleani;

- attraverso una ricerca avanzata;

- inserendo una classe brevettuale;

- ricercando in più database contemporaneamente.

Delphion possiede inoltre alcuni strumenti analitici:

- citation link: crea mappe grafiche dei riferimenti contenuti nei brevetti;

- snapshots: permette una veloce analisi on-line dei risultati attraverso

diagrammi a barre;

- patentlab-II: supporta un’analisi off-line dei risultati con grafici e

diagrammi a 3 dimensioni;

- clustering: effettua analisi linguistiche;

- corporate tree: facilita la ricerca basata sul nome della società detentrice

del brevetto.


121

The United States Patent and Trademark Office

Lo United States Patent and Trademark Office (USPTO) è una agenzia federale

appartenente al Dipartimento del Commercio americano. Il ruolo di questa

agenzia è quello di rilasciare brevetti per la protezione delle invenzioni. Lo

USPTO lavora in collaborazione con il Presidente degli Stati Uniti, con il

Segretario del Commercio e con gli altri uffici del Dipartimento del Commercio in

tutte quelle attività che riguardano la “proprietà intellettuale”.

All’interno del sito www.uspto.gov è possibile effettuare la ricerca dei brevetti

tramite il motore di ricerca FirstGov. Anche con questo strumento è possibile

eseguire lo screening utilizzando una ricerca rapida, un ricerca avanzata o

inserendo direttamente il numero del brevetto. Il database contiene i brevetti

depositati negli Stati Uniti a partire dal 1790. Tuttavia solo quelli dal 1976 in poi

possiedono il testo completo; gli altri sono visualizzabili solamente come

immagine.

The European Patent Office

Lo European Patent Office (EPO) ha il compito di rilasciare brevetti europei per

gli stati appartenenti alla European Patent Convention (EPC), che fu firmata a

Monaco il 5 Ottobre del 1973 ed entrò in vigore il 7 Ottobre 1977. Le attività

dell’EPO sono supervisionate dal Organisation’s Administrative Council,

composto dai delegati dei paesi membri.

L’EPO, con la collaborazione della European Patent Organisation e della

European Commission lanciò nel 1998 Esp@cenet, un servizio on-line per la

ricerca gratuita di informazioni riguardanti i brevetti. Con Esp@cenet, è possibile

effettuare la ricerca di brevetti tramite il “Worldwide Database”, che contiene

brevetti provenienti da oltre 72 paesi del mondo, tramite l’”International Patent

Classification” (IPC) oppure attraverso la “European Classification” (ECLA). Per

effettuare lo screening dei brevetti, Esp@cenet mette a disposizione:

- una ricerca rapida: consente di cercare parole nel titolo o nel riassunto

(abstract) o individuare inventore o società;


122

- una ricerca avanzata: consente di ricercare il brevetto inserendo una o più

parole da ricercare nel titolo e/o nell’abstract, il “publication number” o

l’”application number”, l’anno di pubblicazione, la società detentrice del

brevetto, l’inventore e la classe brevettuale;

- una ricerca numerica: permette di trovare il brevetto richiesto inserendo

semplicemente il numero che lo identifica.

3.2.3. Il metodo di ricerca Gli strumenti che consentono di effettuare indagini brevettuali costituiscono la

base di questo lavoro di tesi. L’obiettivo è infatti quello di analizzare i brevetti

relativi ad alcuni sottosistemi del prodotto lavatrice per individuarne l’evoluzione

e confrontarla con i trend evolutivi sviluppati dal metodo TRIZ. Innanzitutto è

stato scelto il sottosistema “vasca” in quanto risulta essere un elemento

fondamentale, in un certo senso il cuore della lavatrice, senza il quale il sistema

non avrebbe la possibilità di esistere. Come vedremo nel capitolo successivo,

infatti, la vasca era il componente di base delle prime lavatrici ed ha giocato un

ruolo importante in tutte le principali tappe evolutive. L’indagine brevettuale è

stata effettuata utilizzando principalmente Esp@cenet. Questo database, infatti,

oltre ad essere gratuito, quindi utilizzabile da qualsiasi postazione internet, è di

facile utilizzo e permette una ricerca rapida; inoltre, a differenza di Delphion e di

Goldfire, contiene brevetti a partire dal secolo scorso. Tuttavia, nella ricerca dei

brevetti antecedenti il 1900 è stato preferito il database dello United States Patent

and Trademark Office per via della maggior completezza. Marginalmente sono

stati utilizzati anche Patbase, Delphion e Goldfire, che hanno consentito una

ricerca molto rapida, ma incompleta, a causa di problemi logistici che rendevano

difficile il loro utilizzo.

Per quanto riguarda la vera e propria ricerca dei brevetti, sono stati individuati,

dopo alcuni tentativi i criteri (Figura 3.6.) che consentivano di ottenere i risultati

migliori.


123

Figura 3.6. Criteri utilizzati per la ricerca dei brevetti riguardanti il sottosistema vasca Fonte: Espacenet.com

Innanzitutto, come si può notare dalla figura, è stato scelto il “Worldwide

Database” in quanto risulta essere il più completo.

E’ stata poi utilizzata l’International Patent Classification, che come si è visto in

precedenza è la classificazione più importante e maggiormente impiegata nel

mondo. Le classi che riguardano il sottosistema “vasca” sono:

- D06F37/26 Casings; Tubs

- D06F37/04 Adapted for rotation or oscillation about a horizontal or

inclined axis

La seconda classe mette in evidenza il fatto che si è voluto escludere la ricerca

delle vasche appartenenti a lavatrici ad asse verticale.


124

In secondo luogo è stata limitata la ricerca a brevetti WO, EP, US (americani), GB

(britannici), DE (tedeschi) e IT (italiani); in questo modo sono stati esclusi quelli

asiatici, le cui invenzioni hanno avuto uno sviluppo differente.

Infine, si è deciso di ricercare solo i brevetti che contenessero la parola “tub”

(vasca in inglese) nel titolo o nel riassunto in modo da restringere il campo

ulteriormente, escludendo le innovazioni che non erano strettamente correlate

all’oggetto d’interesse.

Il secondo sottosistema preso in considerazione è stato il dispositivo di erogazione

del detersivo, che comprende la vaschetta e tutti quei componenti che consentono

al detergente di raggiungere la vasca (valvole, tubi, ecc.). La ricerca dei brevetti

relativi a questo sottosistema è stata effettuata avvalendosi solamente di

Esp@cenet; i criteri utilizzati sono sintetizzati nella figura 3.7.

Figura 3.7. Criteri utilizzati per la ricerca dei brevetti riguardanti il sottosistema dispositivo di erogazione del detersivo Fonte: Espacenet.com


125

Così come per la vasca è stato scelto il “Worldwide Database” e l’International

Patent Classification. La classe inserita per la ricerca è:

- D06F39/02 Devices for adding soap or other washing agents

Anche in questo caso si è deciso di limitare l’indagine a brevetti WO, EP, US,

GB, DE e IT e di restringere il campo ricercando solo quelli che presentavano nel

titolo o nel riassunto la parola “dispenser”.

Una volta scaricati i brevetti, si è proceduto all’analisi delle invenzioni, i cui

risultati sono riportati nei prossimi capitoli.


126


127

CAPITOLO QUARTO:

ANALISI EVOLUTIVA


128


129

4. ANALISI EVOLUTIVA 4.1. Analisi del super-system lavatrice

4.1.1. Tappe evolutive [CANA06] Il sistema lavatrice ha avuto un’evoluzione significativa, soprattutto durante il

ventesimo secolo.

Inizialmente i vestiti venivano lavati immergendoli in acqua corrente e colpendoli

con delle pietre; tuttavia, l’utilizzo di queste ultime non fu più necessario quando

nel 1797 venne inventato l’asse per strofinare.

Nella prima metà del diciannovesimo secolo furono ideate centinaia di lavatrici

meccaniche azionabili a mano; i primi modelli lavavano i vestiti strofinandoli,

mentre modelli successivi utilizzavano dei meccanismi per muovere ed agitare i

panni nell’acqua.

Nel 1850 fu applicata la forza motrice del vapore a delle lavatrici di tipo

commerciale, anche se le lavatrici destinate all’utilizzo domestico venivano

ancora azionate a mano.

Il primo modello di lavatrice a tamburo fu introdotto da James King nel 1851 e

nel 1863 Hamilton E. Smith brevettò la prima lavatrice con la possibilità di

invertire la rotazione del cestello.

Nel 1874, William Blackstone ideò una

lavatrice in legno, azionata a mano con

un dispositivo di ingranaggi; da allora

solo in quel decennio furono brevettate

circa 5000 tipi di lavatrici diverse.

Per quanto riguarda i metodi di estrazione

dell’acqua dai vestiti, il primo strizzatoio

comparve nel 1847 mentre nel 1861 fu

brevettato uno strizzatoio formato da due

rulli (figura 4.1.); il concetto di centrifuga

Figura 4.1. Strizzatoio brevettato nel 1882 da T. J. Mayall


130

per l’estrazione dell’acqua apparve per la prima volta in un brevetto del 1873.

La prima lavatrice con motore elettrico (la “Thor”) fu inventata da Alva J. Fischer

e introdotta nel 1908 dalla Hurley

Machine Company (Figura 4.2.), ma non

ebbe molto successo in quanto vi era il

problema che l’acqua entrava facilmente

in contatto con il motore, provocando

corto circuiti. Per superare tale problema,

a partire dagli anni ’20 furono costruite

vasche prima in rame e poi in metallo

che avevano anche la funzione di

irrobustire la struttura della macchina

[BELL01].

La Beatty Brothers di Fergus fu la prima

società a produrre una lavatrice con

agitatore, un dispositivo che permetteva

di rimescolare i vestiti favorendo un

lavaggio efficiente (figura 4.2.). Tale

invenzione consentì la diffusione delle

prime lavatrici ad asse verticale che sostituirono in parte la configurazione ad asse

orizzontale. Ciò accadde soprattutto negli Stati Uniti, dove la Maytag Company, a

partire dal 1922 iniziò a distribuire questo tipo di macchina [MAYT06].

Altra invenzione importante degli anni ‘20 fu l’introduzione nelle lavatrici di

scaldatori d’acqua elettrici e a gas, che tuttavia non furono molto utilizzati almeno

fino agli anni ’40.

Nel 1930, ci fu un ulteriore passo verso la completa automatizzazione della

lavatrice, grazie ad una nuova pompa drenante motorizzata che consentiva di

estrarre l’acqua facilmente e non più manualmente.

Nel 1937, un distaccamento della Bendix Aviation Corporation avviò uno dei più

significativi miglioramenti nelle macchine lavatrici; si trattava di un apparecchio

Figura 4.2. Prima lavatrice con motore elettrico, brevettata da Alva J. Fischer nel 1908


131

inventato da John W. Chamberlain in grado di lavare, risciacquare ed estrarre

l’acqua automaticamente e in un solo processo.

La prima lavatrice automatica a carica dall’alto fu introdotta nel 1947 dalla

Nineteen Corporation, ora Whirlpool; questa lavatrice era equipaggiata con un

nuovo dispositivo, il timer, che permetteva

di predeterminare la durata del ciclo di

lavaggio, senza doverlo monitorare

costantemente.

A partire dagli anni ’50, molti produttori

americani aggiunsero alle lavatrici che

distribuivano, la funzione di centrifugazione

che sostituiva definitivamente l’utilizzo

dello strizzatoio. Nel 1957, la GE

introdusse una nuova lavatrice con 5

comandi che consentivano di controllare la

temperatura dell’acqua di lavaggio, quella

dell’acqua per il risciacquo, la velocità di

agitazione e la velocità di rotazione.

Da allora, anche con l’avvento

dell’elettronica, sono state molte le

innovazioni che hanno portato ad un netto miglioramento del sistema. Negli ultimi

anni in particolare i miglioramenti hanno riguardato la riduzione dei consumi, dei

costi di produzione ed una maggiore attenzione all’utilizzo di materiali più

facilmente riciclabili.

Di seguito sono indicate le principali tappe dell’evoluzione del sistema [MILE05]:

• 1797 Introduzione del primo asse per strofinare che utilizza bordi corrugati

per rimuovere lo sporco dai vestiti.

• 1846 Brevettata negli USA una delle prime lavatrici manuali che,

attraverso delle leve, simula il movimento delle mani per strofinare i

vestiti sul bordo della vasca..

Figura 4.3. Agitatore brevettato dai fratelli Beatty nel 1929


132

• 1851 James King brevetta la prima lavatrice ad usare un cestello.

• 1858 Hamilton Smith brevetta la “rotary washing machine”: la vasca

cilindrica muove l’acqua grazie all’utilizzo di pale.

• 1861 Introduzione dello strizzatoio per estrarre l’acqua dai panni.

• 1873 Introdotta la prima lavatrice che utilizza la centrifuga per estrarre

l’acqua.

• 1874 William Blackstone inventa un nuovo tipo di lavatrice. Questa

macchina è formata da una vasca e da un piatto con sei pale in legno.

• 1908 Alva Fisher inventa la prima lavatrice con motore elettrico. Il motore

è fissato ad un lato della macchina.

• 1922 Maytag aggiunge l’agitatore alle sue lavatrici.

• 1930 Introduzione di una pompa drenante a motore per l’estrazione

dell’acqua dalla vasca.

• 1937 La Bendix Corporation introduce la prima lavatrice automatica che

lava, risciacqua ed estrae l’acqua in un unico processo.

• 1947 La Nineteen Hundred Corporation (Whirlpool) inventa la prima

lavatrice automatica con carica dall’alto. Dello stesso anno sono la prima

lavatrice automatica con agitatore della GE e l’introduzione del timer.

• 1949 Introduzione del “Punched Card Control” (schede perforate).

• 1950s In questi anni i produttori iniziano a distribuire lavatrici con la

funzione di centrifugazione che rimpiazza definitivamente lo strizzatoio.

Vengono inoltre introdotti l’erogatore di detersivo e il filtro.

• 1957 GE equipaggia le proprie lavatrici con comandi per il controllo della

temperatura di lavaggio, della velocità di agitazione e di rotazione.


133

• 1965 Whirlpool Corporation introduce il “Permanent Press Cycle”,

un’innovazione che riduce le pieghe formate durante il processo di

lavaggio [WHIR01].

• 1978 Introduzione del microchip.

• 1980 Whirlpool Corporation introduce il primo sistema senza cinghia, o

“Direct Drive”. Questa innovazione elimina il bisogno di sostituzione della

cinghia [WHIR01].

• 2001 Lavatrice che lava e asciuga riutilizzando l’aria calda prodotta dal

motore.

• 2001 Introdotta in Giappone la prima lavatrice che lava senza detersivo

sfruttando gli ultrasuoni e l’elettrolisi dell’acqua [CRIP01].

4.1.2. Analisi delle curve a S L’analisi dei cicli temporali del sistema preso in considerazione è stata svolta

partendo dall’andamento del numero di brevetti nel corso degli anni e di alcuni

fattori di performance relativi alla technique d’interesse; successivamente è stato

analizzato l’andamento del numero di brevetti per i sottosistemi già illustrati in

precedenza.

Per il reperimento dei dati è stato utilizzato il database dello “European Patent

Office” (www.espacenet.com), ed in particolare la ricerca si è svolta attraverso

l’utilizzo della classificazione IPC (International Patent Classification); un sistema

di classificazione avente l’obiettivo di organizzare le informazioni riguardanti i

brevetti in modo strutturato e già illustrato nel capitolo terzo.

Il grafico 4.1. mostra l’andamento del numero di brevetti per quanto riguarda il

campo tecnologico D06F (Laundering, drying, ironing, pressing or folding textile

articles) concentrando però la ricerca solo sulla technique “Washing machine”.


134

0

5001000

15002000

2500

30003500

40004500

5000

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Grafico 4.1. Numero di brevetti relativi alla classe D06F dal 1900 al 2005

Fonte: Elaborazione dati Esp@cenet Dal grafico è possibile notare la presenza delle varie fasi del ciclo di vita della

technique; in particolare la fasi di nascita ed infanzia vanno dagli inizi del 1900

fino al 1940, la fase di crescita prosegue fino alla fine degli anni ’70 in

corrispondenza del flesso della curva di tendenza, mentre la fase di maturità

risulta quasi conclusa.

Il primo parametro di efficienza preso in esame è il consumo di energia elettrica

ed in particolare i KWh consumati per un ciclo di lavaggio.

Nel grafico 4.2. è mostrato l’andamento del parametro KWh/Cycle del 1972 al

2001.

2

2,2

2,4

2,6

2,8

3

3,2

3,4

3,6

3,8

4

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Grafico 4.2. Consumo in KWh/Cycle dal 1972 al 2001 calcolato come media pesata delle lavatrici in uso

Fonte: Association of Home Appliance (AHAM)


135

L’andamento di questo parametro mostra un miglioramento dei consumi del

sistema; durante gli anni, la vasca di lavaggio ha subito molte trasformazioni, tra

le quali un aumento del volume medio. Per questo motivo, per evidenziare

l’efficienza del sistema, si dovrebbe rapportare il volume della vasca, e quindi il

volume di panni lavati, ai KWh consumati al ciclo di lavaggio.

Il secondo parametro preso in considerazione è chiamato EF (Energy Factor);

questo termine di valutazione è stato applicato dal DOE (Department of Energy of

United States) come metodo di misura del consumo energetico per macchine

lavatrici ed è calcolato come il rapporto tra il volume della vasca ed il consumo in

KWh per ciclo di lavaggio [CONS02].

Questo parametro indica il volume di panni lavati con un KWh di energia

elettrica; all’aumentare di tale indicatore cresce quindi anche l’efficienza del

sistema.

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Grafico 4.3. Andamento dell’Energy Factor (Cu.ft./KWh/Cycle) dal 1972 al 2001 calcolato come media pesata delle lavatrici in uso

Fonte: Association of Home Appliance (AHAM) Dal grafico 4.3. è possibile notare un netto miglioramento dell’efficienza del

sistema lavatrice per quanto riguarda il consumo di energia elettrica. Inoltre vi è la

presenza di due curve a S; il periodo di cambiamento è temporalmente localizzato

verso la fine degli anni ’80.


136

In seguito è stato analizzato l’andamento del numero di brevetti per ogni

sottosistema relativo alla technique presa in esame.

Il grafico 4.4. rappresenta il trend del sottosistema vasca di lavaggio; i dati sono

stati ricavati eseguendo la ricerca delle seguenti classi tecnologiche:

• D06F1/02 (Wash-tub; Supports therefore);

• D06F37/26 (Casings; Tubs);

• D06F37/20 (Mountings, e.g. resilient mountings, for the rotary receptacle,

motor, tub, or casing; Preventing or camping vibrations);

• D06F39/12 (Casings; Tubs);

• D06F39/12B (Supporting arrangements for the casing, e.g. rollers or

legs).

0

100

200

300

400

500

600

700

1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Grafico 4.4. Numero di brevetti relativi al sottosistema vasca dal 1920 al 2005

Fonte: Elaborazione dati Esp@cenet

L’andamento crescente del numero di brevetti potrebbe far pensare ad una fase di

crescita del sottosistema, tuttavia, anche a seguito dei brevetti analizzati,

l’aumento dell’attività inventiva è dovuto all’abbassamento del livello delle

innovazioni. Per questo motivo il sottosistema in considerazione risulta essere

probabilmente all’inizio della propria fase di maturità.

Le stesse considerazioni valgono per il sottosistema del cestello rappresentato nel

grafico 4.5. Le classi tecnologiche utilizzate per questo sottosistema sono due:

D06F37/02 (Rotary receptacles, e.g. drums) e D06F37/04 (Adapted for rotation

or oscillation about a Horizontal or inclined axis).


137

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Grafico 4.5. Numero di brevetti relativi al sottosistema cestello dal 1920 al 2005


Per quanto riguarda la parte idraulica, il sottosistema relativo al sistema di

pompaggio e di scarico dell’acqua è stato ricavato dalla ricerca dei codici

D06F39/08 (Liquid supply or discharge arrangements) e D06F39/10 (Filtering

arrangements).

0

100

200

300

400

500

600

700

1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Grafico 4.6. Numero di brevetti relativi al sottosistema idraulico dal 1920 al 2005


Nel grafico 4.6. è mostrato l’andamento del numero di brevetti del sottosistema

idraulico; la fase di crescita va dalla fine degli anni ’40 fino a metà degli anni ’70,

mentre la fase di maturità risulta quasi conclusa.


138

Il seguente grafico 4.7. riguarda invece lo sviluppo del sistema di distribuzione del

detergente.

0

50

100

150

200

250

300

1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Grafico 4.7. Numero di brevetti relativi al sottosistema “soap dispenser” dal 1920 al 2005 Fonte: Elaborazione dati Esp@cenet

Il numero di brevetti dal 1920 al 2005 è stato ricavato dalla ricerca delle seguenti

classi tecnologiche:

• D06F39/02 (Devices for adding soap or water softeners);

• D06F39/02B (in a liquid state);

• D06F39/02D (The powder or tablets being added directly, e.g. without the

need of a flushing liquid);

• D06F39/02S (Arrangements for selectively supplying water to detergent

compartments);

Questo sottosistema si è sviluppato in modo analogo al sistema presentato nel

grafico 4.6. con la differenza che la fase di maturità è iniziata durante i primi anni

’80 ed è attualmente in pieno svolgimento.

La curva relativa all’andamento del numero di brevetti del sottosistema di

riscaldamento (grafico 4.8.) è stata ricavata utilizzando il codice tecnologico

D06F39/04 (Heating arrangements).


139

0

20

40

60

80

100

120

140

160

1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Grafico 4.8. Numero di brevetti relativi al sottosistema “Heating arrangements” dal 1920 al 2005 Fonte: Elaborazione dati Esp@cenet La forte crescita del numero di brevetti a partire dagli anni ’90 è dovuta

probabilmente all’abbassamento del livello inventivo e denota quindi una fase di

maturità ancora in svolgimento del sottosistema preso in considerazione.

L’andamento mostrato nel grafico 4.9. è relativo al sottosistema di trasmissione

del moto al cestello; anche in questo caso la fase di crescita risulta esaurita ed

anche la fase di maturità si è quasi conclusa.

0

50

100

150

200

250

300

350

1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Grafico 4.9. Numero di brevetti relativi al sottosistema “Drive mechanism” dal 1920 al 2005


Il numero di brevetti del sottosistema “Drive mechanism” è stato ricavato dalla

ricerca dei seguenti codici tecnologici:


140

• D06F37/30 (Driving arrangements);

• D06F37/32 (for rotating the receptacle at one speed only);

• D06F37/34 (in opposite directions, e.g. oscillating);

• D06F37/36 (for rotating the receptacle at more than one speed);

• D06F37/38 (in opposite directions);

• D06F37/40 (for driving the receptacle and an agitator or impeller, e.g.

alternatively);

• D06F17/06 (by rotary impellers);

• D06F17/08 (Driving arrangements for the impeller).

L’andamento del sottosistema di controllo delle operazioni di lavaggio invece è

stato ricavato dalla classe tecnologica D06F33 (controlling a series of operations

in washing machine, e.g. programme-control arrangements for washing and

drying cycles), distinguendo all’interno di essa due diversi sistemi: un sistema non

elettrico ed uno elettrico.

Il primo, mostrato nel grafico 4.10, è stato ottenuto dalle seguenti classi:

• D06F33/04 (non electrically);

• D06F33/06 (substantially mechanically);

• D06F33/08 (substantially hydraulically);

• D06F33/10 (substantially pneumatically).

0

5

10

15

20

25

30

35

1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Grafico 4.10. Numero di brevetti relativi al sottosistema “Non-electric control” dal 1920 al 2005



141

La fase di maturità si è esaurita verso la fine degli anni ’80 ed attualmente il

sottosistema si trova in una fase di declino avanzato, denotando quindi

un’obsolescenza di questi sistema di controllo.

L’andamento del sistema di controllo di tipo elettrico è mostrato nel grafico 4.11.

Tale andamento è stato ricavato dalla ricerca del numero di brevetti nella classe

tecnologica D06F33 (controlling a series of operations in washing machine, e.g.

programme-control arrangements for washing and drying cycles) per quanto

riguarda la sola sottoclasse D06F33/02 (electrically).

La crescita del numero di brevetti è costante a partire dagli anni ’50; questa

crescita, così come negli altri sottosistemi analizzati, è dovuta principalmente

all’abbassamento del livello inventivo proprio di una fase di maturità del sistema.

0

50

100

150

200

250

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1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Grafico 4.11. Numero di brevetti relativi al sottosistema “Electric control” dal 1920 al 2005


L’ultimo sottosistema analizzato riguarda il dispositivo di chiusura della vasca; il

numero di brevetti per ogni anno è stato ricavato dalla ricerca delle classi

tecnologiche seguenti:

• D06F37/10 (adapted for rotation or oscillation about a vertical axis.

Doors; Securiting means therefore);

• D06F37/28 ( Casing; tubs. Doors; Securiting means therefore);

• D06F39/14 (Casing; tubs. Doors or covers; Securiting means therefore).


142

0

20

40

60

80

100

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1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Grafico 4.12. Numero di brevetti relativi al sottosistema “Opening system” dal 1920 al 2005


Anche questo sottosistema presenta una crescita costante del numero di brevetti a

partire dagli anni ‘50 dovuta alla riduzione del livello delle innovazioni proposte

propria di una fase di maturità del sistema considerato.

In conclusione quindi si è potuto notare un diverso sviluppo dei vari sottosistemi

della technique presa in considerazione, così come enunciato nel time postulate

secondo il quale ogni sottosistemi di una technique ha una propria evoluzione

diversa nel tempo.

Tuttavia, anche se in momenti diversi, la maggior parte dei sottosistemi si trova

nella fase di maturità, evidenziando quindi che il sistema lavatrice si trova ala fine

del proprio ciclo di sviluppo.

4.1.3. Identificazione sottosistemi d’interesse Nei prossimi paragrafi verrà analizzata l’evoluzione di due sottosistemi

appartenenti al sistema lavatrice: la vasca e il dispositivo di erogazione del

detersivo. La scelta di questi due sottosistemi è stata concordata con il personale

tecnico dell’Engineering Center di Whirlpool Europe. L’obiettivo di tale analisi,

come è già stato detto, è quello di individuare eventuali trend evolutivi descritti

nel metodo TRIZ per verificare la validità delle teorie sviluppate da Altshuller e

dai suoi collaboratori anche all’interno del sistema lavatrice. La scelta è caduta

sulla vasca in quanto rappresenta uno dei sottosistemi che stanno alla base del


143

funzionamento della lavatrice. La vasca, infatti, svolge funzioni fondamentali, tra

le quali quella di contenere l’acqua e quella di sostenere l’intero gruppo di

lavaggio. D’altra parte, quest’ultimo, a cui la vasca appartiene, esegue la funzione

primaria del sistema lavatrice, quella cioè di lavare e pulire i vestiti.

Il dispositivo di erogazione del detersivo, comprendente la vaschetta, il tubo che

la collega alla vasca e i relativi componenti, è stato scelto, invece, in quanto di

particolare interesse per i tecnici dell’Engineering Center di Whirlpool Europe.

Nell’analisi, questo sottosistema è stato suddiviso in base alle caratteristiche ed

alle funzioni migliorate nei singoli brevetti per rendere il lavoro più strutturato e

comprensibile.


144

4.2. Analisi evolutiva dei sottosistemi

4.2.1. L’evoluzione della vasca L’analisi evolutiva del sottosistema preso in considerazione ha inizio con il

brevetto US1389090 del 1921 riguardante una vasca in legno di forma ellittica

utilizzata per lavare i panni attraverso movimenti

rotatori od oscillatori della stessa. L’invenzione

mostrata in figura 4.1. consiste in un’unica vasca

di lavaggio con un apertura richiudibile che

permette la carica dei panni dall’alto. Tale vasca è

rinforzata da una fascia metallica esterna per

supportare le sollecitazioni meccaniche derivanti

dall’operazione di lavaggio. L’unica funzione

primaria è quella di contenimento del liquido di lavaggio, mentre la funzione di

eliminazione dell’acqua dai panni è svolta dall’uomo o da un diverso sottosistema

atto alla strizzatura. Anche la funzione di svuotamento della vasca è ancora

manuale.

Il brevetto GB176198 del 1922 (figura 4.2.) riguarda una vasca per macchina

lavabiancheria migliorata, nella quale è alloggiato un

cestello interno con la funzione di agitare i panni e di

permettere il passaggio del liquido di lavaggio tra lo

stesso e la vasca di contenimento. L’intercapedine

tra il cestello e la vasca è atta a contenere i residui

del processo di lavaggio; lo scarico viene svolto da

una valvola azionata manualmente posta sotto la

vasca stessa. In questo brevetto le funzioni primarie

aumentano; oltre alla funzione di contenimento del

liquido la vasca è anche adibita al contenimento del

cestello ed allo scarico dell’acqua attraverso la valvola integrata nello stesso

(elemento 18).

Figura 4.1. US1389090 Washing machine tub 1921

Figura 4.2. GB176198 Improvement in washing machine 1922


145

In seguito l’evoluzione della vasca di macchine lavabiancheria si è divisa con

l’utilizzo di diversi materiali; in particolare si sono riscontrati tre rami di sviluppo

principali: i materiali ceramici, l’acciaio smaltato e inossidabile e la plastica.

Il brevetto GB12120431970 del 1970 riguarda proprio l’utilizzo di materiali

ceramici nella costruzione della vasca di lavaggio. Questa soluzione costruttiva

porta alla riduzione dei rumori e ad una minore dispersione del calore,

diminuendo quindi i tempi di riscaldamento dell’acqua di lavaggio e l’energia

utilizzata. I materiali ceramici inoltre non sono soggetti al fenomeno della

corrosione ed hanno anche costi ridotti. Questa soluzione porta anche ad una

notevole diminuzione delle vibrazioni rispetto ad una vasca in metallo a causa del

peso elevato.

In questo momento dell’evoluzione della vasca tuttavia il materiale maggiormente

utilizzato risulta essere l’acciaio smaltato. Tali vasche sono costituite da una

fascia cilindrica metallica aperta da un lato, per consentire l’accesso al cesto

girevole entro la vasca, e chiusa dall’altro lato da un fondo metallico stampato,

saldato a detta fascia cilindrica. Sulla circonferenza esterna di queste vasche

vengono poi saldate delle squadrette metalliche, nelle quali si impegnano gli

elementi di sostegno e d’equilibratura della vasca nonché di smorzamento delle

oscillazioni della stessa durante il funzionamento della macchina; le vasche così

realizzate fungono anche da struttura portante per questi elementi. Ne consegue

che le vasche di questo tipo devono essere realizzate con elevati spessori di parete,

tali da poter resistere alle notevoli sollecitazioni meccaniche del lavaggio e della

centrifugazione. La tendenza successiva e quella di utilizzare come materiale non

più l’acciaio smaltato bensì l’acciaio inossidabile, che tuttavia costituisce un

notevole onere di costo; inoltre queste vasche presentano molte zone di saldatura

nelle quali possono prodursi dei fenomeni di corrosione, e quindi verificarsi

progressive diminuzioni della loro resistenza meccanica.

Il brevetto IT1143880 del 1977 propone quindi di realizzare vasche in acciaio

inossidabile che non presentano gli inconvenienti sopra descritti, e possono essere

realizzate con le stesse attrezzature di formatura della vasche smaltate.

In particolare, questo tipo di vasca in acciaio inossidabile presenta il vantaggio di

non fungere più da struttura portante degli elementi di sostegno, d’equilibratura e


146

di smorzamento, per cui è possibile realizzarla con un minore spessore di parete e

con un conseguente risparmio di materiale. Inoltre, offre l’ulteriore vantaggio di

permettere la costruzione di vasche in acciaio inossidabile con minori zone di

saldatura e, quindi, di conferire alle stesse una maggiore resistenza alla corrosione

e una migliore affidabilità funzionale.

Tale vasca (figura 4.3.) è costituita da una fascia periferica di forma conica o

cilindrica, aperta da un lato per

realizzare l’apertura di accesso al cesto

e chiusa dall’altro lato da un fondo

metallico saldato a detta fascia. Questa

vasca è caratterizzata dal fatto che al di

sopra della fascia e del fondo viene

applicato un guscio metallico imbutito

(elemento numero 12), atto a sostenere

gli organi di sospensione e di

equilibratura della vasca nonché gli

ammortizzatori della macchina e la

crociera del cesto. Il guscio viene unito

alla superficie esterna della fascia,

preferibilmente in corrispondenza della

sua zona centrale, mediante rullatura

oppure bulinatura. In sostanza, tutti gli elementi normalmente fissati alla vasca

vengono trasferiti su un guscio esterno alla stessa in modo da eliminare i punti

critici, rappresentati in particolare dalle saldature. Come si comprende facilmente,

eventuali cedimenti o indebolimenti di tali punti critici risultano assai meno gravi

e pericolosi se interessano un elemento non direttamente funzionale come la

vasca.

L’idea di far svolgere le funzioni

di contenimento del liquido di

lavaggio e di sostegno da due

elementi diversi è stata riscontrata

anche nel brevetto IT1169242 del

Figura 4.3. IT1143880 Stainless steel tub 1977

Figura 4.4. IT1169242 Tub unit for washing machine 1981


147

1981. Inoltre tale soluzione permette un’ulteriore riduzione del ricorso a

particolari saldati che richiedono un consumo di energia elettrica elevato e di tipo

discontinuo. Tale vasca (figura 4.4.) si allontana dal concetto di struttura unitaria

per il fatto che consiste in un involucro interno di spessore sottile di acciaio

inossidabile, contenente l’acqua di lavaggio, nonché un involucro esterno calzato

su quello interno, in acciaio da costruzione, attrezzato per l’ancoraggio degli

organi di sospensione.

Il brevetto IT1205674 del 1989 (figura 4.5.) utilizza lo stesso concetto di

separazione delle funzioni con la differenza che l’involucro esterno è costituito da

una gabbia stampata in materiale

sintetico-plastico strutturalmente

indipendente dal contenitore. Tale

gabbia è attrezzata per

l’ancoraggio degli organi di

sospensione del gruppo vasca,

delle masse di bilanciamento e dei

mezzi motore del cesto, ed è calzata

e bloccata sull’involucro interno

tramite una coppia di semi-anelli di cerchiatura avvolgenti un collare

dell’involucro interno.

Inoltre questa invenzione permette di ridurre ulteriormente lo spessore delle

vasche, essendo in questo periodo dell’evoluzione di uso pressoché universale

l’acciaio inossidabile nella costruzione delle stesse ed essendo questo un materiale

dal costo elevato.

Un importante ostacolo ad un’ulteriore riduzione dello spessore della vasca, oltre

alla funzione di sostegno della stessa, è costituito dal giunto tra la parete di fondo

ed il corpo vasca, il cui bordo deve presentare una notevole resistenza alle

sollecitazioni meccaniche. Se il bordo vasca viene realizzato con lamiera troppo

sottile, le sollecitazioni di lavaggio e centrifugazione provocano flessioni e

deformazioni della lamiera stessa nella zona del giunto, dando luogo a

disassamenti del cestello e perdite d’acqua non assicurando la solidità tra la parete

smontabile ed il corpo vasca.

Figura 4.5. IT1205674 Tub subassembly for a washing machine 1989


148

Per ovviare a questo inconveniente è stato proposto un sistema di fissaggio della

parete di fondo al corpo vasca che prevede l’utilizzo di una crociera in ghisa

esterna alla parete di fondo e fissata al bordo di giunzione.

Questo sistema presenta però un maggior costo di produzione dovuto al maggior

numero di operazioni di assemblaggio ed al costo dei componenti aggiunti.

Una vasca così realizzata inoltre causa l’inconveniente di avere un peso maggiore.

Nel brevetto IT1230168 del 1991 (figura 4.6.) la soluzione ideata è quella di

realizzare una vasca rinforzata per macchine lavabiancheria che presenti un

sistema di giunzione tra il

corpo vasca e la parete di fondo

tale da permettere l’uso di

lamiere più sottili senza mettere

a repentaglio la resistenza

meccanica degli elementi e la

tenuta all’acqua.

Altri scopi sono l’ottenimento

di una vasca che può essere

prodotta facilmente, e quindi

economicamente, dal punto di vista industriale, e che presenta un sistema di

giunzione tra il corpo vasca e la parete di fondo, affidabile nel tempo per quanto

riguarda la tenuta all’acqua e la resistenza meccanica.

Questi obiettivi sono raggiunti grazie ad una vasca rinforzata comprendente una

parete di fondo associata ad un corpo vasca che

presenta una configurazione cilindrica e comprende

un bordo di fondo. In corrispondenza di tale bordo

è presente un ulteriore bordo di rinforzo unito

rigidamente ad esso.

Il brevetto US2004148981 del 2004 riprende il

problema della saldatura tra il corpo vasca e la

parete di fondo proponendo una soluzione che

permette anche l’eliminazione delle staffe di

supporto necessarie per fissare il motore alloggiato

Figura 4.6. IT1230168 Reinforced tub 1991

Figura 4.7. US2004148981 Tub assembly in drum 2004


149

posteriormente alla vasca nel caso di una trasmissione di tipo diretto (direct

drive). Nella figura 4.7. sono mostrate tali staffe (elemento numero 62) saldate al

corpo vasca (elemento numero 22) che fissano la struttura portante il motore

attraverso delle viti (elemento numero 62a). Il bordo di fondo (elemento numero

23) risulta saldato al corpo vasca 22.

La soluzione proposta (figura 4.8.) permette di non avere componenti sporgenti

dal retro del corpo vasca ed elimina l’utilizzo

delle staffe semplificando la costruzione. Il

bordo di fondo (elemento numero 203) è

inserito all’interno del corpo vasca (elemento

numero 202) in modo da poter ricavare una

cavità posteriore alla vasca stessa. Questi due

elementi sono fissati tra loro tramite delle viti

(elemento numero 8). Tali viti svolgono anche

la funzione di sostenere il blocco motore

contenente anche il mozzo. Questo sistema può

essere utilizzato anche nel caso di un sistema

tradizionale di trasmissione del moto tramite

cinghia, per fissare l’alloggiamento dei supporti

dell’albero motore minimizzandone la protrusione

posteriore.

Per quanto riguarda l’utilizzo della plastica per la

costruzione della vasca di lavaggio, soluzione che

risulta ad oggi quella più utilizzata, il brevetto

US3477259 del 1969 (figura 4.9.) è il primo ad

introdurre parti in questo materiale. Tale brevetto

riguarda una vasca in plastica sorretta da una

struttura esterna in metallo che ne permette

l’ancoraggio agli organi di sospensione ed

equilibratura. L’introduzione della plastica

permette una notevole riduzione dei costi di

Figura 4.8. US2004148981 Tub assembly in drum 2004

Figura 4.9. US3477259 Improving in or relating to washing machine

1969


150

produzione, limitata tuttavia dalla necessità di utilizzare elementi aggiuntivi per

l’ancoraggio. L’introduzione graduale di questo materiale risulta evidente anche

dal brevetto IT1067355 del 1976 che riguarda un corpo vasca in materia plastica

con due dischi di fondo in acciaio. Per ridurre le difficoltà ed i costi di

fabbricazione e manutenzione delle vasche in metallo, sono state proposte anche

altre soluzioni di vasche realizzate in plastica. Ad esempio il brevetto FR1362919

del 1964 prevede una vasca monopezzo di materia plastica comprendente tutti gli

elementi supplementari (cuscinetti, raccordi, ecc.). Si tratta però di una vasca a

caricamento dall’alto con cesto supportato da entrambi i lati e quindi con ridotti

problemi dovuti a sollecitazioni dinamiche. Altri brevetti (come il brevetto

GB1555746 e DE7231098) propongono vasche in cui solo alcuni elementi, quelli

meno soggetti a sollecitazioni meccaniche e/o termiche, sono di materia plastica.

Il brevetto DE1585866 descrive una macchina lavatrice con vasca in materia

plastica, provvista però di un mantello di rinforzo metallico al quale sono collegati

tutti gli elementi di supporto. Il brevetto FR1513957 propone ancora una vasca in

materia plastica la quale è sostenuta da una intelaiatura portante che conferisce

alla vasca la resistenza necessaria in esercizio e che è collegata agli elementi di

comando e di supporto. Infine, il brevetto IT162400 descrive una vasca in materia

termoplastica formata da due semigusci uniti mediante flangie imbullonate. Altre

soluzioni note riguardano vasche in plastica con notevoli spessori di parete, le

quali tuttavia non risolvono in maniera soddisfacente i problemi tecnici derivanti

dalla sostituzione del metallo con la plastica. Questi problemi sono dovuti

principalmente alle maggiori deformazioni cui è soggetta la plastica quando è

sottoposta a sollecitazioni meccaniche notevoli, specie quando il cesto centrifuga

il carico di biancheria ad una elevata velocità e a sensibili sbalzi termici dovuti

alle diverse fasi di lavaggio della macchina. Il brevetto IT1136452 del 1980

(figura 4.10) consiste in una vasca di lavaggio in plastica in un unico pezzo,

ottenuta preferibilmente mediante stampaggio ad iniezione, sulla quale sono

ricavati anche tutti gli elementi supplementari come i cuscinetti, i raccordi, i

condotti di carico e scarico. Tale vasca in materia plastica per macchine

lavabiancheria a caricamento frontale di tipo domestico è formata da un corpo

unico avente una parete di fondo, nella quale è inserita una bussola per


151

l’alloggiamento dei cuscinetti per l’albero passante atto a supportare il cesto, e

una fascia cilindrica portante le masse di

zavorra e nella quale sono ricavate

aperture di carico e scarico del liquido di

lavaggio nonché flangie per l’attacco

degli organi di comando del cesto e di

sospensione del complesso cesto-vasca.

Tale vasca è caratterizzata dal fatto che

la fascia cilindrica presenta due sezioni

di diverso diametro; quella posteriore ha

un diametro inferiore rispetto a quella

anteriore. Nella zona di raccordo tra le

due sezioni è ricavata una nervatura

anulare provvista di elementi di rinforzo

trasversali, nella quale sono ricavate le

sedi di attacco degli organi di

sospensione del complesso cesto-vasca.

La parete di fondo della vasca è inoltre provvista di nervature radiali, sagomate in

modo tale da sopportare le sollecitazioni dinamiche e termiche delle operazioni di

lavaggio.

La rotazione del cestello, infatti, sollecita fortemente la parte centrale della parete

di fondo della vasca, sottoponendola a notevoli

stress meccanici, specialmente durante

l’operazione di centrifuga di un carico non

bilanciato.

La prevenzione della flessione della parete di

fondo in una vasca in materiale plastico

stampato risulta molto più difficoltosa rispetto

ad una vasca in materiale metallico; la soluzione

a tale problema è stato risolto con l’introduzione

di particolari geometrie a “greca” (figura 4.11.)

ed utilizzando composizioni di materiali e

Figura 4.10. IT1136452 Wash tub of plastic material 1980

Figura 4.11. GB2121834 Wash tub 1984


152

procedure per ottenere un prodotto maggiormente rigido.

In figura 4.11. è mostrato il brevetto GB2121834 del 1984 nel quale la parete di

fondo è formata da un profilo a “greca” con spessori diversi (lo spessore X è

superiore allo spessore Y) e da una sezione anulare per aumentarne la rigidità.

Questo obiettivo è raggiunto anche tramite l’introduzione di più del 20% in peso

di fibra di vetro. Un altro obiettivo è quello di ridurre i tempi di raffreddamento

dello stampo, risultato molto importante nell’ottica di una produzione su larga

scala.

Per quanto concerne la produzione di vasche in plastica con l’obiettivo di ridurre

le difficoltà e i costi di fabbricazione e manutenzione delle vasche in metallo,

come già visto in precedenza sono state proposte diverse soluzioni di vasche

formate da un corpo monopezzo provvisto di sedi per l’attacco degli organi di

sospensione, di contrappeso e di azionamento.

Tali soluzioni però presentano lo svantaggio di richiedere uno stampo di grandi

dimensioni ed un’attrezzatura complicata per il posizionamento degli inserti nello

stampo.

Inoltre, le operazioni di assemblaggio dei vari componenti sulla vasca richiedono

ripetuti e svantaggiosi spostamenti su assi diversi della vasca stessa.

Sono pure note delle vasche di lavaggio costituite da due semigusci imbullonati.

Questo tipo di vasche presenta però lo svantaggio di non integrare le squadrette di

attacco per gli elementi di zavorratura che devono quindi essere fissati sopra la

vasca mediante anelli cavalieri metallici oppure iniettati all’interno dei contenitori

scatolati ricavati di pezzo con la vasca stessa.

Da rilevare che gli elementi di zavorra riportati all’esterno della vasca sono di

solito costituiti da masse di cemento che vengono compresse per aumentarne la

densità. Tale compressione non può, per evidenti motivi, essere esercitata sul

cemento iniettato negli alloggiamenti e ne consegue che a parità di peso con le

masse riportate, si ha un maggiore volume d’ingombro delle masse iniettate negli

alloggiamenti.

Oltre a ciò questi alloggiamenti devono essere provvisti di staffe d’ancoraggio per

evitare rumorose vibrazioni delle masse di cemento durante il processo di

lavaggio.


153

Un altro svantaggio di questo tipo di vasche in plastica è quello derivante dalla

loro forma perfettamente circolare che richiede un diametro assai superiore a

quello del cesto in modo da delimitare con quest’ultimo un interspazio sufficiente

all’inserimento delle resistenze riscaldanti. Ovviamente, il fatto che la vasca sia

perfettamente circolare provoca uno svantaggioso aumento del suo spazio

d’ingombro all’interno del mobile nei punti in cui non è necessario l’inserimento

degli elementi riscaldanti. Da rilevare poi che nelle vasche di lavaggio fino ad ora

analizzate l’apertura di scarico è solitamente realizzata al centro della parte

inferiore della vasca e che il detersivo che entra in vasca con il primo carico

d’acqua va a depositarsi nel sistema di scarico e vi rimane inutilizzato se non è

previsto un condotto di ricircolo tra il sistema di scarico ed un ulteriore apertura

ricavata nella vasca. Oltre a tale inconveniente la posizione centrale del

bocchettone di scarico non agevola la fuoriuscita del liquido di lavaggio quando il

cesto è in fase di centrifugazione. Infatti, la direzione di flusso del liquido è

praticamente ortogonale all’asse longitudinale dell’apertura di scarico. Quindi si

rende necessario l’impiego di deflettori che convoglino la soluzione di lavaggio

verso il bocchettone di scarico.

Da aggiungere anche il fatto che nelle vasche di lavaggio il soffietto di scarico è

collegato con l’altra sua estremità all’elemento filtrante il quale, a sua volta, è

inserito nel collettore di una pompa di scarico fissata al mobile della macchina. E’

evidente che tale costruzione richiede un elevato numero di raccordi e numerose

operazioni manuali per il loro assemblaggio. Lo stesso dicasi per il fissaggio del

motore che viene solitamente provvisto di quattro sedi di ancoraggio che vengono

fissate, mediante pioli trasversali e con l’interposizione di distanziatori, a

corrispondenti staffe forate che sporgono dalla parete inferiore della vasca. E’

pure noto che per regolare il tensionamento della cinghia di trasmissione si varia

la posizione del motore rispetto alla vasca. A questo scopo almeno una coppia di

fori coassiali praticati nelle staffe della vasca sono formati ad asola per permettere

lo spostamento del motore nella posizione desiderata. Anche questa soluzione

richiede però una serie di operazioni manuali che non permettono quasi mai di

mantenere in modo affidabile il desiderato tensionamento della cinghia.


154

Un altro svantaggio riscontrato è quello costituito dalla realizzazione del

manicotto in gomma che oltre a collegare la vasca con il distributore degli additivi

funge da sifone di intrappolamento per una quantità d’acqua sufficiente ad

occludere il condotto di caricamento dell’acqua e ad impedire la fuoriuscita del

vapore che si crea in vasca durante il processo di lavaggio.

Per conseguenza tale manicotto viene realizzato con una forma ad “U” che

assolve le funzioni sopradescritte ma che richiede, per contro, uno stampaggio

piuttosto complesso. Risulta chiaro che gli svantaggi sopradescritti ostacolano un

assemblaggio automatizzato della vasca poiché causano lo spostamento su diversi

assi della medesima e richiedono numerosi interventi manuali. Il brevetto

IT1181072 del 1985 (figura 4.12.) riguarda la realizzazione di una vasca di

lavaggio in plastica che risolve gli inconvenienti suddetti e consente un sistema di

assemblaggio altamente automatizzato. Tali scopi vengono raggiunti con una

vasca in materia plastica per macchine lavabiancheria a caricamento frontale di

tipo domestico formata da due gusci, sostanzialmente cilindrici, intercoppiati in

senso longitudinale mediante rispettive

Figura 4.12. IT1181072 Plastic tub for a laundry washing machine 1985


155

flangie imbullonate e presentanti mezzi per il carico e lo scarico del liquido di

lavaggio, mezzi per il filtraggio di detto liquido in fase di scarico e mezzi per

l’attacco dei contrappesi, per l’ancoraggio regolabile degli elementi di

azionamento del cesto e per il collegamento della vasca al mobile della macchina

lavabiancheria.

I due semigusci comprendono rispettive ed adiacenti porzioni inferiori della loro

superficie interna aventi un profilo piano; il semiguscio anteriore include

un’apertura di scarico disposta lateralmente a detta porzione, un corpo filtrante

immediatamente comunicante con l’apertura di scarico e il tensionamento della

cinghia di trasmissione che collega l’albero del motore con la puleggia calettata

sull’albero del cestello.

Fino ad ora tutti brevetti analizzati riguardano vasche in plastica o in altri

materiali con zavorre esterne ad esse o munite di recipienti sagomati che possono

essere riempiti con un adatto materiale di contrappeso, per esempio cemento. Nel

caso di tali recipienti, le temperature delle masse di riempimento possono essere

in caso estremo prossime al congelamento; questo porta a lunghi tempi di

riscaldamento del bagno e quindi ad un

prolungamento della durata del programma. Inoltre

si hanno elevati costi energetici.

Il brevetto DE3834112 del 1990 (figura 4.13)

propone una soluzione che permette di limitare la

dispersione di calore dal vano del bagno di lavaggio

attraverso una vasca formata da due parti, una

superiore provvista di una cavità interna ed una

inferiore, che sono avvitate tra loro in modo stagno

con l’ausilio di una guarnizione. La parte superiore

ha un’apertura chiudibile (elemento numero 4) che

permette di riempire la cavità con una zavorra di

compensazione costituita da materiale scorrevole e

sfuso. Come zavorra di bilanciamento si utilizza

polvere o rottame di ferro a grana grossa. Le Figura 4.13. DE3834112 Top loading washing machine 1990


156

grandezze della grana sono regolate tra loro in modo che le particelle (elementi

numero 5) della massa nella parte superiore riempita si tocchino solo in modo

puntiforme. La pluralità di cavità contenenti aria così formate permettono una

cattiva conduzione del calore e servono all’isolamento termico. Tali particelle

possono essere anche rivestite con un materiale termoisolante.

La stessa parte superiore viene stampata ad iniezione o soffiata con l’ausilio di

una elevata percentuale di propellente, in modo che la sua parete presenti

innumerevoli microfori, che nella loro globalità rappresentano anch’essi un

cattivo conduttore termico.

Tutti gli angoli del vano, le cavità o nicchie sul sistema oscillante dovuti alla

costruzione possono venir provvisti di contrappesi. In questo modo è possibile

ottenere una posizione ottimale del baricentro all’interno del sistema. Come

ulteriore vantaggio è da considerare la diminuzione dei rumori durante il

funzionamento e la possibilità di ridurre gli ingombri esterni grazie

all’integrazione costruttiva del peso di compensazione con la vasca di lavaggio.

Come visto fino ad ora, l’evoluzione delle vasche in plastica si è diretta verso la

costruzione di due parti stampate; l’unione di questi due gusci dovrebbe essere sia

economica che rapida. Il metodo più comune è l’utilizzo di morsetti metallici,

tuttavia questo metodo aumenta la complessità e la difficoltà di assemblaggio.

Inoltre l’utilizzo di parti addizionali aumenta i costi di fabbricazione.

Un ulteriore svantaggio di questa tecnica riguarda il fatto che non facilita il

posizionamento e l’allineamento delle due parti prima dell’unione delle stesse.

Inoltre la formazione di grandi parti in materia plastica può portare a variazioni

della grandezza ed a deformazioni che devono essere risolte nel momento di

assemblare i due stampi.

Il brevetto EP0765963 del 1997 (figura 4.14.) propone un metodo di unione

rapido delle due parti della vasca che permette l’adattamento di eventuali

deformazioni nelle dimensioni dei due membri formanti la vasca.


157

Tale soluzione è applicata ad una macchina lavabiancheria ad asse orizzontale con

carica dall’alto, ma può essere utilizzata anche nel caso di una macchina con

carica frontale.

Il bordo del guscio superiore è sagomato in modo da formare un canale del profilo

ad “U” mentre il bordo della parte inferiore della vasca ha un profilo

corrispondente opposto, in modo da essere ricevuto all’interno del bordo

superiore. Il bordo inferiore è provvisto di protrusioni esterne (elemento numero

74) che permettono l’ancoraggio a delle flangie solidali al bordo superiore.

Le due parti della vasca sono formate preferibilmente da materia flessibile in

modo che le flangie si flettano esercitando una forza diretta verso il bordo

inferiore.

Questa soluzione permette l’eliminazione dei morsetti metallici semplificando

l’assemblaggio e diminuendo i costi di produzione.

Un’altra strada intrapresa dal processo evolutivo riguarda la possibile integrazione

di altri sottosistemi con il sottosistema centrale, rappresentato dalla vasca. Una

soluzione di questo tipo è proposta nel brevetto US5711170 del 1998 (figura

4.15.) e riguarda una vasca integrata nella struttura esterna.

I brevetti visti fino ad ora sono costituiti da un cestello rotante inserito all’interno

di una vasca; tale vasca è sostenuta da sospensioni inferiori ed organi di

equilibratura che ne permettono il movimento relativo al mobile esterno.

Figura 4.14. EP0765963 Automatic washer and tub therefor 1997


158

Nuove tecniche di equilibratura dinamica del carico (come mostrato nel brevetto

GB2271172 del 1994) permettono di

aumentare notevolmente il bilanciamento

della vasca tramite delle vasche riempite

con acqua che ruotano con il cestello

contenente i panni, compensando così la

distribuzione irregolare del carico.

La possibilità di bilanciamento dinamico

elimina il bisogno di elementi di supporto

permettendo così l’integrazione tra vasca e

struttura esterna.

Un’altra soluzione che prevede un’integrazione tra vasca e struttura esterna è

proposta dal brevetto EP1433890 del 2004 (figura 4.16.) nel quale viene descritta

una macchina lavabiancheria con la vasca (elemento numero 4) solidale alla

struttura esterna (elemento numero 2) e la parete di fondo (elemento numero 12)

collegata alla vasca tramite una guarnizione (elemento numero 14). Gli elementi

di equilibratura e smorzamento (elementi numero 24 e 28) non sono collegati alla

vasca, che rimane fissa, ma sono collegati alla parete di fondo e quindi al cestello

tramite i supporti numero 22 e 26. La guarnizione permette al sistema parete di

fondo e cestello di oscillare rispetto alla vasca senza permettere il passaggio del

liquido di lavaggio all’esterno della vasca stessa.

Figura 4.16. EP1433890 Drum type washing machine 2004

Figura 4.15. US5711170 Integrated tub and cabinet structure 1998


159

Questa soluzione permette di aumentare la capacità di carico mantenendo

invariate le dimensioni esterne ed aumentando così l’idealità del sistema.

Una parte importante dell’evoluzione del sistema vasca riguarda il sottosistema

relativo al supporto dell’albero motore che permette la rotazione del cestello.

Nelle soluzioni presentate per vasche in materia plastica formate da un piatto

posteriore, i due supporti per l’albero del cestello sono mantenuti in asse da un

manicotto in metallo interposto tra essi. Sono state descritte anche vasche in

plastica monopezzo con la parte posteriore portante un manicotto metallico con

sedi per dei supporti atte a contenere l’albero del cestello. Queste vasche hanno il

vantaggio di essere ottenibili economicamente utilizzando materia plastica poco

costosa iniettata in una singola operazione.

Dall’altro lato però, il primo tipo di vasca descritta risulta particolarmente critica

nella zona dei supporti per l’albero del cestello durante la rotazione dello stesso.

In queste condizioni i supporti sono soggetti a forti sollecitazioni meccaniche che

possono portare alla deformazione del materiale della vasca in corrispondenza dei

supporti stessi.

La vasca del secondo tipo descritto necessita invece di sedi per i supporti del

manicotto in metallo accuratamente stampate, ed i supporti stessi devono essere

alloggiati nelle sedi così ottenute. Risulta evidente che la costruzione di questo

tipo di vasca sia piuttosto complicata.

Figura 4.17. EP029115 Method for making a laundering tub for a laundry washing machine 1987


160

Per eliminare questi problemi e per ottenere una maggior durata del supporto nelle

vasche in materia plastica è possibile utilizzare materiali in grado di reggere tali

forza meccaniche. In questo caso, tuttavia, la produzione della vasca assumerebbe

costi troppo elevati e risulterebbe quindi non economico per l’utilizzo in macchine

lavabiancheria. La soluzione del brevetto EP029115 del 1987 (figura 4.17.) è un

metodo di ottenimento del manicotto attraverso uno stampaggio ad iniezione in

due fasi di plastica avente un’alta resistenza alle sollecitazioni meccaniche, vale a

dire, una prima fase che utilizza un primo stampo (elemento numero 16) per

l’ottenimento di un elemento spaziatore dimensionato per mantenere i supporti in

asse, ed una seconda fase nella quale l’elemento spaziatore è posizionato in un

secondo stampo (elemento numero 20) insieme ai supporti; il materiale plastico è

iniettato tra l’elemento spaziatore ed i supporti per l’ottenimento del manicotto.

Successivamente il manicotto è posizionato in un terzo stampo (elemento numero

26) attraverso il quale viene ottenuta la vasca con l’iniezione di un altro materiale

plastico più economico ed avente minore resistenza alla sollecitazioni meccaniche

rispetto a quello utilizzato in precedenza.

La funzione del mozzo quindi è quella di supportare l’albero e le relative

sollecitazioni meccaniche ma anche di sigillare la vasca per evitare l’uscita del

liquido di lavaggio; tale liquido può raggiungere temperature fino a 90°C ed è a

contatto diretto con la zona centrale della parete posteriore della vasca.

Queste due azioni sul mozzo possono portare ad un’eccessiva usura della parte

considerata fino a comprometterne la capacità di mantenere in asse i supporti.

Figura 4.18. GB2261881 Plastics washing tub 1993


161

Il brevetto GB2261881 del 1993 (figura 4.18.) descrive una vasca per macchina

lavabiancheria in materia plastica con il mozzo fissato ad essa tramite un perno.

Una protezione termica (elemento numero 15) è inserita nella zona centrale per

evitare che il liquido di lavaggio, portato ad alte temperature, entri nelle cavità

(elemento numero 14) della parete posteriore derivanti dal profilo a “greca”.

Le sollecitazioni meccaniche e termiche sopra descritte possono portare a dover

sostituire gli elementi di sostegno dell’albero motore e, nel caso di soluzioni come

quelle descritte nel brevetto EP029115 illustrato in figura 4.17, risulterebbe

necessaria la sostituzione di tutto il sistema vasca. Nel caso di un mozzo non

inglobato nello stampo ma fissato tramite viti, tale operazione di smontaggio

potrebbe portare comunque all’usura della parte in plastica nella zona delle viti.

Il brevetto US5699682 del 1997 (figura 4.19.) propone un metodo di montaggio

del mozzo senza la

necessità di utilizzo di perni

o viti, ma attraverso un

manicotto formato da due

parti che permettono di

serrare il mozzo tramite

incastro. Lo smontaggio in

caso di riparazione è

semplificato e la tenuta del

liquido di lavaggio è

assicurata da una

guarnizione (elemento

numero 12) interposta tra la parte interna del manicotto (elemento numero 11) e la

parete di fondo della vasca.

Per evitare che le alte temperature del liquido di lavaggio che vengono a contatto

con la parte centrale della parete di fondo e la rotazione dell’albero motore portino

ad un graduale decadimento delle proprietà meccaniche, una soluzione è stata la

produzione del manicotto in ghisa inglobato nello stampo in materia plastica della

vasca.

Figura 4.19. US5699682 Washing tub of a clothes washing machine 1997


162

Questa soluzione tuttavia porta ad uno spessore elevato e non uniforme della

sezione della parete di fondo, con la conseguenza di lunghi tempi necessari al

raffreddamento dello stampo che portano alla riduzione della produttività e ad alti

costi di processo produttivo.

Il brevetto EP1538252 del 2005 risolve tali problemi descrivendo una vasca in

plastica per macchina lavabiancheria con una parete di fondo dalla struttura

modificata in modo da resistere

alle sollecitazioni già descritte

e che permette tempi di

raffreddamento molto più bassi

grazie anche alla spessore

ridotto della parete.

Nella figura 4.20. è mostrata la

parete posteriore 13 formata da

settori alternati (elementi 14 e

15) con le cavità orientate

rispettivamente all’interno e

all’esterno della vasca. Ogni

settore è formato da delle

nervature (elemento numero

16) orientate sia radialmente che in

direzione circolare, incrociate tra loro, in modo da aumentare la rigidità della

struttura. La parte centrale della parete posteriore 13 è provvista di un particolare

profilo in corrispondenza della porzione anulare interna (elemento 17) che

circonda il mozzo centrale (elemento numero 18).

Figura 4.20. EP1538252 Plastic tub for a clothes washing machine 2005


163

Figura 4.21. EP1538252 Plastic tub for a clothes washing machine 2005

La figura 4.21. mostra due sezioni della parete posteriore lungo le linee A-A e B-

B mostrate in figura 4.20.

Il manicotto (elemento numero 19) in ghisa è inglobato nello stampo in materia

plastica della vasca e il rivestimento in plastica ha uno spessore uniforme minore

delle soluzioni precedenti, mantenendo però la stessa rigidezza grazie alla

particolare geometria utilizzata.

4.2.2. L’evoluzione del sistema di erogazione del detergente

Geometria della vaschetta

L’evoluzione più evidente del sistema di erogazione del detersivo è relativa al

miglioramento della geometria del cassetto e della vaschetta.

Inizialmente, le vaschette erano costituite da un solo scompartimento; basti

osservare il brevetto americano del 1929 (figura 4.22.) o quello del 1961 (figura

4.23.).


164

Successivamente si pensò di suddividere la vaschetta in più vani in modo tale che

ognuno di essi potesse contenere un detergente differente per ogni fase del

lavaggio, generalmente pre-lavaggio, lavaggio e risciacquo.

Per esempio il brevetto GB1130201 del 1968 propone un dispositivo di

erogazione del detersivo nel quale la vaschetta è costituita da due camere (figura

4.24.); è presente, per entrambe le camere, un solo foro di sbocco (elemento 27)

che permette al detersivo e all’acqua di raggiungere la vasca. Gli scompartimenti

vengono svuotati uno alla volta, in base alla fase del lavaggio, grazie a due

condotti che portano un getto d’acqua per ogni scompartimento.

Figura 4.22. US1703753 Liquid dispenser 1929

Figura 4.23. US2991911 Liquid dispenser for washing appliance 1961

Figura 4.24. GB1130201 Improvement relating to detergent dispensers for washing machines 1968


165

Il brevetto GB1168466 propone una vaschetta suddivisa in quattro vani (figura

4.25.): uno per il detergente per il pre-lavaggio (elemento 3), uno per il detergente

destinato al lavaggio (elemento 7), uno per il candeggiante liquido (elemento 4) e

l’ultimo per il candeggiante in

polvere (elemento 8). Ci sono

poi tre valvole magnetiche che

aprendosi in momenti diversi, in

base alla fase di lavaggio,

consentono all’acqua di entrare

nei diversi vani; per esempio la

valvola 16 permette all’acqua di

entrare attraverso il condotto 15

nel vano 3 per poi fluire con il detergente nel canale 12 che conduce alla vasca. La

stessa cosa vale per la valvola 18 che permette all’acqua di entrare nel vano 7 e

uscire sempre dal canale 12. Infine, la terza valvola (elemento 20) consente

all’acqua di svuotare gli ultimi due vani, quelli contenenti il candeggiante.

Una geometria diversa viene presentata nel brevetto GB1327038 del 1973 in cui i

due vani che compongono la vaschetta non sono disposti parallelamente, bensì in

sequenza (figura 4.26.).

Figura 4.25. GB1168466 Dispenser for detergents 1969

Figura 4.26. GB1327038 Washing machines 1973


166

I vani sono separati da una parete (elemento 57) che tuttavia presenta un foro che

li collega. Nel vano (elemento 59) più vicino al canale che conduce alla vasca

viene inserito il detersivo per il pre-lavaggio, nell’altro (elemento 58) quello per il

lavaggio. Nella parte superiore vi è un coperchio caratterizzato dalla presenza di

due ugelli (43 e 44), uno per ogni vano, atti ad introdurre l’acqua nella vaschetta.

Il funzionamento è molto semplice: prima viene svuotato il vano contenente il

detersivo per il pre-lavaggio e successivamente quello contenente il detersivo per

il lavaggio attraverso il foro presente nella parete. Entrambi i detergenti vengono

condotti nella vasca attraverso un solo canale di sbocco (elemento 26).

Il brevetto italiano IT1220287 del 1990 affronta invece un problema legato al

cassetto. Generalmente, come abbiamo visto da alcuni brevetti appena discussi, il

cassetto distributore è montato scorrevole longitudinalmente su apposite guide,

così da consentire l’estrazione per il riempimento con il detersivo, ad ogni ciclo di

funzionamento. L’apertura del cassetto deve quindi essere attuata manualmente

dall’utilizzatore. Tuttavia in questi tipi di distributori vi è il rischio di impuntatura

del cassetto, durante i movimenti di apertura e chiusura, a causa delle

incrostazioni che con l’uso possono formarsi sulle guide di scorrimento. Per

risolvere tale malfunzionamento il brevetto in questione (figura 4.27.) propone

una vaschetta suddivisa in tre vani, angolarmente girevole attorno ad un asse

verticale, che può assumere due posizioni: una di carico e una di lavoro. Altra

caratteristica del cassetto presentato è l’apertura a molla (elemento 25) che viene

azionata attraverso un semplice pulsante.

Figura 4.27. IT1220287 Cassetto distributore di detersivi per macchine lavatrici 1990


167

Un altro obiettivo, legato alla geometria delle vaschette, che gli inventori hanno

cercato di raggiungere è quello di creare una vaschetta in grado di contenere sia

detersivi in polvere che detersivi liquidi; questi ultimi, a differenza degli altri,

necessitano infatti di una paratia in grado di impedire che il liquido defluisca

prematuramente nel condotto che porta alla vasca. Una possibile soluzione

proposta nei brevetti è l’utilizzo di inserti in grado di adattare la vaschetta per

entrambi i tipi di detersivi. Tuttavia questi inserti hanno l’inconveniente che,

essendo facilmente spostati, spesso durante il funzionamento della lavatrice

possono andare persi.

Per risolvere tale problema, il brevetto IT1204920 del 1989 (figura 4.28.) propone

una vaschetta che presenta una parete di delimitazione (elemento 3) composta da

una parte fissa (elemento 4) e da una parte mobile (elemento 7). Le due parti sono

collegate da una cerniera a nastro (elemento 6). Nel caso in cui si intende

introdurre detersivo in polvere la parte mobile viene sollevata lasciando così uno

spazio nella parte inferiore; se invece si vuole inserire detersivo liquido la paratia

mobile, il cui contorno libero corrisponde al profilo del fondo (elemento 1), viene

abbassata. In ognuna delle due posizioni di funzionamento la parte mobile può

essere fissata mediante degli elementi di arresto.

Figura 4.28. IT1204920 Lavatrice con una vaschetta di introduzione a sciacquo del detersivo 1989 Una soluzione diversa per lo stesso problema viene presentata nel brevetto

IT1230514 del 1991 (figura 4.29.). La particolarità di questa invenzione sta nel

fatto che la vaschetta proposta è girevole nella propria direzione di introduzione di

180 gradi. Osservando la figura 8 si può notare come la camera superiore sia

destinata a contenere detersivo in polvere, mentre la camera inferiore, a forma di

conca, detersivo liquido. Nella posizione rappresentata nella figura verrebbe


168

svuotata la camera superiore; nel caso in cui la vaschetta venga ruotata di 180

gradi, la vasca di lavaggio sarà alimentata invece con il detersivo liquido.

Figura 4.29. IT1230514 Vaschetta di introduzione a sciacquo per detersivo liquido e polveriforme 1991

Selezione scomparto

La necessità di diversi trattamenti in base alle fasi di lavaggio, com’è stato

illustrato in precedenza, ha portato alla formazione di dispositivi costituiti da più

scomparti per ogni sostanza da rilasciare. Il problema che sorge riguarda quindi le

modalità di selezione di tali scomparti per l’immissione del flusso d’acqua e per il

successivo trascinamento della sostanza prescelta nel bagno di lavaggio.

Nel brevetto GB1161216 del 1968 (figura 4.30.) il dispositivo è formato da due

contenitori in plastica atti a contenere il detersivo per due diverse fasi di lavaggio.

Il piano inclinato permette un migliore deflusso dell’acqua proveniente da un tubo

fisso (elemento numero 19) per ogni scomparto del dispositivo. L’apertura dei due

tubi avviene tramite l’utilizzo di un’elettrovalvola attivata da un timer in base alla

fase di lavaggio selezionato.

Figura 4.30. GB1161216 Improvements in or relating to domestic washing machines 1968


169

Una soluzione migliore al problema è presentata nel brevetto US2988908

rappresentato in figura 4.31.

Figura 4.31. US2988908 Cleaning agent dispenser for washing machine 1961

In questo caso l’introduzione dell’acqua nei due scomparti avviene tramite lo

stesso tubo (elemento numero 58) che ruota in due posizioni diverse per lo

svuotamento degli scomparti 26 e 27. Lo spostamento del tubo avviene tramite un

solenoide (elemento nomero 57) che crea un campo magnetico nel caso in cui sia

attraversato da corrente elettrica.

Nel brevetto GB1264739 del 1972 (figura 4.32.) viene utilizzato lo stesso

concetto visto nel brevetto precedente. Il dispositivo è formato da diverse camere,

un ugello per l’immissione dell’acqua viene posizionato sullo scomparto da

svuotare attraverso una camma comandate da un timer.

Figura 4.32. GB1264739 Programmable additive dispenser for a washing machine 1972


170

Un’altra soluzione per selezionare i diversi scomparti è presentata nel brevetto

IT1096924 del 1979 (figura

4.33.), nel quale un piano

deflettore provvisto di cerniera,

disposto in opposizione a

ciascuna entrata dell’acqua, è

mantenuto in posizione di riposo

da un mezzo elastico e può ruotare

in due direzioni grazie al flusso

d’acqua proveniente da due ugelli

(elementi 1 e 2). Attivando solo il

primo ugello viene irrorato lo

scomparto 5 per il prelavaggio, lo

scomparto 6 viene svuotato tramite

l’utilizzo del solo ugello 2 mentre gli scomparti 7 e 8 sono raggiunti attivando in

sequenza gli ugelli 1 e 2 e viceversa.

Un metodo di risoluzione simile è presentato anche nel brevetto IT1042741 del

1980 rappresentato in figura 4.34.

In questo caso, una elettrovalvola doppia

permette di aprire il passaggio dell’acqua

nell’uno o nell’altro di due condotti o in tutte

e due contemporaneamente. I due condotti

che partono dall’elettrovalvola doppia

sboccano ciascuna alle estremità di un

dispositivo di distribuzione composto da un

tubo munito internamente di due spallamenti

e nel quale scorre un cassetto formato da

un’asta di lunghezza superiore alla distanza

fra gli spallamenti. L’asta del cassetto è

munita di due pistoni con sezione inferiore alle sezione interna del tubo che

svolgono la funzione di bloccare il passaggio dell’acqua. L’apertura di uno degli

elementi valvolari della elettrovalvola doppia provoca l’otturazione, sotto l’azione

Figura 4.33. IT1096924 Lavatrice con distributore dell’acqua 1979

Figura 4.34. IT1042741 Dispositivo per la distribuzione differenziata dell’acqua in macchine lavatrici e simili 1980


171

della pressione, della parte centrale da parte del pistone disposto sul lato di arrivo

dell’acqua, la quale defluisce attraverso l’orificio situato sullo stesso lato.

L’inversione degli elementi valvolari provoca lo stesso processo sul lato opposto.

Quando un elemento valvolare è aperto, l’apertura dell’altro permette il passaggio

dell’acqua non soltanto nei due orifici disposti all’esterno dello spazio delimitato

dagli spallamenti, ma anche nell’orificio disposto nello spazio fra la guida a tenuta

e lo spallamento che si trova dal lato di arrivo dell’acqua del secondo elemento

valvolare.

Un altro metodo di selezione degli scomparti è presentato nel brevetto IT1118631

del 1986 (figura 4.35.) nel quale un dispositivo alimentatore di detersivo è in

grado di eseguire l’alimentazione di acqua, di detersivo e di ammorbidente

soltanto con due valvole a solenoide. L’apertura del condotto 29 permette

l’immissione dell’acqua direttamente nel bagno di lavaggio, mentre l’apertura del

condotto 28 consente lo svuotamento dello scomparto contenente il detersivo.

L’apertura di entrambi i condotti provoca uno scontro tra i due flussi, deviando

così il getto verso il condotto 60.

Questo condotto porta al riempimento dello scomparto contenente

l’ammorbidente, che viene scaricato nel bagno di lavaggio tramite un condotto a

sifone.

L’impiego di dispositivi distributori dell’acqua comprendenti un sistema di due

valvole elettriche migliora sicuramente i primi sistemi presentati, tuttavia portano

a costi maggiori rispetto al sistema utilizzato nel brevetto IT1200684 del 1989

(figura 4.36.). Questo brevetto risolve il problema di alimentare diversi condotti

utilizzando un’unica valvola elettrica per il comando del liquido entrante.

Figura 4.35. IT1118631 Dispositivo alimentatore di detersivo per macchine lavatrici 1986


172

L’impiego del dispositivo consente di guidare il flusso dell’acqua nel modo

necessario per le operazioni di

prelavaggio, lavaggio, risciacquo o di

introduzione di additivi nelle fasi

appropriate del ciclo operativo della

macchina. La valvola elettrica è

posizionata sull’imboccatura 2 di

ingresso dell’acqua, l’impostazione del

componente 4 permette la selezione

della direzione del flusso verso una delle

uscite 11, a seconda del programma della

macchina, ed è controllata da un meccanismo che agisce sul rubinetto 7.

Nel brevetto IT1242805 del 1994 rappresentato in figura 4.37. il selettore rotante

del condotto è spostabile nelle diverse posizioni di regolazione grazie ad un

meccanismo d’azionamento costituito da un pistone 14 e dalle due leve 15 e 16,

fulcrate tra loro nel punto 17. All’interno del pistone 14 sono alloggiati due

sensori PTC 20 e 21 i cui rispettivi involucri scatolari metallici 22 e 23

contengono della cera e risultano collegati con un conduttore di fase 24 del

circuito elettrico della macchina.

Figura 4.36. IT1200684Dispositivo distributore dell’acqua per macchine lavatrici 1989

Figura 4.37. IT1242805 Dispositivo di controllo dell’introduzione di detersivo per macchine lavatrici 1994


173

Il dispositivo di controllo è costituito da un interruttore a semiconduttori come un

triac 32, collegato con un conduttore neutro 33 del circuito elettrico della

macchina e con un terminale dei sensori PTC 20 e 21, attraverso un elemento a

conduzione unidirezionale come un diodo 34 e 35. Ciascuno di tali elementi a

conduzione unidirezionale è polarizzato con un senso di conduzione opposto a

quello del restante elemento, in modo che durante ogni semionda positiva o

negativa della corrente elettrica alternata attraverso il triac 32 venga messo in

conduzione soltanto quel diodo che è polarizzato per condurre tale semionda,

mantenendo contemporaneamente interdetto l’altro diodo.

La corrente passante attraverso ogni sensore PTC determina il rapido

riscaldamento dello stesso e della cera contenuta nel relativo involucro scatolare, e

quindi anche una corrispondente dilatazione termica degli elementi metallici

associati con questo sensore PTC con conseguente spostamento della rispettiva

estensione laterale della leva 15, portando così allo spostamento angolare del

selettore rotante 13 nella relativa posizione di regolazione.

Nel brevetto EP1541740 del 2005 mostrato in figura 4.38. viene presentato un

dispositivo per la selezione dello scomparto

che utilizza una soluzione diversa da quella

mostrata in precedenza.

Il dispositivo è formato da uno statore

(elemento numero 32), fissato ad un

supporto della macchina lavatrice, e da un

rotore (elemento numero 30a), il quale è

solidale ad un ugello per l’immissione

dell’acqua. La rotazione dell’elemento 30a

permette la selezione dello scomparto secondo

la fase del programma in esecuzione.

Figura 4.38. EP1541740 Detergent dispenser for washers 2005


174

Sistemi di attuazione della funzione di erogazione

Uno dei componenti importanti che gli inventori hanno cercato di migliorare è il

sistema di attuazione della funzione distributiva

del detersivo; si tratta, in altre parole, del

dispositivo atto ad azionare per sganciamento o

spostamento un elemento o gruppo in seguito ad

un comando che consente la fuoriuscita del

sapone.

Il primo brevetto relativo a tale meccanismo è del

1929 (US1703753) e propone un dispositivo per

l’erogazione di una predeterminata quantità di

detergente attraverso un gocciolamento

intermittente del liquido. L’invenzione presentata è

costituita da una ruota a cricco, da una corda e da un contenitore (figura 4.39.).

Il funzionamento è meccanico e la rotazione della ruota dentata permette il

rovesciamento della vaschetta contenente il sapone attraverso la corda che

connette i due elementi.

Il primo sistema di attuazione a impulso

elettromagnetico è presente invece nel

brevetto US2692165 del 1954 (figura

4.40.) in cui una valvola (elemento 2)

blocca o permette l’ingresso di acqua

all’interno della vasca. Tale valvola è

azionata da un solenoide (elemento 3),

cioè da un avvolgimento cilindrico di

filo conduttore disposto a elica, nel cui

interno, al passaggio della corrente si manifesta un campo magnetico. Il solenoide

è comandato a sua volta da un timer.

Un nuovo dispositivo relativo alla funzione in questione viene proposto nel

brevetto US3160319 del 1964 (figura 4.41.). L’invenzione ha come oggetto una

striscia di bi-metallo (elemento 16) collegata al contenitore del detersivo; nel

momento in cui l’acqua raggiunge una temperatura predeterminata, la striscia di

Figura 4.40. US2692165 Sealed detergent and germicide dispenser 1954

Figura 4.39. US1703753 Liquid dispenser 1929


175

bi-metallo si deforma, permettendo

l’apertura del coperchio della vaschetta

(elemento 22) e la fuoriuscita del

detersivo.

Tale meccanismo assicura che il

detergente venga aggiunto nel momento

giusto del ciclo di lavaggio, per esempio

quando comincia il processo di lavaggio

con acqua calda. Un altro vantaggio di

questo dispositivo è che può essere

indipendente dal sistema di programmazione e controllo della lavatrice in quanto

il suo funzionamento dipende esclusivamente dalla temperatura dell’acqua.

Fino agli anni ’90 i sistemi di attuazione brevettati possono essere riassunti nel

modo seguente:

1. meccanico: come quello proposto nel brevetto del 1929;

2. elettromagnetico: secondo il quale l’attuazione si verifica per

l’azionamento del nucleo mobile di un elettromagnete ad ogni impulso

elettrico (brevetto del 1954);

3. termomeccanico: secondo il quale l’attuazione si verifica per azionamento

di un perno a tenuta idraulica scorrevole entro un involucro riempito con

cera a forte dilatazione; la dilatazione della cera, ottenuta per

somministrazione di calore tramite un termistore o PTC (Positive

Temperature Coefficient) o una resistenza elettrica, provoca lo

spostamento del perno;

4. a bi-metallo – resistenza: secondo il quale l’attuazione si verifica per

azionamento di un bi-metallo riscaldato da una resistenza elettrica o da un

termistore (brevetto del 1964).

Tuttavia ognuna di queste soluzioni presenta degli svantaggi. I sistemi

elettromagnetici sono costosi, possono comportare la possibilità di interruzioni

dell’avvolgimento e, in esercizio, possono essere rumorosi a causa delle

vibrazioni. I sistemi termomeccanici sono anch’essi costosi e possono essere

vulnerabili nella tenuta idraulica del perno scorrevole. Infine, i sistemi a bi-

Figura 4.41. US3160319 Detergent dispenser for washing machines 1964


176

metallo sono, strutturalmente, relativamente semplici, ma presentano difficoltà

applicative in quanto i loro elementi caratterizzanti sono sensibili alla temperatura

ambientale e alle sue variazioni.

Il brevetto IT1239896 del 1993 (figura 4.42.) ha come obiettivo il superamento di

questi problemi. Il brevetto propone, infatti, un

sistema di attuazione termomagnetico, costituito da

un attuatore in materiale magnetico del tipo invar,

ovvero una lega di ferro e nichel.

Questa lega è caratterizzata dal fatto che ad una certa

temperatura (temperatura di Curie) perde le sue

proprietà magnetiche e diventa amagnetica.

L’invenzione presenta quindi un magnete permanente

(elemento 23) collegato ai gruppi preposti al rilascio

del detersivo e l’elemento di attuazione (elemento

24) messo in cooperazione col magnete stesso. Fino a che la temperatura

dell’attuatore rimane al di sotto di un determinato valore, non avviene alcuna

erogazione di detersivo; superando tale valore, invece, il magnete permanente

non coopera più con l’elemento di attuazione, provocando l’apertura dello

sportello (elemento12) e la conseguente erogazione di detersivo all’interno della

vasca.

La somministrazione di calore all’attuatore avviene tramite termistore, ovvero un

mezzo ad alta affidabilità di funzionamento

Misurazione del detersivo

Un altro problema affrontato dai brevetti analizzati è quello di dosare il

quantitativo esatto di detersivo necessario.

Già nel brevetto US1703753 del 1929 (figura 4.43.) viene

proposta una soluzione a tale problema. La dose esatta di

detersivo viene regolata in base a quanto si ruota il

contenitore attraverso una corda.

Il brevetto GB901388A del 1962 mostrato in figura 4.44.

invece riguarda un contenitore di detersivo formato da Figura 4.43. US1703753 Liquid dispenser 1929

Figura 4.42. IT1239896 Dispensatore di sostanze immagazzinate 1993


177

due scomparti. La carica di detersivo viene eseguita nello scomparto più grande

(elemento numero 34), che svolge anche la funzione di deposito di detersivo per

lavaggi successivi, mentre lo scomparto più piccolo (elemento numero 35) viene

caricato attraverso la rotazione manuale del dispositivo ed è atto a contenere la

dose necessaria per un solo lavaggio.

Figura 4.44. GB901388A Detergent dispenser for automatic clothes washing machine 1962

Lo scomparto 35 viene svuotato attraverso l’apertura 39 comandata da un timer in

base al programma di lavaggio selezionato.

Anche il brevetto IT1109541 del 1985 (figura 4.45.) propone un metodo per

l’alimentazione di quantità di additivo, in

questo caso in polvere, dosabili senza che la

quantità debba essere misurata manualmente.

Questo compito viene assolto grazie al fatto che

il recipiente è realizzato come provvista avente

un dispositivo che invia l’additivo allo scarico

ed il cui comando per l’aggiunta dosata

dell’additivo nella camera interna della

macchina può venire azionato in funzione del

programma di lavaggio.

Il dispositivo di frantumazione e di

alimentazione è costituito da un agitatore

formato da una pala di miscelazione 6 a forma di triangolo, da un rastrello fisso 7,

che copre in particolare la zona dell’apertura 4, e da un rastrello 8 comandabile,

che si muove sul fondo 3 e che ingrana con il rastrello fisso7. Il dosaggio esatto

Figura 4.45. IT1109541 Dispositivo per l’alimentazione controllata di additivi in polvere all’acqua di lavaggio 1985


178

della quantità di additivo da inviare al recipiente dipende dal tempo di attivazione

dell’albero motore 9.

Il brevetto IT1145190 del 1986 in figura 4.46. riguarda un contenitore per prodotti

detersivi liquidi ed ha anch’esso l’obiettivo di ridurre la frequenza di riempimento

e di permettere un dosaggio esatto di detersivo necessario al lavaggio.

Il contenitore per il prodotto

comprende una camera 1 divisa in

modo da delimitare un serbatoio di

riserva 3 ed un serbatoio dosatore 2.

Una pompa a soffietto 10, associata

ad un tubo di aspirazione 20 immerso

nel serbatoio di riserva e ad un tubo

di mandata 30 che sbocca nel

serbatoio dosatore. Questo sistema permette di aspirare, e quindi di inviare nel

serbatoio dosatore, una quantità scelta del liquido contenuto nel serbatoio di

riserva. Il livello del fluido può essere verificato tramite l’apertura 18.

Il brevetto IT1153363 del 1987 mostrato in figura 4.47. propone una soluzione

diversa allo stesso problema di dosaggio. Tale

dispositivo è dotato di un bocchettone di

mandata 4 raccordato ad un cilindro 6 con un

pistone 12. Il pistone, sotto la pressione della

pompa 2, si muove fra i bocchettoni di raccordo

5 e 7, chiudendo il passaggio del detersivo

dopo l’afflusso della quantità esatta necessaria.

Il pistone presenta una perdita di tenuta per

permettere al detersivo di fluire verso il

raccordo 7.

Fino ad ora sono stati presentati metodi di dosaggio del detergente con sistemi a

volume. Il brevetto IT1170345 del 1987 (figura 4.48.) presenta invece un sistema

a regolazione in contro-reazione, ovvero un sistema ad alimentazione costante con

tempo di intervento regolato da sistemi di contro-reazione sensibili alla

concentrazione del detergente nell’acqua.

Figura 4.46. IT1145190 Contenitore per prodotti detersivi liquidi 1986

Figura 4.47. IT1153363 Dispositivo dosatore per additivi di lavaggio pompabili 1987


179

L’apparecchiatura comprende, applicata ad una vasca lavatrice 1, una pompa

centrifuga 2 mossa da un motore 3. L’apparecchiatura è completata da un

recipiente di detergente 4 e da un regolatore conduttimetrico 5.

Figura 4.48. IT1170345 Apparecchio per il dosaggio automatico di detergenti liquidi per macchine lavatrici ad acqua 1987

La pompa è collegata mediante un condotto 6 con la vasca della lavatrice. Fino a

che il liquido nella vasca non ha raggiunto il livello 17, la pompa, azionata dal

motore 3, aspira aria. Nel momento in cui l’acqua raggiunge tale livello la pompa

si riempie di acqua attraverso il condotto 6. La pompa si alimenta di acqua e la

riporta nella vasca attraverso il condotto 8. Nella rotazione, la pompa centrifuga

aspira acqua dal condotto 6 attraverso la restrizione 7 e, a compensare il liquido

necessario al suo funzionamento, aspira una parte di detergente attraverso la

valvola di non ritorno 10. All’interno della vasca è provvisto un elettrodo 12 che

rileva la concentrazione attraverso la conducibilità elettrica ed invia un segnale al

regolatore 5. Il regolatore, in funzione del segnale ricevuto, comanda il motore 3,

inserendolo o disinserendolo, e quindi regolando la quantità di detergente

immessa nella vasca. La pulizia dell’elettrodo è assicurata dal fatto che esso ruota

con la rotazione della pompa ed è provvisto di un tampone pulitore 15 premuto da

una molla 16.

Nel brevetto IT1166545 del 1987 in figura 4.49. è presentata l’idea di immettere i

dati relativi ai quantitativi esatti necessari attraverso l’utilizzo di codici a barre

presenti sulle confezioni di detersivo. Il trasferimento dei dati avviene tramite un


180

dispositivo di lettura 46 collegato ad un dispositivo di comando 20. Le confezioni

utilizzate per il trasporto del detersivo vengono immesse direttamente all’interno

del dispositivo senza la necessita di travasi di liquidi.

Stoccaggio e conservazione del detersivo

La presenza di contenitori per lo stoccaggio di quantità di detersivo necessaria per

più cicli di lavaggio ha portato al

problema della conservazione del

detersivo stesso. Il brevetto

US2919052 del 1959 propone come

soluzione il mantenimento sottovuoto

del detersivo.

La stessa soluzione viene ripresa dal

brevetto US3034761 del 1962

presentato in figura 4.50. Il detersivo

è conservato nella sacca 10 chiusa da

una guarnizione 13. Un solenoide 18

permette l’apertura della valvola 30

che, attraverso la creazione di una

depressione, aspira il detersivo e lo

spinge verso la vasca di lavaggio.

Una seconda funzione del movimento della valvola è quella di rompere eventuali

grumi di detersivo creatisi in prossimità dell’uscita 28.

Figura 4.50. US3034761 Anti-caking dispenser valve 1962

Figura 4.49. IT1166545 Procedimento e dispositivo per immettere dati in un dispositivo elettronico 1987


181

Anche nel brevetto US3101871 del

1963 (figura 4.51.) è presente un

dispositivo finalizzato alla

conservazione del detersivo. Il

problema affrontato è quello della

risalita di vapori dalla vasca di

lavaggio al contenitore di detersivo;

una valvola (elemento numero 20)

azionata da un solenoide (elemento

numero 49) permette la chiusura del

passaggio. Un’altra funzione del

brevetto è la definizione di un sistema volumetrico di misurazione del detersivo

che può essere regolato dall’utente.

Il brevetto DE3835719 del 1993 in figura 4.52. affronta il problema degli

accumuli nei detersivi in grani. Il dispositivo

preleva da un serbatoio di alimentazione 11 la

quantità necessaria di detersivo tramite un

dispositivo di dosaggio 12. Per evitare che

l’umidità pervenga dalla camera interna o

dalla camera risciacquabile nel serbatoio di

alimentazione e provochi un incollaggio ed

una agglomerazione del detersivo, è prevista

una camera di deposito intermedio 13, la

quale viene completamente essiccata. Questa

camera di deposito intermedia serve da

chiusura tra il serbatoio di alimentazione e la

camera risciacquabile 10, essendo collegata al

serbatoio di alimentazione solo attraverso il

dispositivo di dosaggio, conformato in modo

da escludere una trasmissione di umidità.

Figura 4.51. US3101871 Metering dispenser for automatic washer 1963

Figura 4.52. DE3835719 Device for adding granular cleaning agent 1993


182

Risciacquo degli scomparti

Un’altra funzione importante che si intende migliorare è la pulizia efficace degli

scompartimenti in cui sono suddivise le vaschette per evitare che rimangano dei

residui di detersivo al loro interno.

Il primo brevetto individuato (figura 4.53.) che avesse come oggetto la risoluzione

di tale problema è del 1961 (US2979931). L’invenzione si riferisce ad un

dispositivo composto da un

contenitore di detersivo

(elemento 40) che viene

liberato grazie all’azionamento

di una valvola (elemento 48).

L’imbuto (elemento 30)

conduce l’acqua verso il

condotto 31; all’interno di tale

condotto, in prossimità dello

sbocco del canale 41, in cui

scorre il detersivo è presente un

elemento di interferenza del

flusso d’acqua (elemento 55). Questo elemento devia una parte del flusso d’acqua

verso il canale 41 consentendo la pulitura del canale stesso e della valvola da

eventuali residui di detersivo.

Lo stesso obiettivo vuole essere raggiunto dall’invenzione presentata nel brevetto

GB1402878 del 1975

(figura 4.54.) che propone

una soluzione

leggermente diversa. La

caratteristica principale

della vaschetta illustrata è

rappresentata dal condotto

(elemento 37) che

conduce l’acqua all’interno degli scompartimenti. Tale condotto è, infatti,

inclinato verso l’alto e ciò consente all’acqua di colpire in primo luogo la parte

Figura 4.53. US2979931 Washing machine with washing aid dispenser 1961

Figura 4.54. GB1402878 Detergent dispensers 1975


183

superiore dello scompartimento favorendo una buona distribuzione dell’acqua e

una pulizia più completa della vaschetta.

Per assicurare il risciacquo completo di tutti gli scompartimenti, il brevetto

DE7513925 del 1975 (figura 4.55.) propone,

oltre all’ugello principale per l’alimentazione

dell’acqua, l’aggiunta di numerosi fori disposti

lungo le pareti longitudinali e nella parte

centrale di ogni scompartimento. Questa

disposizione degli ugelli supplementari

consente la caduta a pioggia dei getti d’acqua e

garantisce una completa diluizione e risciacquo

di tutte le sostanze di lavaggio dalle varie

camere.

Tuttavia tale soluzione, secondo l’autore del brevetto DE2813366 del 1979

presenta degli inconvenienti: la presenza di un solo canale che porta agli ugelli e

la forma di questi ultimi favoriscono la formazione di vortici e ingorghi d’acqua

che impediscono una uniforme distribuzione del liquido e una completa

asportazione del detersivo dalle camere.

Per risolvere questo problema, il

brevetto tedesco del 1979 (figura

4.56.) propone l’aggiunta di due

porzioni di canale parallele a

quella principale collegata al

condotto di alimentazione

dell’acqua. Questa invenzione

consente una distribuzione

uniforme della pressione lungo

tutte le porzioni del canale

garantendo l’uscita di forti getti

d’acqua da tutti i fori. L’afflusso di acqua risulta quindi continuo e omogeneo e

favorisce un risciacquo efficace degli scompartimenti.

Figura 4.55. DE7513925 Alimentatore di acqua per lavatrici 1975

Figura 4.56. DE2813366 Componente per la conduzione dell’acqua 1979


184

Un miglioramento di questa invenzioni viene presentato nel brevetto IT1228173

del 1991 (figura 4.57.). L’innovazione consiste nel fatto che le piastre di fondo

(elementi 22 e 23) dei canali (elementi 16 e 17) che conducono l’acqua nelle

aperture (elemento 19) sono inclinate di un angolo compreso fra i 10 e i 25 gradi.

Questa configurazione consente

ai getti d’acqua di incontrare le

pareti in modo diretto favorendo

un completo dilavaggio senza

tuttavia provocare spruzzi.

L’ultima invenzione relativa

alla funzione “risciacquo della

vaschetta” è presente in un altro

brevetto italiano pubblicato nel

1996 (ITTO940239).

Tale brevetto propone un dispositivo di erogazione del detersivo (figura 4.58.) in

cui i mezzi di alimentazione idrica comprendono almeno un dispositivo

spruzzatore a getto oscillante che ha la funzione di emettere un getto d’acqua

ciclicamente oscillante secondo un percorso predeterminato. Questa soluzione,

secondo il suo inventore, consentirebbe un risciacquo ancora più efficiente delle

camere ed eliminerebbe completamente eventuali residui di detersivo.

Figura 4.57. IT1228173 Dispositivo per l’introduzione a sciacquo del detersivo 1991

Figura 4.58. ITTO940239 Dispositivo per l’erogazione di agenti di lavaggio per una macchina lavatrice 1996


185

Organi indipendenti di rilascio del detersivo

Una soluzione per la distribuzione di liquidi per il trattamento dei tessuti consiste

nello sfruttare la forza centrifuga dovuta al funzionamento della macchina

lavatrice.

Il brevetto US2955450 del 1960 (figura 4.59.) utilizza questo principio per

liberare l’ammorbidente solo al momento esatto senza dover implementare sistemi

con timer.

Figura 4.59. US2955450 Clothes treating material dispenser for automatic washers of the reversible tumbler type 1960 Il dispositivo viene fissato al cestello della macchina lavatrice in corrispondenza

dell’asse di rotazione e consiste in una chiocciola avente un’estremità chiusa 16

ed una aperta 20; l’ammorbidente viene introdotto tramite un’apertura

richiudibile. Durante il ciclo di lavaggio e di centrifuga la rotazione oraria del

cestello impedisce al fluido di uscire, nel momento in cui si inverte il senso di

rotazione l’ammorbidente passa nella parte interna del dispositivo 12 ed esce

lentamente dall’apertura 20.

Anche il brevetto US3044665 del 1962 utilizza la forza centrifuga per dispensare

l’ammorbidente nella vasca di lavaggio. Il dispositivo presentato in figura 4.60.

consiste in una sfera con due camere interne concentriche; il passaggio

dell’ammorbidente dalla camera interna a quella esterna avviene durante la fase di

centrifugazione e le sfere 9, sotto l’azione della forza centrifuga, impediscono la

fuoriuscita del liquido bloccando le aperture 3.


186

Figura 4.60. US3044665 Free body dispenser 1962

Alla fine della fase di centrifugazione le sfere 9 ritornano nella posizione

originaria grazie alle molle mostrate in figura, permettendo così all’ammorbidente

già mescolato all’acqua di entrare nella vasca di lavaggio.

Il dispositivo presentato nel brevetto

US3108722 del 1963 (figura 4.61.) consiste

anch’esso in una sfera non più fissata al

cestello; l’ammorbidente viene introdotto

attraverso un’apertura richiudibile (non

mostrata in figura) e la forza centrifuga

provoca l’apertura della valvola grazie al

peso centrale (elemento numero 21). Il

liquido non fuoriesce dalla sfera fino alla

fine della fase di centrifuga in quanto la

sfera è mantenuta nella posizione mostrata

in figura rispetto al cestello 32 grazie al peso

19.

Anche il brevetto WO0125527 del 2001

(figura 4.62.) consiste in una dispositivo di

dosaggio del detersivo da posizionare

direttamente all’interno del cestello. Il

detersivo viene immesso manualmente

all’interno della cavità 14 attraverso l’apertura

12. Il dispositivo è fornito di una batteria

Figura 4.61. US3108722 Dispenser for fabric softner 1963

Figura 4.62. WO0125527 A smart dosing dispenser 2001


187

(elemento numero 15) che alimenta un chip (elemento numero 19) ed un sensore

(elemento numero 16) per monitorare la concentrazione di detersivo all’interno

della vasca di lavaggio. In base alle informazioni ottenute il detersivo viene

rilasciato nel quantitativo necessario attraverso l’apertura della valvola 11.

Sistemi di riciclaggio dell’acqua

I due brevetti che saranno descritti qui di seguito hanno come obiettivo la

riduzione del consumo di acqua attraverso il riciclaggio della stessa. Il tentativo di

risparmiare acqua si inserisce in una tendenza generale del mercato che cerca di

offrire macchine con prestazioni generali sempre più elevate, dove per prestazioni

generali si intende non solo le prestazioni di lavaggio, ma il più completo rapporto

servizio/costo.

Per questo motivo il brevetto IT1239189 del 1993 (figura 4.63.) propone una

lavatrice in cui nella parte posteriore tra la vasca e il mobile è presente un

serbatoio (elemento 9) di recupero del liquido utilizzato nella fase di risciacquo

del ciclo precedente.

L’acqua recuperata dal serbatoio può così essere utilizzata per le fasi di pre-

lavaggio e lavaggio; ciò è possibile in quanto l’acqua proveniente dalle fasi di

risciacquo risulta relativamente pulita e in secondo luogo perchè le fasi di pre-

lavaggio e lavaggio non necessitano che l’acqua sia assolutamente pulita.

Figura 4.63. IT1239189 Serbatoi di contenimento di detersivi liquidi e di recupero di

liquidi di lavaggio per macchine lavatrici 1993


188

Altra caratteristica innovativa di questo brevetto è la presenza di diversi

contenitori di detersivi liquidi (elemento 4) utilizzabili in più cicli di lavaggio.

Questa invenzione elimina la necessità di caricare la vaschetta all’inizio di ogni

ciclo.

Il secondo brevetto individuato relativo alla funzione “riciclo dell’acqua” è del

1996 (EP0691099). L’invenzione proposta (figura 4.64.) è molto simile a quella

del brevetto precedente,

ma presenta una

caratteristica in più. La

lavatrice oggetto della

descrizione è infatti

equipaggiata oltre che con

un serbatoio di recupero

dell’acqua, anche con un

contenitore di detersivo a

scomparti posizionato tra

il serbatoio e la vasca.

L’acqua prima di essere

recuperata nel serbatoio

passa attraverso lo

scomparto più piccolo

(elemento 21)

mescolandosi con il

detersivo. L’aggiunta di

detersivo consente una

conservazione migliore dell’acqua ed evita l’insorgere di odori sgradevoli. Lo

scomparto più grande (elemento 20) contiene invece una dose per la fase di

lavaggio; l’acqua contenuta nel serbatoio, infatti, all’inizio di questa fase, passa

attraverso lo scomparto 20 per poi dirigersi verso la vasca.

Figura 4.64. EP0691099Device for recovering and storing liquid in washing machines 1996


189

CAPITOLO QUINTO:

ANALISI DEI RISULTATI


190


191

5. ANALISI DEI RISULTATI 5.1. Introduzione

I brevetti discussi nel capitolo precedente sono la base per l’individuazione dei

trend evolutivi, sviluppati dal metodo TRIZ, all’interno dei sottosistemi analizzati.

Per quanto riguarda il sottosistema vasca, è stato costruito un albero evolutivo in

base alle varianti di sviluppo del sottosistema tenendo in considerazione l’ordine

cronologico di pubblicazione dei brevetti. In secondo luogo è stato realizzato un

altro albero utilizzando come criterio le leggi di evoluzione dei sistemi tecnici; in

altre parole, in questo albero, il tronco rappresenta la linea principale di

evoluzione del sottosistema e i rami le altre linee evolutive. Quest’ultimo grafico

permette di comprendere in modo chiaro quali siano stati i trend seguiti dal

sottosistema vasca, secondo la prospettiva TRIZ.

Per quanto riguarda il sistema di erogazione del detergente, non essendo stato

trovato un trend di base, è stata individuata l’evoluzione per ogni funzione

specificata nel capitolo precedente.

5.2. Individuazione dei trend evolutivi nel

sottosistema vasca

Prendiamo in esame il primo sottosistema considerato, la vasca. Osservando il

primo albero (figure 5.1 e 5.2), è possibile individuare il trend evolutivo esistente

tra un invenzione presente in un determinato brevetto e quella precedente.

Come è già stato mostrato, il primo esempio di vasca (figura 5.1) è rappresentato

da un involucro unico in legno (mono-system). L’evoluzione successiva, di grande

importanza in quanto alla base delle lavatrici moderne, è stata la suddivisione

dell’involucro in due parti: la vasca e il cestello, situato all’interno della vasca

stessa.


192

Figura 5.1. Prima parte dell’albero evolutivo basato sulle varianti di sviluppo del sottosistema vasca


193

Figura 5.2. Seconda parte dell’albero evolutivo basato sulle varianti di sviluppo del sottosistema vasca


194

Per comprendere quale sia la legge evolutiva alla base di tale cambiamento è

possibile assumere due punti di vista. Dal punto di vista dell’intero sistema

lavatrice, è possibile parlare di convolution (secondo la terminologia utilizzata da

Semyon D. Savransky); infatti la presenza del cestello all’interno della vasca

permette lo svolgimento di due funzioni che precedentemente erano svolte da due

sistemi differenti. Le funzioni sono quelle di lavare i vestiti ed eliminare l’acqua

dagli stessi attraverso la centrifuga. Prima della suddivisione vasca – cestello, tali

funzioni erano svolte rispettivamente dalla vasca stessa e dallo strizzatoio, uno

strumento, che attraverso l’utilizzo di due rulli comprimeva i vestiti, togliendone

in parte l’acqua. Dal punto di vista del sottosistema vasca (quello che è stato

assunto in questa analisi), è stato individuato un trend di expansion. In altre parole

aumentano le funzioni utili in concomitanza con l’aumento del numero dei

sottosistemi.

In seguito la vasca ha avuto un’evoluzione differente sulla base dell’utilizzo di

diversi materiali; in particolare si sono riscontrati tre rami di sviluppo principali: i

materiali ceramici, l’acciaio smaltato e inossidabile e la plastica. Il cambiamento

del materiale può essere ricondotto al secondo gruppo del Direction Postulate,

corollario dei pattern di evoluzione; in particolare si riferisce al trend “New

Materials”. L’utilizzo di nuovi materiali con proprietà migliori è finalizzato al

miglioramento delle performance e all’aumento delle funzioni utili. I materiali

ceramici portano, per esempio, alla riduzione dei rumori e ad una minore

dispersione del calore, diminuendo quindi i tempi di riscaldamento dell’acqua di

lavaggio e l’energia utilizzata. L’utilizzo dell’acciaio, che viene applicato anche in

alcuni tipi di vasche moderne, ha fornito maggior resistenza; tuttavia, come

abbiamo visto, ha favorito il peggioramento di alcune funzioni utili e la nascita di

funzioni dannose. Queste vasche, infatti, devono necessariamente essere costruite

con spessore elevato, per resistere alle sollecitazioni meccaniche e sono

caratterizzate dalla presenza di numerose zone di saldatura, nelle quali si

producono facilmente fenomeni di corrosione. L’evoluzione successiva, cioè

l’introduzione di un guscio imbutito portante è un altro esempio di expansion.

Anche in questo caso vi è l’aggiunta di un nuovo sottosistema che favorisce la

diminuzione delle funzioni dannose e l’aumento di quelle utili; il nuovo elemento,


195

infatti, permette la costruzione di vasche in acciaio inossidabile con minori zone

di saldatura e con uno spessore inferiore. Tale sviluppo richiama anche il trend

polifunctionality, appartenente al primo gruppo del Direction Postulate.

Un primo caso di convolution, o più precisamente di trimming, all’interno di

questo ramo, si ha con il brevetto US2004148981 del 2004 che propone

l’eliminazione delle staffe di supporto necessarie per fissare il motore alloggiato

posteriormente alla vasca nel caso di una trasmissione di tipo diretto (direct

drive), o per fissare l’alloggiamento dei supporti dell’albero motore nel caso di

trasmissione a cinghia. Si ha quindi una diminuzione del numero di sottosistemi

con un miglioramento delle funzioni utili: tale soluzione permette di non avere

componenti sporgenti dal retro del corpo vasca ed di semplificare la costruzione.

Come si può notare dal grafico dell’albero evolutivo (figura 5.1.), dal brevetto

relativo alla vasca con guscio imbutito portante, hanno origine altri due rami. Nel

primo si ha un processo di expansion; il brevetto (IT1230168) propone, infatti,

l’aggiunta di una ghiera di giunzione tra la vasca e la parete di fondo in modo da

permettere l’uso di lamiere più sottili senza compromettere la resistenza

meccanica degli elementi e la tenuta all’acqua. Nel secondo, composto da due

brevetti, si ha dapprima una expansion, e poi un trend new materials. La prima

invenzione si riferisce all’introduzione di una struttura portante in acciaio che

compie la funzione di sostegno, precedentemente svolta dalla vasca stessa.

L’obiettivo è quindi quello di far svolgere le funzioni di contenimento dell’acqua

e di sostegno da due sottosistemi differenti con una diminuzione delle funzioni

dannose e un aumento di quelle utili; si ha infatti una riduzione del numero delle

saldature e una assottigliamento dello spessore della vasca. La seconda invenzione

di questo ramo propone semplicemente un cambiamento del materiale del

supporto, dall’acciaio alla plastica. In questo caso, si può parlare, come già

accennato, di trend new materials con un miglioramento delle funzioni positive.

E’ necessario, a questo punto, riprendere il brevetto relativo alla prima

suddivisione vasca-cestello per analizzare gli ultimi due rami che si riferiscono

all’adozione della plastica. Il primo ramo, composto da un solo brevetto, è basato,

oltre che sull’utilizzo di un nuovo materiale, ancora su un trend di expansion.

L’invenzione proposta è quella di una vasca in plastica sorretta da una struttura


196

esterna in metallo che ne permette l’ancoraggio agli organi di sospensione ed

equilibratura. Anche in questo caso vi è l’aggiunta di un sottosistema che svolge

una funzione, precedentemente affidata alla vasca; l’introduzione del nuovo

materiale, invece, permette un miglioramento delle performance in termini di

riduzione dei costi.

Il secondo e ultimo ramo è relativo all’evoluzione delle vasche in plastica, quelle

che oggi risultano più diffuse e utilizzate. Il primo brevetto di questo ramo ha

come oggetto una vasca appartenente ad una lavatrice a caricamento dall’alto,

costituita da una fascia in plastica e da dischi in metallo; si ha quindi, come noto,

un trend new materials. L’utilizzo della plastica è finalizzato a ridurre i costi di

produzione; tuttavia il nuovo materiale non viene impiegato per l’intero sistema,

ma solo per una parte di esso. Ciò perché non si è ancora in grado di utilizzare la

plastica anche in quelle zone maggiormente sollecitate. Il passaggio ad una vasca

costruita interamente in plastica si ha con l’introduzione di particolari geometrie a

“greca” ed utilizzando composizioni di materiali e procedure che permettono di

ottenere un prodotto maggiormente rigido. In questo caso si possono riconoscere

due trend. Il primo è il passaggio da un sistema semplice ad uno con un profilo

complesso, formato da delle nervature (mono-bi-poly system), che consente di

migliorare le performance delle funzioni positive; il secondo è una transizione a

micro-level poiché un elemento del sistema vasca viene sostituito da un materiale

in grado di soddisfare una funzione utile richiesta. Il brevetto GB2121834 del

1984 propone, infatti, l’introduzione di fibra di vetro che fornisce maggior rigidità

alla struttura.

Il primo esempio di vasca interamente in plastica presente su brevetto è un

prodotto costituito da due semigusci imbullonati. Come abbiamo visto, nel

brevetto IT1136452 del 1980, vi è un tentativo di convolution, che tuttavia non è

andato a buon fine, a causa della necessità di stampi di grandi dimensioni e di una

attrezzatura complessa. Precisamente viene proposta una vasca di lavaggio in

plastica in un unico pezzo, ottenuta mediante stampaggio ad iniezione, sulla quale

sono ricavati anche tutti gli elementi supplementari come i cuscinetti, i raccordi, i

condotti di carico e scarico.


197

La vasca in plastica che ottiene maggior successo ed è quella che viene utilizzata

tuttora nella maggior parte delle lavatrici è quella presentata nel brevetto

IT1181072 del 1985. In questo brevetto viene migliorato, attraverso alcune

soluzioni tecniche, il primo modello di vasca in plastica presentato; in termini

TRIZ, è stato individuato cioè, un aumento di idealità, ottenuto attraverso la

riduzione delle funzioni dannose ed un aumento di quelle utili. In questa

invenzione, rispetto alle precedenti, è presente anche un trend dynamization:

infatti sono introdotti mezzi per l’ancoraggio regolabile degli elementi di

azionamento del cesto e per il collegamento della vasca al mobile della macchina

lavabiancheria.

Tornando a considerare l’albero (Figura 5.2.), si può notare come l’ultimo

brevetto citato è la base di partenza di altri sette rami che rappresentano diverse

soluzioni tecniche e che rimandano a determinati trend evolutivi. Per quanto

riguarda il primo ramo, che comprende il brevetto relativo ad una vasca cava

riempita con zavorra isolante (brevetto DE3834112), sono stati individuati due

trend: convolution e degree of voidness (aumento del grado di vuoto). Convolution

perché la nuova vasca è in grado di svolgere una funzione in più, quella di

bilanciamento del sistema (grazie alla zavorra), che prima era svolta dai blocchi di

cemento posizionati al di fuori della vasca; in secondo luogo perché viene

eliminata una funzione dannosa: la nuova vasca è, infatti, in grado di evitare,

almeno in parte, la dispersione di calore. Si ha poi un ampliamento del vuoto

poiché le particelle che costituiscono la zavorra hanno una grandezza tale che si

toccano solo in modo puntiforme creando così delle cavità contenenti aria. Tale

trend permette un aumento dell’idealità in quanto vi è un incremento

dell’isolamento termico.

Il secondo ramo evolutivo (brevetto US5711170) è un altro esempio di

convolution. Il brevetto propone una vasca integrata con la struttura interna; in

altre parole la funzione svolta dalla vasca e quella compiuta dal mobile vengono

convogliate in un unico sottosistema.

Un’evoluzione simile viene presentata nel brevetto EP1433890 del 2004 in cui

viene descritta una lavatrice con la vasca solidale alla struttura esterna e la parete

di fondo collegata alla vasca tramite una guarnizione. Anche in questo caso è


198

possibile parlare di convolution che conduce ad un aumento di idealità: tale

soluzione permette, infatti, di aumentare la capacità di carico mantenendo

invariate le dimensioni esterne. Inoltre è presente un trend dynamization, in

quanto, mentre la vasca rimane fissa, la parete di fondo e il cestello sono mobili,

essendo collegati agli elementi di equilibratura e smorzamento.

Il quarto ramo rimanda ad un trend trimming; il brevetto che lo costituisce

(EP0765963) propone un nuovo metodo di unione dei due stampi che permette

l’eliminazione dei morsetti metallici semplificando l’assemblaggio e riducendo i

costi di produzione.

Per quanto riguarda il ramo relativo alle greche presenti sulla parete di fondo della

vasca, è stato individuato un trend mono-bi-poly. Inizialmente, infatti, la greca

non esisteva perché la vasca era in metallo; poi sono state introdotte solamente

nervature radiali e una circolare (brevetto GB121834). Infine, nei due brevetti che

costituiscono questo ramo, la greca risulta sempre più articolata con nervature

incrociate fra loro e rivolte anche verso l’interno della vasca. Tale trend porta ad

un miglioramento della funzione svolta dalla greca stessa: in questo modo, viene

infatti aumentata la rigidità e la resistenza al calore della vasca, diminuendo anche

i tempi di produzione attraverso un raffreddamento più rapido dello stampo.

Il sesto ramo è relativo all’evoluzione del mozzo, ovvero il sottosistema che ha la

funzione di supporto dell’albero motore. In questo caso è possibile osservare un

trend trimming. Nel primo brevetto analizzato (GB2261881), viene presentato un

mozzo fissato alla vasca tramite un perno e protetto termicamente da un anello;

nel secondo viene eliminata la necessità di perni e viti, in quanto il mozzo è

costituito da due parti che vengono bloccate tramite incastro. Infine, l’ultimo

brevetto di questo ramo, propone un manicotto in ghisa inglobato direttamente

nello stampo in plastica della vasca che esclude il bisogno di utilizzare due pezzi

distinti. Vi è quindi una diminuzione degli elementi che compongono il

sottosistema che determina un aumento della sua idealità.

L’ultimo ramo, costituito dal brevetto EP029115 del 1987, richiama un trend

transition to microlevel. L’invenzione è simile a quella presentata nel brevetto

GB2121834 e propone l’utilizzo di plastiche diverse in base alle varie

sollecitazioni che la vasca deve sopportare.


199

Passiamo ora ad analizzare l’albero basato sui trend evolutivi (figura 5.3.). Il trend

principale individuato, quello che in altre parole rappresenta il tronco, è

expansion-convolution. Si ha, infatti, dapprima una espansione del sottosistema

vasca con l’aggiunta di nuovi elementi. Come abbiamo visto, il primo brevetto è

relativo ad una vasca monopezzo in legno; poi viene introdotto un nuovo

sottosistema, il cestello; successivamente vengono aggiunti nuovi elementi, quali

il guscio imbutito, la struttura portante e la ghiera di rinforzo. Il risultato di questa

prima parte dell’evoluzione è la formazione di un sottosistema più complesso, ma

in grado di svolgere in modo più efficiente le funzioni richieste. La seconda parte

del trend è rappresentata da una fase in cui gli elementi e i sottosistemi

diminuiscono. Per esempio l’introduzione della plastica permette l’eliminazione

delle saldature e di conseguenza della necessità di utilizzare supporti per

l’ancoraggio degli organi di sospensione. Nell’ultimo stadio di questo pattern

evolutivo vi è addirittura il tentativo di unire due sottosistemi in un unico

sottosistema in grado di svolgere entrambe le funzioni. Prima viene, infatti,

proposta una lavatrice con la vasca solidale alla struttura esterna con l’obiettivo di

incrementare la capacità di carico mantenendo invariate le dimensioni esterne; poi

viene proposta una soluzione ancora più estrema, con la vasca integrata nel

mobile. Ciò è possibile grazie ad una nuova tecnica di equilibratura dinamica del

carico, che come è già stato accennato permette di aumentare notevolmente il

bilanciamento della vasca grazie a dei contenitori riempiti con acqua che ruotano

con il cestello. Tale soluzione rappresenta, come si può vedere dall’albero (figura

5.3.), un altro ramo, caratterizzato dal trend dynamization. Tornando

all’evoluzione principale, è possibile affermare che il processo di convolution

porta quindi ad un aumento del grado di idealità attraverso la riduzione del

numero di sottosistemi ausiliari e di elementi. Al termine del trend completo

(expansion-convolution) il nuovo sistema (sottosistema se considerato all’interno

del sistema lavatrice) svolge la stessa funzione primaria del sistema iniziale, ma

con migliori performance.

Sono stati poi individuati rami basati su altre leggi evolutive. Il primo, legato al

sottosistema idraulico, segue il trend decrease of human involvement.


200

Figura 5.3. Albero costruito in base alle leggi evolutive


201

In altre parole il sottosistema in esame ha aumentato la propria idealità con

l’esclusione della partecipazione umana dalle proprie funzioni. Inizialmente,

infatti, la vasca era riempita e svuotata manualmente; con l’introduzione della

valvola di scolo, la fase di svuotamento risultava molto più semplice e quasi

automatizzata. Infine con l’introduzione della pompa, tutto il processo diventava

pressoché automatico e l’uomo doveva limitarsi a monitorarlo.

Il secondo ramo è basato sul trend mono-bi-poly ed è relativo alla greca che

caratterizza il piatto di fondo della vasca. Come è evidente dalla figura, all’inizio

la vasca non presentava alcun profilo “a greca”, in quanto era costruita in metallo,

materiale che resiste alle alte temperature. Con l’introduzione della plastica si è

reso necessario aggiungere delle nervature con la funzione di irrobustire la

struttura evitando deformazioni e rotture della vasca. Le nervature sono diventate

col passare del tempo sempre più articolate e numerose andando a migliorare le

performance della funzione richiesta.

Esistono poi tre rami che seguono il trend trimming (legge appartenente al primo

gruppo del Direction Postulate, secondo Savransky). Il primo è relativo

all’eliminazione delle staffe di supporto per fissare l’alloggiamento dei supporti

dell’albero motore e porta un miglioramento in termini di spazio e di semplicità di

costruzione. Il secondo è legato al sottosistema mozzo, che ha la funzione di

supportare l’albero motore. Questo elemento, come è già stato detto, è stato

semplificato attraverso soluzioni tecniche che hanno permesso di eliminare

componenti come perni e viti. Oggi, il mozzo è inglobato direttamente nello

stampo in plastica della vasca. L’ultimo trend trimming individuato si riferisce ad

un metodo innovativo di unione degli stampi: tale metodo permette di eliminare

l’utilizzo di morsetti metallici e di semplificare l’assemblaggio.

Gli ultimi due rami rappresentano un trend transition to micro-level e un trend di

ampliamento del grado di vuoto. Il primo è relativo all’utilizzo di materiali

differenti in determinate parti della vasca che determinano un miglioramento delle

funzioni utili, in particolare un incremento della resistenza del sottosistema alle

sollecitazioni meccaniche. Il secondo è legato ad un nuovo tipo di vasca cava

riempita con zavorra. La zavorra è costituita da polvere o rottame di ferro a grana

grossa, distribuita in modo tale che ci siano degli spazi tra le particelle contenenti


202

aria volti ad aumentare l’isolamento termico. Questo trend porta quindi ad un

aumento del grado di idealità grazie ad un miglioramento delle funzioni positive.


203

5.3. Individuazione dei trend evolutivi nel sistema

di distribuzione del detersivo

5.3.1. Introduzione Per quanto riguarda il sistema di erogazione del detersivo, a differenza della

vasca, non è stato possibile individuare un trend di base che ha caratterizzato il

suo sviluppo. Ciò è dovuto probabilmente al fatto che questo sottosistema non

assume dal punto di vista del cliente una grande importanza; basti pensare che

negli ultimi anni è sempre più diffuso l’utilizzo delle “palline”, che vengono

inserite direttamente nel cestello e sono indipendenti dal sistema lavatrice. Ne

consegue che gli investimenti destinati al miglioramento del sistema di erogazione

del detersivo sono molto ridotti. I brevetti che hanno come oggetto questo

dispositivo sono comunque relativamente numerosi, ma le innovazioni che sono

alla loro base sono quasi per la totalità di basso livello.

Per rendere il lavoro più organico e comprensibile sono stati suddivisi i brevetti,

come si è già visto nel capitolo precedente, in base ai principali problemi che essi

affrontano. Per quanto riguarda questo sottosistema, ogni ramo rappresenta quindi

una specifica funzione che vuole essere migliorata dai brevetti che lo

costituiscono. Per ciascun gruppo di invenzioni sono stati individuati i trend alla

base del loro sviluppo.

5.3.2. Geometria della vaschetta L’analisi dell’evoluzione della geometria della vaschetta permette di individuare

facilmente il trend evolutivo che ne sta alla base. Infatti, come si può notare dalla

figura 5.4. si è passati da una vaschetta con un solo scompartimento, come quella

presentata nel brevetto americano del 1961, ad una suddivisa in due

scompartimenti, fino a giungere a vaschette con tre e quattro camere. Si tratta

quindi di un trend mono-bi-poly che ha origine dalla divisione delle fasi di

lavaggio; ogni fase necessita infatti dell’utilizzo di un diverso tipo di detersivo che

viene inserito nella vasca in momenti diversi.


204

E’ stato poi individuato un secondo trend, di rilevanza minore, rappresentato dal

ramo più corto. I due brevetti che lo costituiscono sono relativi a invenzioni

finalizzate all’utilizzo del medesimo scompartimento per contenere sia detersivi in

polvere che detersivi liquidi. Il trend che sta alla base di questa evoluzione è

dynamization; si è passati infatti da scompartimenti che contenevano rigidamente

o detersivi liquidi o detersivi in polvere, a scompartimenti con soluzioni

innovative e dinamiche in grado di accogliere entrambi i tipi di detersivo. E’ il

caso del brevetto IT1204920 del 1989 che presenta una parete mobile e del

brevetto IT1230514 del 1991 che propone una soluzione più radicale;

quest’ultima invenzione riguarda, infatti, una vaschetta capace di ruotare di 180

gradi rispetto all’asse orizzontale. Entrambe le evoluzioni determinano un

aumento delle funzioni utili del sottosistema, con un conseguente aumento della

sua idealità.

Vaschetta con uno scomparto US2991911 1961

Vaschetta con due scomparti GB1130201 1968

Vaschetta con tre scomparti IT1220287 1990

Vaschetta con quattro scomparti GB1168466 1969

Vaschetta con parete mobile IT1204920 1989

Vaschetta girevole di 180 gradi IT1230514 1991

DYNAMIZATION

MONO-BI-POLY

Figura 5.4. Evoluzione della geometria della vaschetta


205

5.3.3. Selezione dello scomparto L’evoluzione del sistema di distribuzione del detersivo ha portato nel tempo

all’aumento del numero di scomparti per ovviare allo smistamento dei diversi

trattamenti per ogni fase del ciclo di lavaggio. Inizialmente, come visto nel

capitolo precedente, la selezione dello scomparto è eseguita staticamente, ad

esempio ponendo un condotto comandato da una elettrovalvola come nel brevetto

GB1161216 (vedi figura 5.5.). Nel brevetto US2988908 viene introdotto un

elemento mobile, il condotto ruota in due posizione grazie ad un solenoide

attraversato da corrente che crea un campo magnetico. I brevetti seguenti

rappresentati in figura 5.5. utilizzano metodi diversi di rotazione del condotto

sopra quattro scomparti, tuttavia l’adattabilità del sistema e l’introduzione di un

elemento mobile è tipica del trend di dynamization delle leggi evolutive dei

sistemi.

DYNAMIZATIONCondotti statici GB1161216 1968

Condotto che ruota in due posizioni US2988908 1961

Condotto che ruota in quattro posizioni IT1200684 1989

Condotto mosso tramite una camma GB1264739 1972

Spostamento del condotto tramite sensori PTC IT1242805 1994

Ugello solidale ad un rotore EP1541740 2005

Figura 5.5. Evoluzione della funzione di selezione dello scomparto


206

5.3.4. Sistemi di attuazione della funzione di erogazione Per quanto riguarda il sistema di attuazione della funzione di erogazione è stato

individuato un trend di base dynamization (figura 5.6.). Già il primo brevetto

analizzato (US1703753 del 1929) propone un sistema dinamico basato

sull’impiego di una ruota dentata che viene mossa o manualmente o attraverso un

motore elettrico. Il passaggio successivo è l’utilizzo di un sistema bi-metallo

(brevetto US3160319), il cui azionamento è assicurato dal calore emesso

dall’acqua di lavaggio. Infine, con gli ultimi due brevetti, che costituiscono due

invenzioni parallele, si giunge ad un cambiamento di stato del componente in

questione; entrambi sfruttano infatti un campo magnetico. Nel primo caso

(brevetto US2692165), il campo magnetico viene prodotto grazie al passaggio di

corrente elettrica (sistema di attuazione elettromagnetico); nel secondo caso

(brevetto IT1239896) un attuatore in materiale magnetico viene reso amagnetico

attraverso il suo riscaldamento (sistema di attuazione termomagnetico). Ogni

innovazione, lungo questo trend evolutivo, ha consentito un miglioramento delle

performance delle funzioni svolte dal sottosistema; in particolare è stata

semplificata notevolmente la sua struttura con una conseguente riduzione dei

costi.

Sistema di attuazione meccanico US1703753 1929

Sistema di attuazione a bi-metallo US3160319 1964

Sistema di attuazione elettromagnetico US2692165 1954

Sistema di attuazione termomagnetico IT1239896 1993

DYNAMIZATION

Figura 5.6. Evoluzione del sistema di attuazione


207

5.3.5. Misurazione del detersivo Il primo sistema di misurazione della quantità di detersivo è presentato nel

brevetto US1703753 del 1929 (figura 5.7.); si tratta di un dosatore manuale che

regola il detersivo in base a quanto si ruota il contenitore tramite una corda.

Anche il brevetto GB901388 del 1962 permette di selezionare la quantità esatta

attraverso un dispositivo formato da due camere separate per lo stoccaggio ed il

dosaggio della sostanza. In questo caso l’apertura della camera di dosaggio è

automatica ed è regolata da un timer in base al ciclo di lavaggio selezionato. I

brevetti IT1109541 del 1985 e IT1153363 del 1987 vanno verso la completa

automazione del sistema di distribuzione; il primo riguarda il dosaggio di un

detersivo in grani, mentre il secondo è un sistema volumetrico di misura per

detersivi liquidi. Il trend individuato è quindi quello di diminuzione del

coinvolgimento umano.

Il brevetto IT1170345 del 1987 introduce un elettrodo autopulente per la

misurazione della concentrazione del detersivo collegato al sistema di dosaggio; il

tentativo è quello di aumentare l’adattabilità del sistema evidenziando quindi la

presenza di un trend di dynamization.

Nel brevetto IT166545 del 1987, invece, è possibile individuare un tentativo di

integrazione tra sistemi, ed in particolare tra il trasporto e lo stoccaggio del

detersivo all’interno del sistema di distribuzione (convolution).

DYNAMIZATION

CONVOLUTIONDEGREE OF HUMAN INVOLVEMENT

Dosatore manuale US1703753 1929

Dosatore manuale con apertura automatica GB901388 1962

Dosatore automatico IT1109541 1985

Dosatore automatico volumetrico IT1153363 1987

Dosatore con sensore per la concentrazione IT1170345 1987

Integrazione tra trasporto e stoccaggio del detersivo IT1166545 1987

Figura 5.7. Evoluzione della funzione di misurazione del detersivo


208

5.3.6. Stoccaggio e conservazione del detersivo La presenza di contenitori per lo stoccaggio di quantità di detersivo necessaria per

più cicli di lavaggio ha portato ad affrontare il problema della conservazione del

detersivo stesso.

In questo particolare ramo evolutivo non sono stati trovati trend univoci di

sviluppo, tuttavia è possibile individuare i trend utilizzati in alcuni brevetti

analizzati.

La soluzione ideata nel brevetto US3034761 del 1962 (figura 5.8.) è la

conservazione in una sacca che mantiene sottovuoto il detersivo; l’introduzione di

un elemento mobile che si adatta al sistema è tipico del trend evolutivo di

dynamization.

Nel brevetto DE3835719 del 1993 (figura 5.9.), invece, viene affrontato il

problema della conservazione del detersivo introducendo un elemento che svolge

una funzione utile prima inesistente, una camera intermedia atta all’essiccazione

tra la camera di conservazione del detersivo e la vasca di lavaggio. L’aggiunta di

elementi è funzioni utili è propria del trend di espansione dei sistemi evolutivi

(expansion), e potrebbe far pensare ad una successiva convoluzione dei sistemi

stessi.

Mantenimento sottovuoto US3034761 1962

Camera di essiccazione DE3835719 1993

DYNAMIZATION EXPANSION

Figura 5.8. US3034761 Anti-caking dispenser valve 1962

Figura 5.9. DE3835719 Device for adding granular cleaning agent 1993


209

5.3.7. Risciacquo degli scomparti Il risciacquo efficace della vaschetta, come abbiamo visto nel capitolo 4, è stato

oggetto di studio di alcuni brevetti. Tuttavia non è stato possibile individuare un

trend che ha caratterizzato la sua evoluzione; infatti, le invenzioni relative a questa

funzione sono risultate quasi tutte a se stanti. Per questo motivo sono stati trovati

tre trend, ognuno dei quali costituito da pochi brevetti. Il più evidente,

rappresentato nella parte centrale della figura 5.10, è expansion. Il primo modello

di distributore di detersivo a sciacquo (per esempio quello proposto nel brevetto

US2988908 del 1961) è, infatti, caratterizzato dalla presenza di un canale con un

solo ugello che conduce l’acqua nella vaschetta; in seguito sono stati aggiunti

numerosi fori supplementari per consentire un risciacquo più efficace dello

scomparto (brevetto DE513925); infine con il brevetto DE2813366 del 1979 sono

state introdotte delle porzioni di canale aggiuntive per garantire l’uscita di getti

d’acqua della stessa pressione da tutti gli ugelli. L’innesto di questi componenti ha

determinato quindi un miglioramento della funzione in questione. Soluzione

diversa ma comunque legata al concetto di expansion è quella presentata nel

brevetto US2979931 del 1961 in cui vi è l’introduzione di un elemento che devia

il flusso di acqua verso il canale che collega la vaschetta favorendone il

risciacquo. L’ultima invenzione (brevetto ITTO940239) rimanda invece ad un

trend dynamization; viene, infatti, introdotto un dispositivo che permette di

ottenere un getto oscillante che va a colpire tutte le zone della vaschetta. In questo

caso si ha un incremento dell’idealità grazie al passaggio da un sistema statico,

getto d’acqua fisso, ad uno dinamico, getto d’acqua oscillante.


210

5.3.8. Organi indipendenti di rilascio del detersivo Una soluzione per la distribuzione di liquidi per il trattamento dei tessuti consiste

nello sfruttare la forza centrifuga dovuta al funzionamento della macchina

lavatrice.

Il primo sistema di questo tipo risale al brevetto US2955450 del 1960 (figura

5.11.) e consiste in un dispositivo a chiocciola, da fissare al cestello in

corrispondenza dell’asse di rotazione, per la distribuzione dell’ammorbidente.

Successivamente il sistema si è evoluto con l’aumento dei componenti e delle

Vaschetta con un ugello per introduzione dell’acqua US2988908 1961

Erogatore con elemento di interferenza del flusso d’acqua US2979931 1961

Erogatore con ugelli supplementari DE7513925 1975

Erogatore con porzioni di canale supplementari DE2813366 1979

Erogatore con dispositivo spruzzatore a getto oscillante ITTO940239 1996

EXPANSION

DYNAMIZATION

EXPANSION

Figura 5.10. Evoluzione della funzione di risciacquo degli scomparti


211

funzioni utili; il brevetto US3044665 del 1962 infatti è formato da due camere

concentriche con un sistema di valvole a molla per la premiscelazione

dell’ammorbidente all’acqua. Infine il brevetto US3108722 del 1963 dispone delle

stesse funzioni del brevetto precedente ma utilizzando un minor numero di

componenti; il trend individuato è quindi di expansion–convolution.

Anche il brevetto WO0125527 del 2001 consiste in una dispositivo di dosaggio

del detersivo da posizionare direttamente all’interno del cestello. In questo caso

un sensore permette la misurazione della concentrazione della sostanza da

rilasciare nella vasca di lavaggio, permettendo così di dosarla in modo esatto. La

strada intrapresa è quindi di adattabilità al sistema alle condizioni esterne, tipica

del processo di dynamization.

EXPANSION - CONVOLUTION

DYNAMIZATION

Chiocciola US2955450 1960

Sfera formata da due camere concentriche US3044665 1962

Sfera con camera unica US3108722 1963

Dispositivo con sensore WO0125527 2001

Figura 5.11. Evoluzione degli organi indipendenti di rilascio del detersivo


212

5.3.9. Sistemi di riciclaggio dell’acqua La funzione relativa al riciclo dell’acqua non è strettamente legata al dispositivo

di erogazione del detersivo, ma appartiene comunque al sistema idraulico della

lavatrice; per questo motivo è stata inserita nell’analisi. I brevetti di questa

sezione si riferiscono dunque all’introduzione di un serbatoio in grado di

contenere l’acqua proveniente dalle fasi di risciacquo di un ciclo di lavaggio che

sarà poi utilizzata nelle fasi di pre-lavaggio e lavaggio del ciclo successivo. Il

sistema è in grado di svolgere una funzione in più grazie all’introduzione di un

nuovo componente; si tratta quindi di un processo di expansion. Analizzando nel

dettaglio i brevetti individuati, si può notare come il primo (IT239189) proponga

l’introduzione del serbatoio di riciclo, mentre il secondo (EP691099) si pone

come obiettivo il miglioramento della nuova funzione attraverso l’aggiunta di una

vaschetta contenete detersivo (figura 5.12.). Il detersivo, che va a mescolarsi con

l’acqua riciclata, serve per migliorare la conservazione dell’acqua stessa e per

evitare l’insorgere di odori sgradevoli.

Lavatrice con serbatoio di riciclo dell’acqua IT1239189 1993

Lavatrice con serbatoio e vaschetta detersivo EP0691099 1996

EXPANSIONLavatrice classica

Figura 5.12. Evoluzione della funzione di riciclaggio dell’acqua


213

CONCLUSIONI

Il lavoro svolto nell’ambito dell’evoluzione dei sistemi tecnici ha riguardato il

confronto tra le leggi evolutive definite dalla metodologia TRIZ e l’analisi

brevettuale del settore degli elettrodomestici. In particolare l’analisi si è

concentrata sull’individuazione dei trend di sviluppo nel sottosistema della vasca,

elemento centrale e fondamentale del sistema lavatrice, e del dispositivo di

erogazione del detergente, di particolare interesse per i tecnici di Whirlpool

Europe.

Il confronto tra lo sviluppo rilevato dall’analisi svolta e i trend propri della

metodologia oggetto di studio ha portato a significativi punti in comune.

Per quanto riguarda i risultati del primo sottosistema analizzato, si è potuto

riscontrare una forte analogia tra il suo sviluppo generale e la legge evolutiva di

expansion-convolution. Parallelamente a tale trend globale, anche l’attività

inventiva relativa a componenti di questo sottosistema ha mostrato notevoli

corrispondenze con altri trend. Gli sforzi destinati al miglioramento della vasca di

lavaggio, dai primi anni del ’900 fino ai nostri giorni, hanno consentito, così come

prospettato dalla metodologia TRIZ, un notevole incremento della sua idealità. Al

termine di tale sviluppo, la funzione primaria rimane invariata, ma viene svolta

con performance decisamente migliori, grazie all’aumento delle funzioni utili e

alla riduzione di quelle dannose. L’evoluzione del sottosistema vasca ha subito un

notevole rallentamento negli ultimi anni; l’analisi delle curve a S relative

all’andamento del numero di brevetti esistenti nei vari anni ha messo in evidenza

il fatto che la vasca, così come il sistema lavatrice, si trova ormai in una fase di

maturità. Ciò trova conferma nel fatto che le invenzioni più recenti sono meno

radicali e hanno come obiettivo principale la riduzione dei costi di produzione, di

assemblaggio e di trasporto.

Relativamente al dispositivo di erogazione del detergente non è stato possibile

individuare un trend generale; il motivo risiede nel fatto che gli inventori si sono

concentrati sullo sviluppo di specifiche funzioni e caratteristiche come il

miglioramento del sistema di risciacquo della vaschetta, il dosaggio automatico


214

del detersivo o il sistema di attuazione dell’erogatore, senza dar luogo quindi ad

una crescita organica del sottosistema. Per questo motivo è stato deciso di

raggruppare i brevetti in base a tali funzioni e ciò ha permesso di riscontrare,

nonostante l’assenza di un trend di base, correlazioni tra i singoli rami di sviluppo

e le leggi evolutive.

In conclusione il raffronto tra lo sviluppo reale dell’attività inventiva e i trend di

evoluzione ha mostrato la validità di questi ultimi anche per quanto riguarda lo

specifico settore analizzato. L’utilizzo della metodologia TRIZ, quindi, può

risultare di notevole aiuto per lo sviluppo e per l’attività di miglioramento del

sistema considerato, nonché nella previsione di possibili sviluppi futuri.


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US2712747, US2867224, US2919052, US2948437, US2955450, US2956709,

US2972436, US2975945, US2979931, US2980297, US2988908, US2990707,

US2991911, US2993357, US2993627, US2997214, US3012565, GB901388,

US3022656, US3034761, US3038639, US3044665, US3045876, US3055555,

US3062032, US3065622, GB923195, US3085715, US3101871, US3102664,

US3107824, US3108722, US3120329, US3149754, US3150511, US3152465,

US3160319, US3162324, US3162335, US3166096, US3180538, US3199747,

US3215311, US3220607, US3225574, GB1034272, US3248914, US3268120,

GB1080521, US3303675, US3359765, GB1118486, GB1130201, GB1134483,

GB1161216, US3370751, US3402853, GB1155063, GB1168466, GB1168562,

US1703753, US2912842, GB1187720, US3595036, US3595438, GB1264739,

GB1265422, GB1289412, GB1289413, GB1289413, GB1300756, GB1313237,

GB1327038, GB1330798, US3822571, US3826408, GB1402878, GB1436717,

US4009598, US4020865, US4079867, GB1513265, IT1096924, US4160367,

DE7513925, GB1569575, IT1042741, IT1045343, WO8200482, GB2111021,

US4379515, GB2141487, US4444730, US4462967, GB2147613, GB2159125,

IT1078024, IT1100435, IT1109541, DE2813366, EP0077463, EP0169604,

GB2165267, IT1118631, IT1120905, IT1134084, IT1143426, IT1145190,


222

IT1151455, IT1204312, GB2127045, GB2177121, IT1152553, IT1153363,

IT1153364, IT1155213, IT1160549, IT1161159, IT1166545, IT1169884,

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IT1187304, GB2204328, IT1195183, US4759202, GB2162868, GB2208659,

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Brevetti analizzati (sottosistema vasca):

US1389090, US176198, US1630478, GB654844, GB820368, US2962886,

GB1117672, GB1161213, GB1212043, GB1187269, GB1255168, GB1255470,

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EP0390343, GB2241251, IT1230168, EP0500144, US5211038, EP0534381,

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223

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US2002194884, EP1321559, WO03023119, US2003041389, EP1433890,

US2004035155, US2004154356, US2004148981, US2004206132,

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EP1538252, US2005028567, US2005028568, EP1500736, EP1524355,

EP1528136.

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