Tcc 2.0

UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PETRÓPOLIS
CENTRO DE ENGENHARIA E COMPUTAÇÃO
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
MÉTODO DE RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS DE ENGENHARIA ‘TRIZ’
APLICADO NO DESENVOLVIMENTO DE UM DISPOSITIVO PARA
INSPEÇÃO DE INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS
Rafael Mullin von Montfort
Petrópolis
2014

ii
UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PETRÓPOLIS
CENTRO DE ENGENHARIA E COMPUTAÇÃO
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
MÉTODO DE RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS DE ENGENHARIA ‘TRIZ’
APLICADO NO DESENVOLVIMENTO DE UM DISPOSITIVO PARA
INSPEÇÃO NA MANUTENÇÃO DE INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS
Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado ao
Centro de Engenharia e Computação da UCP
como requisito parcial para a conclusão do Curso
de Engenharia Mecânica.
Rafael Mullin von Montfort
Professor Orientador:
Prof. Anderson Barata Custódio, D.Sc.
Petrópolis
2014

iii
Aluno: Rafael Mullin von Montfort Matrícula: 09100143
Método de Resolução de Problemas de Engenharia ‘TRIZ’ Aplicado no Desenvolvimento de
Um Dispositivo para Inspeção na Manutenção de Instalações Industriais
Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado ao Centro de Engenharia e Computação da UCP
como requisito parcial para a conclusão do Curso de Engenharia Mecânica.
AVALIAÇÃO
GRAU FINAL: __________
AVALIADO POR
Prof. Anderson Barata Custódio, D.Sc. _______________________________________________
Prof. Raymundo Alves de Rezende, M. Sc. ____________________________________________
Prof. Daniel Gaspar Gonçalves de Souza, M. Sc. _______________________________________
Prof. Luiz Grinsztajn, Bel
. _________________________________________________________
Petrópolis, 12 de dezembro de 2014.
Prof. Alexandre Sheremetieff Junior M. Sc.

iv
Dedico este trabalho a todos que me
apoiaram nestes anos de faculdade, em especial a
minha namorada, por me tornar uma pessoa melhor
e servir de exemplo profissional e pessoal todos os
dias.

v
AGRADECIMENTO
Gostaria de realizar este agradecimento em três partes.
Em primeiro lugar, agradeço aos que me ajudaram no desenvolvimento deste trabalho de
concussão de curso.
Ao Professor D.Sc. Anderson Barata Custódio. Não poderia ter tido um melhor
orientador para este trabalho. Muito obrigado a todos os finais de semana de orientação e todos os
conselhos e sugestões dadas.
Ao INMETRO, em especial ao Pesquisador Nelson Melo do Espírito Santo M.Sc. que me
deram espaço para o desenvolvimento desta pesquisa e pelo conhecimento em elétrica e eletrônica
que me foi transmitido.
Em segundo lugar, agradeço a todos que me incentivaram e apoiaram durante toda
graduação. Dentre todos os que me apoiaram, gostaria de ressaltar e agradecer especialmente
alguns.
Novamente ao Professor D.Sc. Anderson Barata Custódio, que serviu de inspiração
profissional, acadêmico e pessoal desde o primeiro contato na aula de mecânica dos fluidos em
seu primeiro período na faculdade e meu quinto período de graduação.
Aos meus pais que sempre me acreditaram na minha graduação e por tudo que me
ensinaram.
A minha Avó e minha Madrinha por manterem sempre suas portas abertas.
Ao seleto grupo professores que ensinam por paixão e não por obrigação. Seus exemplos
formam profissionais capazes de pensar e não somente produzir.
Ao Projeto UCP BAJA SAE. Pelo conhecimento prático e confiança depositada.
A todos do 35° Grupo Escoteiro. Pelos fortes laços de amizade, pelo companheirismo e
pelos ensinamentos ao longo destes 10 anos.
A todos os amigos e colegas que me apoiaram e incentivaram. A pesar de muitas vezes
ter me afastado devido aos estudos e a responsabilidades pessoais, sempre que precisei estiveram
presentes.
E por último e mais importante, a minha namorada, Juliana da Silva Bernstorff, por me
aturar todos os dias e ser a melhor companheira que eu poderia pedir.

vi
"Não há nada impossível; há só
vontades mais ou menos enérgicas..."
Júlio Verne

vii
RESUMO
Desenvolvida a partir da análise de milhares de patentes pelo seu criador Genrich
Saulovich Altshuller (1926 – 1998) na extinta União Soviética a teoria de resolução inventiva de
problemas, TRIZ, é pouco conhecida no Brasil. Com sua vasta gama de ferramentas, supera com
larga vantagem os métodos tradicionais de resolução de problemas de engenharia de produto.
Os setores industriais mais globalizados e, portanto, expostos à competição já
implementam processos de inovação, análise, benchmarking e aumento do desempenho da linha
de produção como o Lean Manufacturing e Six Sigma Analysis, porém estes métodos apenas
apontam onde estão às deficiências os e qual a situação ideal, ambos de maneira muitas vezes
demasiadamente genérica.
Este trabalho introduz e aplica a metodologia TRIZ e algumas de suas diversas
ferramentas no desenvolvimento de uma solução de engenharia inovadora para a inspeção de
instalações industriais de difícil acesso ou insalubre.
O trabalho é iniciado com um refinamento do problema levantando as características que
delimitam-lhe o escopo. Isto é feito através da cognição de possíveis cenários de aplicação e das
possíveis dificuldades que o dispositivo terá que transpor.
Ele prossegue então para uma descrição do Método TRIZ e uma pequena descrição das
ferramentas que serão utilizadas neste trabalho.
Como terceira e última parte aplicamos a metodologia a fim de chegar a uma solução
ótima para o macro problema deste tipo de manutenção. A metodologia também é aplicada a
fundo para aperfeiçoar dois subsistemas críticos do dispositivo de inspeção desenvolvido.

viii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Diagrama do método de Tentativa-e-Erro ...........................................................2
Figura 2 Seção de Brainstorming com três participantes....................................................3
Figura 3: Amortecedores Pneumáticos sob a câmara anecoica do INMETRO. .................5
Figura 4: Exterior de um terminal de ar condicionado........................................................6
Figura 5: Interior de um duto de ar condicionado...............................................................6
Figura 6: Simbologia para análise Su-F ............................................................................19
Figura 7: Interação Su-f de uma pessoa sentada em uma cadeira.....................................20
Figura 8: Esboço do conceito inicial.................................................................................30
Figura 9: MindMap da solução proposta - primeira metade .............................................31
Figura 10: MindMap da solução proposta – segunda metade...........................................32
Figura 11: Arduino adquirido para o projeto.....................................................................33
Figura 12: Exemplo de Shield para arduino, .....................................................................34
Figura 13: Interface no programa do arduino....................................................................35
Figura 14: Impressora 3D da UCP ....................................................................................40
Figura 15: Cabeça extrusora da impressora 3D da UCP...................................................40
Figura 16: Conflito esboçado através de RSu-C. ..............................................................44
Figura 17: RSu-C da esteira com imãs..............................................................................45
Figura 18: Roda Omnidirecional – modelo em CAD (Computer Aided Design) por Salim
Benyoucef........................................................................................................................................46
Figura 19: RSu-C com a roda Omnidirecional..................................................................46
Figura 20: Esteira Magnética Omnidirecional representada em RSu-C. ..........................48
Figura 21: Modelo proposto para o sistema de locomoção...............................................48
Figura 22: Dimensões da esteira .......................................................................................49
Figura 23: Diagrama do Robô subindo uma parede vertical.............................................49
Figura 24: Arranjo do experimento da força do imã.........................................................50
Figura 25: Propriedades de massa do Robô gerado pelo SolidWorks ..............................52
Figura 26: Vista lateral inclinada da blindagem eletrostática ...........................................56
Figura 27: Vista superior inclinada da blindagem eletrostática ........................................56
Figura 28: Detalhe do cabo para transmissão de dados.....................................................58
Figura 29: Vista traseira do robô.......................................................................................59
Figura 30: Vista frontal do robô........................................................................................60

ix
Figura 31: Robô com Braço ..............................................................................................62
Figura 32: Visão geral do robô de inspeção....................................................................137
Figura 33: Detalhamento componentes internos.............................................................138
Figura 34: Dimensões dos componentes internos em milímetros. Sem Protoboard.......139
Figura 35: Esquema da Esteira........................................................................................140

x
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: 40 Princípios Inventivos....................................................................................13
Tabela 2: Os 39 Parâmetros de engenharia .......................................................................14
Tabela 3: Trecho Matriz de Contradições com foco em 1 X 3 retirada do site triz-
journal.com e traduzida pelo autor ..................................................................................................16
Tabela 4: Trecho da matriz de contradição 33 X 35 .........................................................18
Tabela 5: Padrões de evolução tecnológica Formulados por Altshuller ...........................21
Tabela 6: QCI do Problema de Manutenção de Instalações Industriais............................24
Tabela 7: Trecho de descrição do conflito na ARIZ-85C. ................................................41
Tabela 8: Trecho da parte 2 da ARIZ-85C........................................................................42
Tabela 9: Comparação do RFI levantado com a solução proposta. ..................................64
Tabela 10: Sugestão para Análise Funcional ....................................................................98
Tabela 11: Passo 2.4 da ARIZ 71-C................................................................................115

xi
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .........................................................................................................1
2 ANÁLISE DO PROBLEMA EM ESTUDO ...........................................................5
3 MÉTODO TRIZ ........................................................................................................8
3.1 CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTAIS DA TRIZ .........................................9
3.1.1 Problema inventivo..........................................................................................9
3.1.2 Contradição....................................................................................................10
3.1.3 Idealidade ou Resultado Final Ideal (RFI).....................................................11
3.2 FERRAMENTAS DA TRIZ ...............................................................................11
3.2.1 O Algoritmo Para Solução De Problemas (ARIZ) ........................................11
3.2.2 Os 40 Princípios Inventivos E Os 39 Parâmetros De Engenharia.................13
3.2.3 Matriz De Contradições.................................................................................15
3.2.4 Recurso Substância-Campo (Su-C)...............................................................18
3.2.5 As 70 Soluções Padrões.................................................................................20
3.2.6 Padrões de Evolução Tecnológica.................................................................21
4 PROPOSTA PARA SOLUCIONAR O SISTEMA DE INSPEÇÃO DE
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS .................................................................................................24
4.1 CONSTRUÇÃO MECÂNICA E ELETRÔNICA ..............................................32
4.1.1 Arduino..........................................................................................................33
4.1.2 Impressora 3D................................................................................................38
4.2 DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA DE LOCOMOÇÃO............................41
4.2.1 ARIZ-C parte 1..............................................................................................41
4.2.2 ARIZ-85C Parte 2 & Parte 3 .........................................................................42
4.2.3 ARIZ-85C Parte 4..........................................................................................43
4.2.4 Dimensionamento..........................................................................................49
4.3 DESENVOLVIMENTO DA AUTONOMIA .....................................................53
4.3.1 Aplicando a TRIZ Reversa. ...........................................................................54

xii
4.3.2 Solucionando os Problemas Levantados. ......................................................55
5 RESULTADOS........................................................................................................59
6 CONCLUSÃO..........................................................................................................63
6.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS...............................................65
7 BIBLIOGRAFIA .....................................................................................................66
ANEXO A - LISTA E DESCRIÇÂO DOS 39 PARÂMETROS DE ENGENHARIA..70
ANEXO B - LISTA E DESCRIÇÃO DOS 40 PRINCÍPIOS INVENTIVOS................76
ANEXO C- 40 PRINCÍPIOS INVENTIVOS ORDENADOS POR FREQUÊNCIA DE
USO...............................................................................................................................................93
ANEXO D- QUESTIONÁRIO DE CIRCUNSTÂNCIA INOVADORA (QCI) ...........95
ANEXO EAS 76 SOLUÇÕES PADRÃO.......................................................................99
ANEXO F- ARIZ-61.....................................................................................................111
ANEXO G- ARIZ-71....................................................................................................113
ANEXO H- ARIZ-85C..................................................................................................120
ANEXO I - MATRIZ DE CONTRADIÇÕES..............................................................127
APÊNDICE A- ARIZ-85C APLICADA NO SISTEMA DE LOCOMOÇÃO.............132
APÊNDICE B– DESENHOS GERAIS DO ROBÔ......................................................137

1
1 INTRODUÇÃO
Uma parcela crescente das empresas procura melhorar seus processos, como forma
de aumentar sua eficiência e manter sua competitividade. Em termos de desenvolvimento de
produtos, a necessidade de competitividade pode ser desdobrada nas necessidades de redução
do tempo de desenvolvimento, aumento da qualidade e redução do custo dos produtos no
ciclo de vida dos mesmos. Como resultado das tentativas de atender a tais demandas, tanto a
prática empresarial como as pesquisas na área de desenvolvimento de produto recebem
atenção crescente.
Os setores industriais mais globalizados e, portanto, expostos à competição já
implementam processos de inovação, análise, benchmarking e aumento do desempenho da
linha de produção como o Lean Manufacturing e Six Sigma Analysis, porém estes métodos
apenas apontam onde estão às deficiências os e qual a situação ideal, ambos de maneira
muitas vezes demasiadamente genérica.
Depois que o problema a ser resolvido é detalhado se inicia-se a “caça” à solução.
Essa, normalmente, é feita de duas maneiras.
Na primeira maneira, a busca de uma solução transcorre de maneira quase aleatória,
por “Tentativa-e-Erro”. Eventualmente, surge uma ideia, sobre a qual executa-se algum tipo
de avaliação teórica e prática, ainda que rápida. Cada ideia malsucedida é substituída por
outra, e assim por diante.
Um diagrama deste método é mostrado na Figura 1. O Pesquisador precisa sair do
ponto que é chamado de Problema e ir ao ponto Solução, cuja posição final é desconhecida. O
pesquisador desenvolve um caminho ou conceito de pesquisa (CP na Figura 1). A possível
solução ao problema (Setas na Figura 1) se inicia na direção do conceito de pesquisa
escolhido. Eventualmente é percebido que todo o conceito de pesquisa está errado, logo um
novo caminho precisa ser desenvolvido.
O pesquisador também possui um vetor de inércia criativa (v’ na Fig. Figura 1) dado
por sua experiência, treinamentos e instruções prévias. Em geral, é na direção deste vetor que
os conceitos de pesquisa começam a surgir e predominam. Um perigo perene é que outras
alternativas criativas, opostas à direção da inércia criativa, não se desenvolvam por causa da
sensação de conforto de disciplinas e soluções menos desafiadoras, que favorecem as
inovações incrementais em relação às inovações disruptivas.

2
Segundo [1] Altshuller (2007), Nicola Tesla, que trabalhou com Thomas Edison,
descreve o processo criativo do inventor da primeira lâmpada elétrica, na forma que o autor
deste trabalho toma a liberdade de traduzir:
“Se Edison tivesse a tarefa de encontrar uma agulha no palheiro, ele
não perderia tempo determinando a mais provável localização dela. Ele
imediatamente, com a diligência de uma abelha, começaria pegando graveto
após graveto até ter encontrado seu objeto de procura. (...)”.
Figura 1: Diagrama do método de Tentativa-e-Erro
Fonte: Elaborada pelo autor
“No início foi muito triste o ver trabalhar, sabendo que apenas um pouco de
conhecimento teórico e alguns cálculos penderiam tê-lo economizado pelo
menos 30% de seu tempo”.
O segundo método é uma versão melhorada pelo psicologista A. Osborn em 1953 do
método de Tentativa-e-erro, conhecido como Brainstorming ([1] Altshuller, 2007). Algumas

3
pessoas conseguem gerar ideias muito bem pela sua própria natureza, mas não conseguem
analisá-las e vice-versa. Osborn decidiu separar estes dois processos. Um grupo recebe o
problema e somente geram ideias, não importando o quão absurdas, enquanto outros apenas
as analisam.
Brainstorming não elimina a procura caótica. Neste método, a tendência é que as
ideias sigam o vetor de inércia por longos períodos de tempo. Elas não são simplesmente
caóticas, mas elas também predominante apontam na direção errada.
Figura 2 mostra uma seção de Brainstorming composta de três participantes com
diferentes especialistas em diferentes áreas (descrito pelos diferentes círculos pontilhados). As
regras de Brainstorming os estimulam a ter ideias fora das suas áreas de especialidades para o
lugar exato aonde soluções inventivas residem.
Figura 2 Seção de Brainstorming com três participantes

4
Uma grande vantagem do Brainstorming é a interação entre ideias. Como pode ser
visto na Figura 2 pela sucessão das setas 1-2-3-4 que está levando os pesquisadores mais
próximos a Solução 2. Porém, também é verdade que esta cadeia de ideias pode os afastar
ainda mais das possíveis soluções para o problema (setas 5-6).
Como nenhuma das metodologias existentes conseguia descrever um passo a passo
detalhado para resolver um problema de maneira inventiva, em 1946, na extinta União
Soviética, Genrich S. Altshuller (1926 – 1998) começou a estudar uma maneira de
sistematizar o que ele chamou de problemas do inventor.
A metodologia criada por Altshuller, conhecida por TRIZ, foi desenvolvida com base
em análise de patentes, onde soluções para problemas distintos podem ser encontrados na
análise soluções análogas em outros campos do conhecimento e considerando que todos os
processos caminham para um sistema ideal.

5
2 ANÁLISE DO PROBLEMA EM ESTUDO
Manutenção industrial, de maneira geral, é um dos setores com menos recursos
dentro das empresas. [20] Marco Palleta descreve em um artigo para o site Pragma Brasil que:
"É interessante constatar que muitos gestores ainda consideram como
perfumaria a atividade de manutenção industrial, e somente quando as
máquinas, equipamentos e instalações falham ou ocorrem paradas causadas
por defeitos, é que acordam, correm, cobram...”.
Com isso, a inspeção das instalações que se situam em espaços confinados e áreas de
difícil acesso são feitas somente de maneira visual, quando são realizadas.
Partindo de uma análise macroscópica dos transtornos da manutenção, aqui será
apresentada uma proposta de solução de um problema crônico deda gestão de integridade das
instalações industriais.
Instalações industriais são frequentemente objetos de constante negligência do setor
de manutenção. Um agravador é recorrência de situações de acessibilidade conturbada. Toma-
se como exemplo o prédio de Eletroacústica do INMETRO. Ele possui uma câmara
reverberante suspensa por molas mecânicas e uma cama anecoica suspensa por amortecedores
pneumáticos (Figura 3). Estes recursos têm o objetivo de evitar transmissão de vibrações
provenientes do solo para dentro da câmara. Como o dreno da linha de ar comprimido deve
ser instalado em seu ponto de menor potencial gravitacional, inspeções no subsolo da câmara
anecoica devem ser realizadas frequentemente.
Figura 3: Amortecedores Pneumáticos sob a câmara anecoica do INMETRO.
Outro exemplo é o interior de dutos de ar condicionado que a [4] Lei Estadual 4.192
de 01/10/2003 obriga a limpeza do sistema de ar condicionado anualmente. Pela Figura 4 e
Figura 5, podemos ver que isto não é uma tarefa fácil para o operário do setor de manutenção.

6
Tanto as dimensões reduzidas quanto o ambiente de alta concentração de partículas suspensas
aumentam a insalubridade da operação.
Figura 4: Exterior de um terminal de ar condicionado.
Figura 5: Interior de um duto de ar condicionado
O interior de maquinários também é um caso a considerar. Normalmente são
necessários procedimentos de parada completa do maquinário, isolamento da área, limpeza e
desmontagem da área de acesso, a fim de possibilitar o acesso ao operário de manutenção, e
apenas depois é feita à inspeção. Este processo é muito custoso, tanto do aspecto econômico
quando do aspecto pessoal, já que acidentes, infelizmente, ocorrem.

7
Bons engenheiros são capazes de solucionar estes entraves isoladamente, lidando
com as especificidades e as ferramentas que a cultura técnica disponibiliza. Porém a proposta
de ter uma receita que resolva a maioria dos problemas é bem interessante.
Porém, como dito na introdução, chegar a uma solução para este problema complexo
através de métodos tradicionais não seria uma ideia viável. Sendo assim, será adotada a
metodologia de resolução de problemas de forma inventiva desenvolvida pelo inventor russo
Genrich Altshuller.
Este trabalho é focado na aplicação da metodologia TRIZ no desenvolvimento de
uma solução para o problema descrito detalhando a utilização de algumas de suas
ferramentas. Este trabalho também se preocupa em descrever o passo-a-passo que ocorre
durante o processo de desenvolvimento de uma solução inventiva.

8
3 MÉTODO TRIZ
O tеория решения изобретательских задач ou em nosso alfabeto teoriya
resheniya izobretatelskikh zadatch, que pode ser traduzido para teoria de resolução inventiva
de problemas, é mais conhecido pelo acrônimo TRIZ. Ela trabalha através de ferramentas, que
se baseiam em características e contradições das peculiaridades do produto, para implementar
melhorias que podem gera um produto ou processo inteiramente novo.
[19] Mazur (1995) declara que Altshuller propôs que um método inventivo deveria
satisfazer as seguintes condições:
1. Ser sistemática, um procedimento passo-a-passo;
2. Ser um guia através do vasto campo de soluções, conduzindo para uma
solução ideal;
3. Capaz de ser reproduzida de modo confiável e independente de ferramentas
psicológicas;
4. Capaz de acessar ao corpo do conhecimento inventivo;
5. Capar de acrescentar ao corpo do conhecimento inventivo;
6. Ser suficiente familiar aos inventores, seguindo uma abordagem genérica
para a solução dose problemas.
O método TRIZ é um método de “alto nível” em hierarquia. Se você deseja aumentar
a eficiência de um motor, ele não dará soluções como “Mude o óleo lubrificante de SAE 40
para SAE 50”. O método coordena o raciocínio e guia a uma resposta. Otimizando o
conhecimento do dado sistema, para focar em uma solução viável. Uma das soluções que ele
pode sugerir para o problema supracitado é o Princípio Inventivo 35: “Mudança de
parâmetros e propriedades”. Porém, é necessário um engenheiro traduza esta solução genérica
para um resultado prático.
Essa aplicação se fundamenta na lógica de resolução de problemas proposta pela
TRIZ. Altshuller percebeu que inventores russos desenvolviam suas invenções de maneira
caótica e sem nenhuma metodologia. A fim de organizar este processo criativo, ele partiu da
pesquisa de duzentas mil patentes dentre as quais destacou quarenta mil que considerou
inventiva. Essas patentes foram à base da TRIZ.
Com esta análise, Altshuller concluiu que:
 Os sistemas técnicos evoluem, seguindo determinados padrões;
 As soluções encontradas podem ser generalizadas;

9
 As invenções mais criativas são aquelas que resolveram algum tipo de
contradição.
As ferramentas do método TRIZ apresentadas por [1] Altshuller em seu livro
The Innovation Algorithm de 1973 são:
 O Algoritmo de Solução de Problemas (ARIZ)
 Os 40 Princípios Inventivos e os 39 Parâmetros de Engenharia
 A Matriz de Contradições
Porém ao longo dos anos, Altshuller, em conjunto com a comunidade que se
formou com a utilização da TRIZ, desenvolveu algumas ferramentas de extrema utilidade
como:
 As 76 Soluções Padrão e análise Substância-Campo
 Padrões da Evolução Tecnológica
 Questionário de Circunstância Inovadora
3.1 CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTAIS DA TRIZ
Empregando metalinguagem, Altshuller particulariza o sentido de alguns conceitos
para serem utilizados dentro da TRIZ. Toda a utilização do método se baseia no conhecimento
e entendimento pleno destes conceitos. Serão apresentadas neste trabalho apenas as três
características mais básicas da metodologia.
3.1.1 Problema inventivo
Segundo [1] Altshuller, a todo o momento fabricantes levantam novos problemas a
serem solucionados. Todos os dias engenheiros, projetistas, técnicos e mecânicos resolvem
várias tarefas técnicas. Na maioria do tempo, essas tarefas podem ser resolvidas de maneira
convencional. Regularmente problemas que necessitam de algum elemento de criatividade
surgem e muito da criatividade reside em encontrar algo já conhecido dentro da indústria e
adaptá-la para uma circunstância específica. Em outras palavras, achar a chave que melhor se
encaixa na fechadura e ajustá-la para abrir a tranca.
Um problema inventivo é aquele onde tal chave “que melhor se encaixa na
fechadura” não existe.

10
Portando, segundo [10] Demarque (2005), o problema inventivo é aquele aparenta
não haver meio conhecido para solucioná-lo, que está predisposto a Inércia Psicológica e que
envolve uma ou mais contradições.
3.1.2 Contradição
Como mencionado acima, um princípio básico da TRIZ é que um problema
inventivo é constituído de contradições. Portanto, se não há contradições, não há problema.
Esta afirmação aparentemente extrema de [12] Domb (1997) forma a base para os métodos de
resolução de problemas da TRIZ.
TRIZ define dois tipos de contradições: Físicas e Técnicas. Estes rótulos são
relíquias das primeiras traduções do russo de artigos sobre a Teoria e devem ser tidos como
referência, nenhuma contradição é mais “Física” que outra.
São chamadas de contradições técnicas são quando o estado desejado não pode ser
atingido, pois algo no sistema o impede. Em outras palavras, quando algo melhora outra coisa
piora. Exemplos clássicos deste tipo de contradição incluem:
 A relação entre o aumento resistência física de um equipamento (bom) com o
aumento de seu peso (ruim);
 A maior potência de um produto (bom) com o aumento do consumo de
energia (ruim).
Contradições físicas são situações em que um objeto possui requerimentos
contraditórios ou opostos como:
 Programas de computador devem ser fáceis de usar, mas devem desempenhar
funções complexas e possuir opções avançadas;
 A frenagem de carros deve ser instantânea para evitar colisões e gradual para
não ferir o motorista;
 Estradas devem ser largas para comportar maior fluxo de veículos e estreitas
para causar menos impacto em construções adjacentes.

11
3.1.3 Idealidade ou Resultado Final Ideal (RFI)
[1] Altshuller compara mitologia grega ao desenvolvimento de um dispositivo.
Quando um poderoso golpe de machado racha o crânio do Deus Zeus, surge a Deusa Atena
com sua lança e escudo diante dos outros Deuses do Olimpo, ilesa e em completa vestimenta
ornada. Novos dispositivos, porém, não surgem da cabeça de um inventor completas com suas
“vestimentas ornadas”. Justamente o oposto, elas surgem “fracas” e vagarosamente ganham
robustez incorporando diversas outras ideias, conceitos e invenções.
A Idealidade é atingida quando não há mais contradições a serem resolvidas no
dispositivo: ele é infinitamente simples e eficiente. Seguindo esta linha de raciocínio, [15]
Hipple (1997) define o resultado final ideal como “Algo que performa sua função e não
existe”, ou seja, não há custos ou efeitos negativos. Para que tal estado seja alcançado, deve-se
mesmo questionar se o dispositivo realmente é o objetivo final do desenvolvimento, porque
possivelmente ele é apenas um dos meios para atingir um resultado desejado[1].
3.2 FERRAMENTAS DA TRIZ
3.2.1 O Algoritmo Para Solução De Problemas (ARIZ)
Conhecido pelo acrônimo do russo para Algoritmo para resolução inventiva de
problemas, o ARIZ é o centro do método TRIZ.
Desde sua primeira publicação em 1956 com o nome de ARIZ- 56, ele foi atualizado
diversas vezes gerando as versões ARIZ-59, ARIZ-61, ARIZ-64, ARIZ-65, ARIZ-68, ARIZ-
71, ARIZ-75, ARIZ-77, ARIZ-82(A, B e C) e ARIZ-85(A, B e C). A versão ARIZ-85C foi a
última publicada sobre a supervisão de Altshuller.
O ARIZ traz uma série de passos bem definidos que levam o pesquisador em direção
à solução do problema.
A ARIZ-71 pode ser encontrada no ANEXO G e a ARIZ-85C no ANEXO H. Por ser
de fácil aplicação e contar pouco com outras ferramentas, a ARIZ-71 tem muita utilidade da
resolução de problemas corriqueiros. Não só de temas ligados à engenharia, mas também de
assuntos como gerência de pessoal e administração. Por outro lado, a ARIZ-85C, sendo a
versão mais amplamente adotada do algoritmo e com passos mais bem definidos e

12
articulando-se com outras ferramentas, tem grande potencial para resolver os mais complexos
impasses e problemas da engenharia.
O primeiro passo da ARIZ é trabalhar na definição e delimitação correta do seu
problema. Este passo ajuda a reduzir a influência da Inércia Criativa. Por exemplo:
Uma fábrica de rodas de recebe os aros e os raios em dois carregamentos separados.
Estes são montados no setor montagem e devem ser transportados para o setor de estoque
aonde serão embalados e estocados. Seu superior lhe solicita que melhore o sistema de carga
das empilhadeiras que levam as rodas de um setor ao outro a fim de se reduzir o tempo que as
rodas ficam paradas no setor de montagem.
Antes de este problema ser solucionado, é observado o segundo passo do ARIZ. Este
trabalha o conceito de Resultado Final Ideal (RFI ou IFR do inglês). O objetivo é que a
operação aconteça “por conta própria”. De forma geral, o resultado final ideal busca uma
resposta simples para afirmações como:
 O recurso/parâmetro/efeito/fenômeno <A>, por conta própria, deve prover
a(s) ação(-ões) positiva(s) <B> e, ao mesmo tempo, eliminar a(s) ação(-ões)
negativa(s) <C> sem tornar o sistema mais complexo e sem trazer novos
problemas.
 O recurso/parâmetro/efeito/fenômeno <A> deve ser <B> para prover ações
exageradamente positivas e, ao mesmo tempo, deve ser <C> para eliminar
toda e qualquer ação (ações) negativa(s).
Voltando ao cenário proposto, a situação é reanalisada. O problema não está no
carregamento das empilhadeiras, ele se encontra no transporte das rodas. Utilizando o
conceito de RFI, o ideal é as rodas irem “por conta própria” de um prédio para o outro.
Olhando desta maneira, é mais fácil solucionar o problema: é projetado um trilho com uma
leve inclinação ligando as secções aonde, após os raios serem montados ao aro, o operador
coloca as rodas completas, que então rolam até o setor de estoque.
Caso não seja possível obter uma solução a partir dessa análise fundamental, no
passo seguinte o ARIZ chama as outras ferramentas do método TRIZ.
Como última fase do ARIZ, o pesquisador deve analisar como sua invenção interage
com outros sistemas, avaliando o que um pode influenciar no outro. Além disso, deve-se
analisar o conceito desenvolvido e verificar sua aplicabilidade para outras possíveis demandas
inventivas.

13
3.2.2 Os 40 Princípios Inventivos E Os 39 Parâmetros De Engenharia
Segundo [6] Carvalho e Black (2001), os princípios inventivos são heurísticos, isto é:
mais baseados em regras simples e gerais que em processos sofisticados e especializados, de
possíveis soluções para um determinado problema. Estes princípios surgiram a partir da
identificação de padrões, da ordenação e da generalização de soluções usadas em diferentes
áreas. Os princípios inventivos, tal como foram apresentados, não representavam um sistema.
A numeração que lhes foi dada por Altshuller apenas indica a ordem em que eles foram
acrescentados à TRIZ ([23] Savranski, 2000).
É necessário enfatizar que cada princípio recomendado na tabela é formulado de
maneira genérica. Eles são como roupas de fabricação em massa que devem ser ajustadas para
vestir corretamente cada problema de maneira específica. Por exemplo, se a tabela recomenda
o Princípio 01 (segmentação), apenas significa que a solução é de alguma forma conectada
com a divisão do objeto, do sistema, do efeito ou do problema em partes espaçadas no tempo
ou no espaço ou distribuídas entre mecanismos de ação, entre apoios, etc., remediando
contradições que decorrem da concomitância ou da unicidade. A tabela de nenhuma maneira
dispensa o inventor da necessidade de pensar. ([1] Altshuller, 2007).
Na Tabela 1 são listados os 40 princípios inventivos.
Tabela 1: 40 Princípios Inventivos
1 Segmentação ou fragmentação 21 Aceleração
2 Extração 22 Transformação de prejuízo em lucro
3 Qualidade Local 23 Retroalimentação
4 Assimetria 24 Mediação
5 Consolidação 25 Autosserviço
6 Universalidade 26 Cópia
7 Alinhamento 27 Uso e descarte
8 Contrapeso 28 Substituição de meios mecânicos
9 Compensação prévia 29 Construção pneumática ou hidráulica
10 Ação prévia 30 Uso de filmes finos e membranas flexíveis
11 Amortecimento prévio 31 Uso de materiais porosos

14
12 Equipotencialidade 32 Mudança de cor
13 Inversão 33 Homogeneização
14 Esfericidade 34 Descarte e regeneração
15 Dinamização propriedades 35 Mudança de parâmetros e propriedades
16 Ação parcial ou excessiva 36 Mudança de fase
17 Mudança para uma nova dimensão 37 Expansão térmica
18 Vibração mecânica 38 Uso de oxidantes fortes
19 Ação periódica 39 Uso de atmosferas inertes
20 Continuidade da ação útil 40 Uso de materiais compostos
Fonte: Elaborada pelo autor.
Como descrito por [10] Demarque (2005), se problemas inventivos são aqueles que
contêm conflitos, descrever esses conflitos torna-se muito importante. Dois engenheiros
estudando o mesmo problema podem descrevê-lo usando palavras diferentes, e ambos estão
corretos. Portanto, universalizar a linguagem técnica que descreve os parâmetros e
características de um sistema torna-se também importante, porque conflitos podem acontecem
entre parâmetros e características.
Altshuller cria com bastante perspicácia os 39 parâmetros de engenharia (descritos na
Tabela 2) que descrevem de maneira geral os entraves encontrados por pesquisadores.
Os 40 Princípios inventivos podem ser utilizados de maneira independente como
uma variação do método de Tentativa-e-Erro. Porém normalmente se é utilizado em conjunto
com os 39 Parâmetros de Engenharia através da Matriz de Contradição. Exemplos desta
aplicação serão encontrados na próxima subseção
Tabela 2: Os 39 Parâmetros de engenharia
01 Peso do objeto em movimento 21 Potência (poder).
02 Peso do objeto estático 22 Perda de energia.
03 Comprimento do objeto em movimento 23 Perda de substância.
04 Comprimento do objeto estático 24 Perda de informação.

15
05 Área do objeto em movimento 25 Perda de tempo.
06 Área do objeto estático 26 Qualidade da substância ou matéria.
07 Volume do objeto em movimento 27 Confiabilidade.
08 Volume do objeto estático 28 Precisão da medida.
09 Velocidade 29 Precisão da manufatura.
10 Força. 30 Dano externo ao objeto.
11 Tensão ou pressão. 31 Fatores nocivos gerados pelo objeto.
12 Forma. 32 Facilidade de manufatura.
13 Estabilidade dos componentes de um objeto. 33 Facilidade de operação:
simplicidade.
14 Resistência. 34 Facilidade de manutenção.
15 Duração da ação por um objeto em
movimento.
35 Adaptabilidade ou versatilidade.
16 Duração da ação por um objeto estático. 36 Complexidade do dispositivo.
17 Temperatura. 37 Dificuldade de detecção e medição.
18 Intensidade de iluminação. 38 Amplitude da automação.
19 Uso da energia por objeto em movimento. 39 Produtividade.
20 Uso da energia por objeto estático.
3.2.3 Matriz De Contradições
O método TRIZ utiliza bastante o conceito de contradição. Como exemplo, suponha
um trator de regar colheitas: quanto maior a área que os braços do trator puderem alcançar,
mais rápido se cobre a plantação, porém o peso de cada braço é proporcional ao seu
comprimento elevado à terceira potência.
A matriz de contradição relaciona um parâmetro de engenharia benéfico na vertical
com um maléfico na horizontal. Isto nos dá como resultado Princípios inventivos com maior
probabilidade de resolver nosso problema.
Ao retornar ao exemplo do trator, é possível caracterizar o fator “que não pode
piorar” como o “peso de um objeto em movimento” e o “fator a melhorar” como o

16
“comprimento do objeto em movimento”. A Matriz de Contradições completa encontra-se no
ANEXO I, porém, pelo trecho da Matriz de contradições na Tabela 3, os princípios inventivos
passíveis de proposição são1
:
8-Contrapeso – é possível compensar o peso da estrutura dos braços usando balões
de gás;
29-Construção Pneumática ou hidráulica – possibilidade de eliminar os braços e
deixar que os balões carreguem apenas as mangueiras com a água;
34-Descarte e reutilização – se fosse possível deixar a água menos densa que o ar os
balões poderiam ser reutilizados como reservatório
15-Dinamização de Propriedades – água não é mais leve que o ar, mas o hidrogênio
sim. Colocando-se um taque de oxigênio, obtém-se como subproduto água. Além disso, como
esta é uma reação explosiva, pode ser usado para mover o próprio trator.
Tabela 3: Trecho Matriz de Contradições com foco em 1 X 3 retirada do site triz-journal.com e
traduzida pelo autor
1
Elaborado pelo autor com a proposta de demonstrar a capacidade criativa da ferramenta.
1 2 3 4 5 6
Não pode
Piorar
Fator
a melhorar
Pesodeumobjetoem
movimento
Pesodeumobjeto
estacionário
Comprimentodeum
objetoemmovimento
Comprimentodeum
objetoestacionário
Áreadeumobjetoem
movimento
Áreadeumobjeto
estacionário
1
Peso de um objeto em
movimento
+ -
15, 8,
29,34
-
29, 17,
38, 34
-
2
Peso de um objeto
estacionário
- + -
10, 1,
29, 35
-
35, 30,
13, 2
3
Comprimento de um
objeto em movimento
8, 15,
29, 34
- + -
15, 17,
4
-
4
Comprimento de um
objeto estacionário
35, 28,
40, 29
- + -
17, 7,
10, 40
5
Área de um objeto em
movimento
2, 17,
29, 4
-
14, 15,
18, 4
- + -
6
Área de um objeto
estacionário
-
30, 2,
14, 18
-
26, 7,
9, 39
- +
7
Volume de um objeto
em movimento
2, 26,
29, 40
-
1, 7, 4,
35
-
1, 7, 4,
17
-
8
Volume de um objeto
estacionário
-
35, 10,
19, 14
19, 14
35, 8,
2, 14
-

17
Como outro exemplo para demonstrar a versatilidade da ferramenta2
, imagine uma
companhia especializada em grandes eventos. Boa parte de seu tempo a empresa passa no
planejamento e preparação e todo trabalho é feito em escritório. Porém, ao aproximar-se de
um evento, a demanda por mão de obra bruta cresce.
É útil interpretar as demandas deste problema como “fator que não pode piorar”
sendo “facilidade de operação” e o “fator a melhorar” sendo a “adaptabilidade ou
versatilidade”.
Analisando-o através da matriz de contradições, chega-se à intersecção 33 x 35
(Tabela 4).
Os Princípios inventivos sugeridos neste caso são:
1- Segmentação ou Fragmentação – pode-se separar as áreas que não realizam
trabalho constante do restante da empresa deixando-as livres para assumir trabalhos de
terceiros.
16-Ação parcial ou excessiva – deixar na empresa principal somente uma pequena
porção dos funcionários mais habilidosos para coordenarem seções de projetos e assumirem
as empresas secundárias
15-Dinamização de propriedades – criar autonomia para os gerentes das empresas
secundárias para realizar trabalhos sem aumentar a carga dos empregados da empresa
principal.
34-Descarte e Regeneração – a contratação de mão de obra temporária deve ser uma
política constante.
2
Exemplo desenvolvido pelo autor com a finalidade de demonstrar a multidisciplinaridade da
ferramenta e do método.

18
Tabela 4: Trecho da matriz de contradição 33 X 35
3.2.4 Recurso Substância-Campo (Su-C)
Segundo [23] Savransky (2000), recursos têm papel importante na solução de
problemas que estão próximos a um Resultado Final Ideal. Qualquer sistema que ainda não
atingiu idealidade deve ter algum recurso de substância ou campo disponível.
São citados como recursos:
 Substâncias - qualquer material compondo ou produzindo uma função e seu
ambiente
 Campos ou energias - qualquer fluxo de energia ou campo que existem ou são
produzidos no sistema ou ambiente ou que possam substituir subsistemas.
 Recursos do ambiente ou naturais - qualquer substância ou Campo que existe
no ambiente ao redor do sistema;
 Recursos temporais - intervalo de tempo antes do início, após o final e entre
ciclos do sistema;
30 31 32 33 34 35 36
Não pode
Piorar
Fator
a melhorar
Fatoresnocivosafetanto
oobjeto
Fatoresnocivosauto-
geradospeloobjeto
Facilidadedefabricação
Facilidadedeoperação
Facilidadedereparo
Adaptabilidadeou
versatilidade
Complexidadedo
dispositivo
31
Fatores nocivos auto-
gerados pelo objeto
+
19, 1,
31
32 Facilidade de fabricação 24, 2 +
2, 5,
13, 16
35, 1,
11, 9
2, 13,
15
27, 26,
1
33 Facilidade de operação
2, 25,
28, 39
2, 5, 12 +
12, 26,
1, 32
15, 34,
1, 16
32, 26,
12, 17
34 Facilidade de reparo
35, 10,
2, 16
1, 35,
11, 10
1, 12,
26, 15
+
7, 1, 4,
16
35, 1,
13, 11
35
Adaptabilidade ou
versatilidade
35, 11,
32, 31
1, 13,
31
15, 34,
1, 16
1, 16,
7, 4
+
15, 29,
37, 28
36
Complexidade do
dispositivo
22, 19,
29, 40
19, 1
27, 26,
1, 13
27, 9,
26, 24
1, 13
29, 15,
28, 37
+
37
Dificuldade de detectar
ou medir
22, 19,
29, 28
2, 21
5, 28,
11, 29
2, 5 12, 26 1, 15
15, 10,
37, 28
38 Extensão da automação 2, 33 2
1, 26,
13
1, 12,
34, 3
1, 35,
13
27, 4,
1, 35
15, 24,
10

19
 Recursos espaciais - posições, localizações e ordem dos subsistemas, do
sistema em si e super-sistemas.
 Recursos do sistema - novas técnicas e propriedades do sistema ou em
conjunto com sistemas independentes em um novo super-sistema
 Recursos de informação - qualquer sinal que existe ou pode ser produzido no
sistema;
 Recursos funcionais - a capacidade do sistema ou de seu ambiente de
produzir funções auxiliárias ou secundárias.
Segundo [21] Petrov (2010), a análise estatística das soluções técnicas demonstra
que, para aumentar a eficiência dos sistemas de técnicas, a estrutura funcional deve ser
determinada. O modelo de tal estrutura é chamado de Vepol. Vepol é o sistema mínimo de
engenharia, constituído por dois recursos de substância e o campo de energia que descreve sua
interação.
Campos em um modelo de Recursos Substância-Campo (RSu-C) utilizam a
simbologia descrita na Figura 6.
Figura 6: Simbologia para análise Su-F
E um exemplo de Vepol se encontra na Figura 7 que descreve o sistema de uma
pessoa sentada em uma cadeira.

20
Figura 7: Interação Su-f de uma pessoa sentada em uma cadeira
3.2.5 As 70 Soluções Padrões.
Altshuller, em seu livro “Pequenos mundos enormes: Normas para a solução de
problemas criativos” [2] diz que
“desde o início, o desenvolvimento da TRIZ foi clara - você deve ter um
forte banco de informação, incluindo os primeiros métodos padrão de
eliminar contradições técnicas. O trabalho sobre a sua criação foi realizada
por muitos anos, e a revisão de mais de 40 mil invenções identificou 40
técnicas padrão.”
[25] Terninko, Domb, e Miller (2000) dizem que as "76 soluções padrão" da TRIZ
foram compilados por G. S. Altshuller e seus associados entre 1975 e 1985. Elas estão
agrupadas em cinco grandes classes de acordo com seus objetivos:
 Classe 1: Melhorar o sistema com pouca ou nenhuma alteração (13 soluções
padrão);
 Classe 2: Melhorar o sistema, admitindo alterações no sistema (23 soluções
padrão);
 Classe 3: Transições do sistema (6 soluções padrão);
 Classe 4: Detecção e medição (17 soluções padrão);
 Classe 5: Estratégias de simplificação e melhoria (17 soluções padrão).
Todas as soluções padrões, com exemplos, podem ser encontradas no ANEXO E.
Estas soluções padrões oferecem soluções padrões a problemas frequentemente encontrados e

21
são uma excelente ferramenta para ser utilizada como primeiro passo na solução de um
problema inventivo.
3.2.6 Padrões de Evolução Tecnológica
Logo no período inicial do desenvolvimento da TRIZ, Altshuller concluiu que
sistemas não se desenvolvem de maneira aleatória. Sistemas possuem características de
evolução compartilhadas, mesmo em áreas não correlacionadas. Ele enumerou oito dessas
características (Tabela 5) e as deu o nome de Padrões de Evolução tecnológica.
O [16] Prof. Dr. Noel Leon (2006) conclui em seu artigo que
“os padrões de evolução de sistemas descritos por Altshuller são a melhor
base para o desenvolvimento de novos métodos e ferramentas que auxiliam
na previsão e alcançar o próximo estágio na evolução dos sistemas
tecnológicos.”.
Tabela 5: Padrões de evolução tecnológica Formulados por Altshuller
#1
A Tecnologia segue o ciclo biológico de evolução, com Gestação,
Nascimento, Infância, Adolescência, Maturidade e Decadência.
#2 Aumento da Razão de Idealidade
#3 Desenvolvimento desigual dos subsistemas resulta em contradições.
#4 Aumento do dinamismo e do controle.
#5 Aumento da complexidade, seguido pela integração das partes.
#6 Agregação e desagregação das partes.
#7 Transição do macro sistema para o micro sistema com o uso de campos.
#8 Diminuição do envolvimento humano com automação.
[10] Demarque (2005) descreve os padrões de evolução tecnológica da seguinte
maneira:
1. A Tecnologia segue o ciclo biológico de evolução, com Gestação, Nascimento,
Infância, Adolescência, Maturidade e Decadência.

22
1.1. Gestação: O sistema não existe ainda, mas as condições para sua criação estão
sendo desenvolvidas.
1.2. Nascimento: Um novo sistema tecnológico surge quando existe a necessidade
de uma função e existem meios tecnológicos para obtê-la.
1.3. Infância. Surge um novo sistema por causa de invenções de alto nível, mas o
desenvolvimento é lento.
1.4. Adolescência: Começa quando a Sociedade reconhece o valor do novo sistema.
Obtém-se bom desempenho e eficiência do sistema.
1.5. Maturidade: Começa quando os recursos nos quais se baseou o sistema original
estão exauridos.
1.6. Decadência. Foi atingido o limite tecnológico. Começa o surgimento da
próxima geração de sistema para substituir a atual.
2. Aumento da Razão de Idealidade: Todo sistema tecnológico evolui no sentido de
aumentar seu valor, ou seja, aumentar os seus benefícios e diminuir seus custos. A
evolução dos computadores desde o ENIAC até os PC's atuais serve como exemplo.
3. Desenvolvimento desigual dos subsistemas resulta em contradições: Os subsistemas têm
diferentes curvas de vida; alguns deles podem não ser maduros tecnologicamente
enquanto outros podem eventualmente já ter atingido as fases de maturidade e decadência.
Um exemplo é a infraestrutura viária e de mobilidade urbana em qualquer cidade de
médio ou grande porte. Subsistemas primitivos ou decadentes frequentemente seguram o
desenvolvimento do sistema total. Um erro comum é focar o desenvolvimento no
subsistema errado, por exemplo: tratar do desenvolvimento do motor dos aviões ao invés
da aerodinâmica da sua carenagem.
4. Aumento do dinamismo e do controle: Os sistemas ganham mobilidade e controle. Por
exemplo: a velocidade dos primeiros automóveis era controlada pela rotação do motor,
depois veio a transmissão manual, a automática e mais recentemente a CVT; os dados
antes eram armazenados em papel e organizados em estantes sequenciadas, depois
progrediram para fitas magnéticas de leitura sequencial, depois para armazenamento em
servidores corporativos e finalmente armazenamento em nuvem, ao mesmo tempo em que
sua articulação permitiu o conceito de “Big Data”.

23
5. Aumento da complexidade, seguido pela integração das partes: Primeiro unem-se várias
partes, mesmo que redundantes e depois se elimina a redundância. Por exemplo: a
evolução dos sistemas de som até os sistemas portáteis atuais; a evolução dos telefones
(solução para telefonia) até os smartphones (soluções para gerenciamento pessoal). Esse
processo também parece natural à dinâmica do modelo econômico capitalista, onde
empresas diferentes progridem sofisticando-se até que percebem a necessidade de
compartilharem padrões ou plataformas comuns, quando não mesmo fundem-se.
6. Agregação e desagregação das partes: Os conjuntos são montados com partes
desordenadas, seguidas pela ordenação destas partes e terminando por fazer com que as
características mudem de acordo com a demanda. Por exemplo: a evolução da suspensão
de veículos automotores.
7. Transição do macro sistema para o micro sistema com o uso de campos: Neste estágio faz-
se uso de energia ou informação para melhorar o desempenho e o controle. Por exemplo:
evolução do fogão a lenha até o microondas; a substituição dos comandos de relés e
contactores eletromecânicos primeiramente por válvulas, depois por transístores e
finalmente por circuitos integrados.
8. Diminuição do envolvimento humano com automação: O aumento da idealidade leva a
sistemas completamente automáticos. Por exemplo: a evolução dos sistemas de lavagem
de pratos passou do manual para o mecânico chegando aos atuais que dosam o
abrilhantador.
Os padrões de evolução de sistemas descritos por Altshuller são a melhor base para o
desenvolvimento de novos métodos e ferramentas que auxiliam na previsão e alcançar o
próximo estágio na evolução dos sistemas tecnológicos.

24
4 PROPOSTA PARA SOLUCIONAR O SISTEMA DE INSPEÇÃO DE
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS
Segundo [1] Altshuller (2000), pesquisas e a observação direta de processo criativo
mostram que na maioria dos casos o pesquisador tenta resolver o problema sem uma
cuidadosa análise de suas condições. Após cada tentativa má sucedida, o pesquisador retorna
ao problema, esclarece um detalhe e faz outra tentativa de solução.
A ARIZ leva em consideração esse erro generalizado em sua primeira parte de
formulação do problema. Porém esta parte é aplicável quando já existe um problema
específico para resolução. Para facilitar a coleta de dados e a definição de um problema [26]
Terninko, Zusman e Zlotin (1998) desenvolveram o Questionário de Circunstância Inovadora
(QCI) que pode se encontra completo no Anexo D.
Apesar de não ser uma ferramenta da TRIZ Clássica, ela foi adotada como uma pré-
análise do problema de inspeção de instalações industriais e se encontra abaixo na Tabela 6.
Tabela 6: QCI do Problema de Manutenção de Instalações Industriais
1. Informação sobre o sistema que
se deseja melhorar/criar e o seu
ambiente.
1.1 Nome do sistema: Inspeção de instalações industriais com foco na
avaliação de integridade e manutenção.
1.2 Função principal do sistema: Inspecionar instalações industriais, particularmente
em áreas de mais difícil acessibilidade.
1.3 Estrutura atual ou desejada do
sistema:
A instalação e sua operacionalidade não devem
sofrer interferência (evitar desmontagens e tempo
parado).
Todos os defeitos ou perigos devem ser detectados
pela inspeção.
Os inspetores não devem estar sujeitos a riscos
físicos, psicológicos ou ergonômicos.
1.4 Funcionamento do sistema: Periodicamente os operadores devem inspecionar a
instalação que idealmente se encontra em operação e,
por meio da solução ideal, verificar a condição de

25
suas partes ou peças.
Algumas intervenções para manutenção também
deve ser possíveis, o que pode incluir a limpeza de
componentes, ajustes e lubrificação.
1.5 Ambiente do sistema: Os ambientes passíveis de inspeção geralmente têm
pouco espaço, pois cada equipamento se encontra
muito próximo a outros e a paredes. Com o difícil
acesso, podem existir partículas em suspensão e
sujeira impregnada até o acesso ao lugar desejado. O
calor, apesar de tolerável, torna estes ambientes
desagradáveis por períodos prolongados.
Normalmente a inspeção é feita através de espelhos e
varas improvisadas.
2. Avaliação dos recursos
existentes:
Há grande variedade de recursos de inspeção
disponíveis no mercado, tanto para montagens e
desmontagens, quanto para inspeção visual e outros
ensaios não-destrutivos.
3. Informação sobre a situação do
problema.
3.1 Melhoria desejada no sistema ou
obstáculo a ser eliminado:
A. Qual o objetivo técnico? Cumprir tarefas de inspeção e algumas tarefas de
intervenção com tempo, custos e riscos mínimos,
sem perda de qualidade, dispensando paradas de
produção e desmontagens para conseguir acesso.
Nesse contexto, espera-se acessar áreas de
300x300mm e suportar temperaturas até 50°C
constantes ou picos de 100°C, com alguma tolerância
a campos elétricos e eletromagnéticos.
B. Quais características do objeto
claramente não podem ser
modificadas no processo de
Idealmente as instalações não devem ser alteradas
para viabilizar as soluções de inspeção, logo as
soluções devem ser compatibilizadas às instalações

26
solução? existentes.
Dados brutos de inspeção devem ser disponibilizados
ao inspetor, que é o responsável final pela sua
interpretação.
A inspeção deve ocorrer; devem ser acessadas áreas
menores que 300X300 mm como dutos de ar
condicionado, não pode danificar os equipamentos
ao seu redor, ter um alcance de pelo menos 10
metros.
Embora algum planejamento seja indispensável, o
operador deve decidir e poder alterar a trajetória de
inspeção.
A inspeção industrial não deve danificar o sistema
inspecionado.
C. Qual é o objetivo econômico da
solução?
Economizar o tempo de operação e o lucro cessante
decorrente da parada de produção. Também,
mediante a melhoria da estratégia de manutenção
preventiva e preditiva, espera-se reduzir custos de
substituições de peças e a troca de maquinários e as
perdas de produção por paradas não-programadas.
D. O que é aceito como custo,
mesmo que grosseiramente?
Inicial: R$10.000,00 e R$100,00/ mês
3.2 O mecanismo que causa o
aparecimento do obstáculo (se ele
estiver claro):
Limitações ergonômicas do inspetor;
Impossibilidade do inspetor de acessar e/ou realizar
operações no local necessário devido a restrições
físicas; Falta de iluminação ou ponto de visualização;
Incapacidade do operador de realizar inspeções
visuais no ambiente; necessidade de parada e/ou
desmontagem do maquinário para realizar a inspeção
ou a manutenção; Acúmulo de sujeira ou
contaminantes.
3.3 Consequências indesejadas do
problema não resolvido:
Programa de inspeção não-cumprido ou alto índice
de defeitos não-detectados. Incapacidade de
cognição e quantificação de riscos em ambiente
industrial. Maquinário fora das condições ideais de

27
operação, resultando em maior desgaste e produto
com baixa qualidade. Inspetor lesionado devido a
condições insalubres. Longo tempo de intervenção
no maquinário para manutenção acarretando altos
custos de produção devido ao tempo ocioso do
maquinário.
3.4 Histórico do desenvolvimento do
problema:
Equipamentos cada vez maiores e cada vez menos
espaço fez com que o espaço de acesso para
manutenção fosse ficando cada vez mais
comprometido.
3.5 Outros problemas a serem
resolvidos:
Não, a tendência de desenvolvimento faz com que
esse problema se torne cada vez mais crítica.
3.6 Existem outros sistemas com
problemas semelhantes?
Com a Lei Estadual 4.192 de 01/10/2003 obriga a
limpeza de ar condicionados anualmente, pode-se
encontrar no mercado um robô que foi desenvolvido
especificamente para esta tarefa. Porém este
equipamento é caro e só se aplica a limpeza de
sistemas de ar-condicionado.
4. Mudando o sistema.
4.1 Mudanças permitidas no
sistema:
4.1.1 É possível uma mudança
radical no sistema, incluindo a
criação de um novo produto e/ou
tecnologia?
Sim, é possível remover o inspetor do processo de
inspeção inicial do maquinário com o uso de um
robô. Porém as alternativas disponíveis no mercado
São muito caras e não atendem completamente todas
as demandas da manutenção. É possível que se crie
um modelo adaptável a cada uso mantendo o baixo
custo de projeto com a utilização de uma impressora
3D que imprima novas partes caso seja necessário
desenvolver uma nova tarefa e um kit de Arduino
para fazer o controle eletrônico do robô.
5. Descreva o RFI (Resultado Final  O robô deve ter as menores dimensões
possíveis;

28
Ideal)  Deve ser capaz de carregar qualquer tipo de
instrumentação para aquisição de informação;
 Deve ser de fácil operação, não precisando
de conhecimentos avançados;
 Sistema deve ser livre de manutenção.
 Ser capaz de atravessar qualquer tipo de
obstáculo.
 Subir por tubulações e laterais de máquinas;
 Não danificar a instalação:
 Ser funcionalmente flexível para atender
várias situações;
 Pronto para operar, sem a necessidade de
longas pré-operações.
 Autonomia infinita
6. Critério para seleção de
conceitos de solução.
6.1 Características tecnológicas
desejadas.
Manutenção de maior qualidade e com menos
paradas de maquinários
6.2 Características econômicas
desejadas.
Economia aumentando o tempo em atividade do
maquinário. Menores custos devido à falha de
equipamentos.
6.4 Grau de novidade esperado. Produto completamente novo
7. Construir o modelo funcional do
sistema
7.1 Análise Funcional O robô deve ser capaz de se deslocar por terrenos
acidentado e com obstáculos podendo subir em
superfícies metálicas. Caso falhe, não pode ficar
preso em lugar que pode danificar o equipamento,
ser extensível podendo incorporar novos módulos no
chassi quando necessário. Enxergar em lugares
escuros, fazer medições básicas no maquinário e
medir o ambiente a fim de manter sua
autopreservação.

29
7.2 Análise dos recursos do ponto de
vista econômico
Qualquer indústria que possua um setor de
manutenção, ou seja, especializada em manutenção
pode se aproveitar deste projeto.
Esta QCI foi feita levando em considerando os seguintes padrões de evolução de
sistemas do macro sistema, que é a manutenção de instalações industriais:
 Diminuição do envolvimento humano com automação: não mais o inspetor
precisará adentrar lugares de risco ou insalubres, embora ainda seja
responsável pela controle e tomadas de decisão na inspeção e intervenção;
 Aumento do dinamismo e controle: através da redução dos empecilhos;
 Agregação das partes: uma única ferramenta possuindo vários sensores, o que
reduz a quantidade de equipamentos a serem adquiridos;
 Aumento da razão de idealidade: na manutenção de instalações, busca-se
aproximar da utopia de encontrar e sanar todas as situações que possam gerar
falhas antes delas ocorrerem e sem o reparo influenciar no fluxo de produção.
A Figura 8 é um esboço do conceito desenhado para a visualização da ideia inicial.

30
Figura 8: Esboço do conceito inicial.
É sugerido um conceito de pesquisa adequadamente caracterizado e o esboço de uma
ideia a ser colocado em prática. Porém para chegar mais próximo à idealidade, é necessária
uma delimitação melhor de alguns subsistemas. [7] Care e Mann (2001) mencionam que,
apesar da TRIZ oferecer bons métodos para a solução de problemas e desenvolvimento de
produtos, ela não sugere maneiras de demonstrar e visualizar esta procura.
Para a melhor visualização de todos os subsistemas envolvidos e sua hierarquia, é
empregada a técnica criada por Tony Buzan chamada de MindMaps, através da ferramenta
MindMeister.
MindMaps são uma forma coesa de demonstrar ideias, informações e suas
associações. MindMaps tem ajudado na organização de listas agendas e “Brainstorming”
desde a década de 1980.
Esta aplicação pode ser vista na Figura 9 e na Figura 10 onde o centro da página é o
conceito central. Ao encaminhar-se para as bordas, crescem, como ramificações de uma
árvore, todos os conceitos que suportam e fundamentam a ideia central. No caso da inspeção

31
industrial, o sistema principal é suportado pelos seus subsistemas e cada subsistema possui
suas ferramentas e conceitos. Interações entre as partes são demonstrados como setas na
Figura 9 e na Figura 10.
.
Figura 9: MindMap da solução proposta - primeira metade

32
Figura 10: MindMap da solução proposta – segunda metade.
4.1 CONSTRUÇÃO MECÂNICA E ELETRÔNICA
O primeiro passo é a avaliação das formas construtivas selecionadas. Para tal, é feita
a análise das duas principais plataformas utilizadas neste projeto, o Arduino, que serve como
base do sistema eletrônico, e a Impressora 3D, que constitui a base de construção mecânica.

33
4.1.1 Arduino
O Arduino possui várias versões que se diferenciam entre principalmente entre suas
portas, memória interna e processador. O modelo adotado é o Arduino Uno R3 (Figura 11)
por ser um modelo mediano de alta aceitação que oferece portas de comunicação suficientes
para o projeto além de possuir dimensões compatíveis às necessidades.
Figura 11: Arduino adquirido para o projeto.
Com base em [8] Coulouris (2014) e [3] Arduino SA (2014) pode-se descrever o
Arduino como sendo uma placa microcontroladora baseada no microcontrolador ATMega328
e possuindo as seguintes características:
 14 pinos de comunicação digital que podem ser utilizados tanto para entrada
de dados como saída,
o Dos quais seis podem ser utilizados como saída para modulação por
largura de pulso (PWM);
 seis pinos de entrada de dados analógica;
 Um ressonador de cerâmica de 16 MHz;
 Uma porta de comunicação e alimentação USB-B;
 Um conector de alimentação 12 v;

34
 Barramento de pinos para Programação Serial em Circuito.
 Botão de Reinício (Reset)
O projeto da placa é aberto. Logo, que qualquer interessado pode desenvolver placas
e dispositivos compatíveis com o Arduino. As placas básicas de Arduino são complementadas
por placas acessórias ou placas “Escudo” (popularmente chamadas de Shields) que podem ser
encaixadas em cima da placa do Arduino com o intuito de estender suas funcionalidades
como o Escudo para conexão à rede ethernet e internet (Figura 12), comunicação com cartões
de memória, telas de diodo emissor de luz com sensibilidade a toque, entre outros.
Figura 12: Exemplo de Shield para arduino,
Fonte: Arduino.CC3
A programação do Arduino normalmente é feita na linguagem Processing através do
programa da própria desenvolvedora em linguagem baseada em C/C++ ou, por ser um
equipamento de construção aberta, através de qualquer outro programa diretamente em C ou
C++ configurado para comunicação com o Arduino. A interface do programa de programação
do Arduino pode ser vista na Figura 13.
3
Disponível em: <http://store.arduino.cc/product/A000075>.

35
Figura 13: Interface no programa do arduino
Esta plataforma atente os requisitos do projeto nos fatores:
 Custo - entre R$30,00 e R$62,00 pelo Arduino Uno R3 sensores variam de
R$10,00 a R$90,00;
 Facilidade de uso – já que a linguagem C++, além de ser parte integrante do
currículo das engenharias, é uma linguagem consagrada que possui ampla
gama de materiais didáticos disponíveis, bibliotecas de extensão e
interfaceamento;
 Fácil substituição de componentes – Componentes são facilmente
encontrados no mercado e a substituição não necessita de reconfiguração.
 Versatilidade – novos sensores podem ser facilmente incorporados ao Robô
apenas com a inclusão das instruções específicas a este nas linhas do
programa. Até a modificação da própria placa do arduino pode ser feita para

36
outra versão apenas atentando a declaração inicial das portas no cabeçalho do
programa.
4.1.1.1 Sensores padrões
Apesar da proposta do projeto é de que, o utilizador final personalize o equipamento
de acordo com suas necessidades na seleção dos sensores e ferramentas que compõe o robô, a
definição de alguns destes como padrão se torna necessária. Isto tanto pela necessidade de
autopreservação do equipamento, quanto sensores úteis à maioria das necessidades. São
listadas abaixo as necessidades levantadas
Auto preservação.
 Temperatura e umidade, interno e externo.
 Sensores de gás
Necessidades básicas
 Câmera IR
 Distância
 Microfone
Os sensores acompanham suas respectivas bibliotecas. Bibliotecas são os programas
específicos do sensor que traduzem as definições das funções de programação a serem usadas
para o sensor. Essas bibliotecas são disponibilizadas pelo vendedor do sensor ou encontradas
facilmente na internet, já que a maioria destes componentes possui arquitetura livre.
O Interfaceamento e as características destes sensores são descrito abaixo:
 Sensor de temperatura e umidade (DHT-11):
o Sensor de simples implementação e baixo custo
o Realiza leituras de 20% a 80% de umidade e de 0°C a 50°C
o Possui três ou quatro pinos sendo um de ligado ao aterramento, um
ligado a fonte de 5 Volts (V), um não utilizado e o ultimo ligado a um
pino de comunicação digital.
 Sensor de gás (MQ-2):
o Utiliza um aquecedor com um pequeno sensor eletroquímico para a
detecção de metano, butano, LGP e fumaça.

37
o Sua sensibilidade pode ser regulada facilmente
o Possui quatro pinos de comunicação, um para aterramento, um em
fonte 5V, um para comunicação digital e outro para comunicação
analógica.
 Sensor de distância por ultrassom (HC-SR04):
o Mede distâncias entre 2 e 400 cm, com precisão que pode chegar a 3
mm.
o Envia por um alto-falante oito pulsos de 40kHz e detecta seu eco em
um microfone medido a diferença de tempo entre a emissão e a
resposta.
o Possui quatro pinos: um aterramento, um de 5V, um de entrada digital
que ativa o envio do sinal sonoro e outro de saída digital que acusa o
retorno do eco.
 Câmera IR (LS-Y201)
o Resolução de 160*120 com seis leds infravermelhos ativando sem a
necessidade de programação e captura imagens no formato JPEG.
o Possui quatro pinos: um aterramento, um de 5V, um de comunicação
serial a ser ligado no pino TX e outro de comunicação serial para o
pino RX.
 Microfone (MAX4466)
o Pré-amplificado, possui microfone com resposta de 20 Hz a 20kHz.
o Em seus três pinos, um é ligado ao aterramento, outro pode ser ligado
tanto na saída de 3V quando de 5V e o terceiro envia a saída da curva
de onda sonora que pode ser enviada diretamente a um fone de ouvido
ou tratado no próprio arduino.
Além dos sensores o Arduino faz o controle dos quatro motores do sistema de
locomoção. Este controle é feito através de joysticks similares ao de controntroladores de
videogames. É analisado o modelo VUPN5940. Cada joystick é constituído de dois
potenciômetros de 5 mil Ohms (kΩ) perpendiculares responsáveis por indicar a variação em
seu respectivo eixo. Este modelo também possui um botão normalmente aberto, que é
acionado caso o centro do manche seja pressionado.

38
Este modelo de joystick possui cinco pinos. Um para o terra, um para entrada de 5V,
dois de resposta analógica que são a resposta do posicionamento do manche em seus dois
eixos e um para saída digital que indica o pressionamento do botão.
Como todo o circuito trabalha com corrente contínua, há duas maneiras de realizar o
controle de velocidade dos motores. O primeiro é a ligação direta na saída do potenciômetro
que fará o controle de corrente elétrica para o motor. A desvantagem desta opção é que o
torque do motor reduz com a redução da corrente elétrica devido à resistência do
potenciômetro.
O segundo método requer mais trabalho, porém mantem o torque praticamente
constante independente da velocidade do motor. A leitura da corrente modificada pelo
potenciômetro é feita pelo Arduino. Esta informação é transformada em porcentagem que será
relacionada à velocidade do motor através de um algoritmo de modulação por largura de
pulso (PWM). O princípio do PWM é emitir pulsos que duram microssegundos regulando o
tempo em que o motor fica ligado. Como este chaveamento ligado-desligado ocorre à altas
frequências, não há vibração mecânica resultante e o torque do motor se mantem o mesmo
apesar da variação em sua velocidade.
4.1.2 Impressora 3D
Também conhecida como Prototipagem Rápida, a impressão em 3D é feita a partir
de um sistema de posicionamento em três eixos e, normalmente, uma cabeça extrusora que
realiza a construção fatia-a-fatia de peças.
Segundo [17] Maia (2013) as etapas que culminam na impressão de um modelo
físico começam com um desenho digital (modelo em desenho assistido por computador
[CAD], imagem tomográfica, imagem obtida com scanner de superfície 3D) e é transformado
em um arquivo STL (estereolitografia, sigla do inglês stereolithography) que aproxima a
superfície do CAD através de uma malha triangular. A seguir, esse arquivo é transferido para
o programa da impressora, onde é posicionado dentro do volume virtual que simula o volume
físico de construção. Após a orientação neste volume, a peça é fatiada para posterior
reprodução física destas fatias uma a uma. Terminada a impressão as peças são retiradas da
impressora para remoção do material de suporte de construção.
A Impressão 3D é um dos mais recentes processos de fabricação e há diversas
empresas o desenvolvendo. Assim, apesar do processo poder ser descrito genericamente como

39
no parágrafo acima, algumas características e etapas do processo variam drasticamente entre
os fornecedores deste equipamento. Podemos classificar as impressoras segundo sua
construção e seu método de extrusão.
Segundo sua construção, impressoras 3D podem ser classificadas como:
 Factory ready ou pronta de fábrica: A impressora chega para o usuário pronta
para ser instalada e sem acesso aos componentes construtivos (hardware).
Normalmente são modelos mais precisos, porém com custo mais elevado.
 DIY (sigla para Do It Yourself) ou faça você mesmo: O fabricante envia os
componentes necessários para realizar a construção de uma impressora,
porém toda a montagem e configuração são feitas pelo usuário final. A
vantagem deste modelo é a possibilidade de alterar o os componentes para
atender a necessidade específica e seu baixo custo. A óbvia desvantagem é
necessitar de tempo e conhecimentos específicos para realização da
montagem.
Segundo o método de extrusão, as impressoras 3D podem ser classificadas como:
 Por resina ou por banho: uma resina liquida ou em pequenas partículas de
plástico são mantidas em um tanque. As peças são impressas em suspensão
em meio à resina através de um feixe de energia, normalmente um laser,
focalizado em um ponto específico do tanque. Este processo pode ter
resoluções menores que 25 micra, contudo, é um equipamento que possui
uma menor razão entre o volume útil de impressão e o volume ocupado pela
impressora.
 Por filamento: um filamento, normalmente composto de plástico poliácido
láctico (PLA) ou acrilonitrila butadieno estireno (ABS), fica armazenado em
um rolo externo e é forçado através de uma ponta que aonde é aquecida
somente o suficiente para que seja derretida. Ao sair desta ponta, conhecida
como cabeça extrusora (Figura 15), o material é colocado adicionado a um
ponto da peça a ser impressa.
A Universidade Católica de Petrópolis (UCP) recentemente adquiriu um modelo de
impressora factory ready com extrusão por filamento que pode ser visto na Figura 13.

40
Figura 14: Impressora 3D da UCP
Figura 15: Cabeça extrusora da impressora 3D da UCP

41
O filamento proposto e que atende as especificações do projeto é o ABS de 1.75mm.
[9] O ABS começa a se deformar na temperatura de 80° Celsius, mas derrete somente a
105°C, suporta uma força de tensão de 28.27 Mega Pascal e possui um módulo de Flexão de
1,862 Giga Pascal.
A Resistência moderada do ABS trabalha a nosso favor neste projeto, pois, caso
alguma parte se solte ou fique preza no interior de algum equipamento, por ser de um material
mais macio que o aço, dificilmente causará algum dano.
4.2 DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA DE LOCOMOÇÃO
Como recomendado por diversos autores e o próprio Altshuller, para começar o
desenvolvimento e aprimoramento do sistema de locomoção foi utilizado o ARIZ-85C. Está
descrito abaixo os pontos principais deste desenvolvimento. A aplicação completa da ARIZ-
85C pode ser encontrada no APÊNDICE A. Para explicações sobre o preenchimento da
ARIZ-85C, recorra ao ANEXO H que possui a descrição desta ferramenta.
4.2.1 ARIZ-C parte 1
Na primeira parte da ARIZ-85C analisa-se o problema no sistema de locomoção.
Nela são arroladas algumas características básicas do sistema que podem parecer elementares,
porém, com o avanço do desenvolvimento e da busca de uma solução, detalhes bem definidos
ajudam a encontrar uma solução ótima mais rapidamente.
Com as definições básicas descritas, identificam-se os conflitos e os intensificamos.
Como dito anteriormente, um problema não existe sem uma contradição e intensificando-as,
torna-se mais aparente a causa raiz do problema.
Tabela 7: Trecho de descrição do conflito na ARIZ-85C.
1.4. Exprimir o conflito no
sistema de maneiras opostas.
CNF1: Reduzir as rodas para que elas
ocupem menos espaço; CNF2: rodas maiores
ultrapassam melhor obstáculos; CNF3: é preciso se

42
deslocar em inclinações elevadas e não há atrito
suficiente com rodas.
1.5. Intensifique o conflito.
CNF1: rodas mínimas ou apenas uma
superfície sem atrito - se locomove bem mais não
transpõe obstáculos; - CNF2: consegue transpor
objetos, mais pode reduzir a mobilidade. - CNF3
maior superfície de contato significa mais espaço
sendo ocupado
Nos passos seguintes da parte 1 escolhemos o conflito com maior potencial de
solução o descrevemos da maneira mais simples e genérica possível delimitando conceito de
pesquisa que será mais bem elaborado nos passos seguintes do desenvolvimento.
4.2.2 ARIZ-85C Parte 2 & Parte 3
A parte 2 é focada na delineação do problema e levantamento de recursos disponíveis
através de três fatores:
 Definição da Zona Operacional (OZ) - aonde o sistema será utilizado;
 Definição do Tempo Operacional (TO) - Quando o sistema será utilizado, e;
 Definição dos Recursos Substância-Campo (RSu-C): Quais os recursos
atualmente disponíveis para utilização
A Tabela 8 traz o levantamento destes recursos.
Tabela 8: Trecho da parte 2 da ARIZ-85C.
2.1. Defina a Zona
Operacional (ZO)
ZO1 - interior de dutos: grandes vãos devido a
bifurcações verticais, intensa quantidade de sujeira fina e
partículas suspensas, velocidade do fluxo de ar de 10 m/s
temperatura: entre 35°C e -5°C;
ZO2 - Entre maquinários: ambiente impregnado

43
com graxas e óleos, temperaturas de operação de 40°C e
picos de 100°C. Obstáculos como degraus, fios, calhas e
valas a serem transpostas.
2.2. Defina o Tempo
operacional (TO)
Utilizado principalmente para se chegar ao ponto
de interesse, retorno ao ponto de entrada da inspeção e
ajustes durante a medição.
2.3. Defina os
recursos Substância-Campo
(RSu-C)
Substâncias: superfícies, rodas, motores;
Campos: campo gravitacional, força para
locomoção e mudança de direção.
Na parte 3, são concatenadas as conclusões da parte 1 com a parte 2 para se chegar ao
Resultado Final Ideal O RFI do nosso sistema, foi definido como “O sistema de locomoção
deve transpor obstáculos e ter grande aderência, sem reduzir sua mobilidade.”.
4.2.3 ARIZ-85C Parte 4.
Para solucionar as contradições obtidas na Parte 1 do ARIZ-85C o próprio algoritmo
sugere no passo 6.1 a utilização de Recursos Substância-Campo. A Figura 16 mostra a visão
do conflito utilizando RSu-C.

44
Figura 16: Conflito esboçado através de RSu-C.
Esboçado o sistema em Recursos Su-C, a visualização do problema é intensificada e
é iniciada a busca de soluções seguindo os princípios da ferramenta.
A pesquisa foi iniciada pelas Soluções Padrões. Como existem grandes restrições em
como alterar o sistema, pode-se utilizar soluções da Classe 2, mais especificamente, a solução
2.4.1 “Adicionar material ferromagnético e/ou campo magnético a um sistema” apresenta
potencial. Como um dos requisitos é a locomoção na vertical e Ambiente de Operação é todo
revestido de metal, a utilização de imãs em volta da roda resolve este quesito. Imãs oferecem
uma excelente solução para que seja atingida a mobilidade vertical, porém possuem uma
contradição física. Como imãs são constituídos por ligas de ferro, seu alto peso pode ser um
problema no projeto.
É possível generalizar o problema de tamanho da roda para o problema genérico de
melhorar o parâmetro de engenharia “Forma” sem piorar o parâmetro de engenharia
“Produtividade”, no sentido de não reduzir a eficiência de locomoção.
Ao utilizar esses parâmetros na Matriz, é encontrado na interseção 39 X 12 o
Princípio inventivo 17 “Mudança para Outra Dimensão” como potencial de solução para
nosso problema. Analisando a roda como um sistema de coordenadas polar, a variação dela

45
seria somente o aumento de tamanho, porém se for sobreposto este sistema em um plano
cartesiano, com a variação de uma dimensão linearmente, é encontrado um oblongo, parecido
com um rasgo de chaveta. O que existe parecido com esta forma sendo utilizada como sistema
de locomoção é a esteira em tratores (“continuous track”). Como listado pelo blog de robótica
[5] buildbot.com.br, esteiras possuem as seguintes vantagens e desvantagens:
 Vantagens
o O contato constante com o solo, evita perda de tração;
o Distribui o peso uniformemente, possibilitando enfrentar uma grande
variedade de superfícies;
 Desvantagens
o Quando acionado somente um motor para direcionamento, existe uma
força lateral que causa desgaste da superfície da esteira;
o Para uma maior variedade de terreno e dependendo do tamanho da
banda da esteira, opta-se pelo uso de diversas trilhas, o que aumenta a
complexidade mecânica;
A unificação destas duas soluções pode ser representada em recursos Su-C como na
Figura 17
Figura 17: RSu-C da esteira com imãs
Apesar de a esteira aumentar a mobilidade do sistema foi considerado que este ainda
não atingiu o nível de idealidade esperado.

46
Portanto, outro ponto que é possível abstrair deste princípio inventivo é a mudança da
direção de movimento. A esteira produz um movimento linear “Frente e traz”, e ao
movimentar apenas uma das esteiras, ela varia angularmente de direção. O robô de inspeção
se beneficiaria se fosse possível ter uma movimentação linear lateral. O dispositivo que
realiza este tipo de movimentação é uma roda omnidirecional como a da Figura 18.
Figura 18: Roda Omnidirecional – modelo em CAD (Computer Aided Design) por Salim Benyoucef
Estes dois conceitos juntos podem ser representados por Recursos Su-F como
descrito na Figura 19.
Figura 19: RSu-C com a roda Omnidirecional

47
Todas as substâncias incluídas supriram a insuficiência dos campos, porém eles ainda
não funcionam em conjunto, é preciso se dar mais um passo para termos um sistema
completamente funcional. Como é possível que a roda omnidirecional, esteiras e imãs
trabalhem juntos? A TRIZ em seus padrões de evolução tecnológica nos dá a tendência de
evolução que soluciona estes tipos de problema.
O Padrão de evolução de sistemas #5 descrito por Altshuller diz que sistemas têm a
tendência de aumento da complexidade, seguido pela integração das partes. Na aplicação no
problema específico do sistema de locomoção, o objetivo é unir a esteira com a roda
omnidirecional e os imãs. A maneira de resolver isto é agregar todos estes micro-sistemas
juntos e remover as características redundantes.
Usa-se como base a esteira e incorpora-se roda omnidirecional. A característica
particular deste modelo de roda que resolve nossos problemas são as pequenas rodas em
ângulo à sua volta. Portanto, incluindo pequenas rodas ao redor da esteira, cumpre-se a
incorporação destes dois micro-sistemas.
Segue-se para a incorporação dos imãs. Como para forças provenientes de campo de
origem pontual sua intensidade decai pelo inverso do quadrado da distância, o ideal é manter
o imã o mais próximo possível da superfície de contato. Na esteira omnidirecional que temos,
a parte mais próxima da superfície de contato são as pequenas rodas em ângulo. Portanto, a
fabricação destas rodas com material ferromagnético é o passo final para a incorporação
destes três micro-sistemas e pode ser visto em RSu-F na Figura 20, projeto em 3D na figura
14 e esquema técnico na Figura 22.

48
Figura 20: Esteira Magnética Omnidirecional representada em RSu-C.
Figura 21: Modelo proposto para o sistema de locomoção

49
Figura 22: Dimensões da esteira
4.2.4 Dimensionamento
Como um dos requisitos funcionais, é necessário que o robô consiga subir paredes
verticais. A representação das forças nesta situação pode ser vista no diagrama de corpo livre
da Figura 23.
Figura 23: Diagrama do Robô subindo uma parede vertical.

50
De acordo com a representação acima, este problema é dependente de três forças. A
força peso (Fpeso), a força de atrito (Fat) e a atração dos ímãs na superfície metálica (Fimãs). A
primeira força analisada, a força de atração dos imãs, é calculada de maneira experimental.
Um dos imãs que compõe a esteira foi preso a uma garrafa plástica por meio de um
arame de estanho. O imã, por sua vez foi colado a uma chapa metálica. Este arranjo pode ser
visto na Figura 24.
Após tal montagem, foi-se adicionando água lentamente na garrafa até que o imã se
desgrudasse da chapa e então a garrafa com a água adicionada, arame e ima foram pesados.
Este experimento foi realizado com três conjuntos de arranjos diferentes com o intuito de
aumentar a precisão. Os resultados foram os seguintes:
 Conjunto 1: 114 gramas (g)
 Conjunto 2: 102 g
 Conjunto 3 114 g
Figura 24: Arranjo do experimento da força do imã.

51
Adotando uma média das medições, é possível afirmar que cada imã é capaz de
oferecer uma força de atração em uma chapa metálica de 110 grama-força (gf) ou 1,0769
Newtons (N).
Sabendo que cada seguimento da esteira possui 16 imãs e considerando somente a
força dos cinco seguimentos da esteira que mantêm pleno contato com o chão, é possível
estimar a força total realizada pelos imãs das duas esteiras como:
1.0769[𝑁] ∗ 16 ∗ 5 ∗ 2 = 172.304[𝑁] (4.1)
O coeficiente de atrito dependerá da superfície em que o robô irá atuar. Porém, pela
tese de doutorado de [22] Parucker (2008), é possível se basear no pior caso para o níquel, que
é o metal que reveste os imãs. Segundo [22] Parucker (2008), o coeficiente de atrito entre
ligas de níquel varia de 0,29 a 1,0. É adotado, portanto, o pior caso de 0,29 para a subida
vertical. A força de atrito é dada pela equação (4.2).
𝐹𝑎𝑡 = 𝐹𝑛 ∗ 𝜇 𝑠𝑡 (4.2)
Onde Fn é a força normal à superfície, neste caso Fn é igual à Fimã encontrada
anteriormente e μst é o coeficiente de atrito. A força de atrito é calculada como sendo:
𝐹𝑎𝑡 = 172.304 [𝑁] ∗ 0.29 = 49.968 [𝑁] (4.3)
No programa utilizado para fazer o desenho do modelo (SolidWorks 2014) foi
adicionado as características de materiais de cada uma das partes do robô. Com essas
informações o programa retorna as propriedades de massa do objeto desenhado. A resposta do
programa pode ser visto na figura

52
Figura 25: Propriedades de massa do Robô gerado pelo SolidWorks
O peso do robô, portanto é de 18,5N sendo a força de atrito aproximadamente 2,7
vezes maior. Isto significa que o robô pode subir em uma superfície vertical rebocando uma
massa de mais de 3 kg.
Para realizar este trabalho, os motores devem ser capazes de gerar torque suficiente
para realizar este trabalho. A Figura 22 mostra que a distância do centro do eixo do motor a
superfície de contato é de 88,8mm. Sendo a força (F) gerada pelo motor na superfície a razão
do torque pela distância mencionada, o torque (T) de cada um dos quatro motores deve ser:
𝐹 = 49.968[𝑁] =
4 ∗ 𝑇
8.88[𝑐𝑚]
∴ 𝑇 = 110,929[𝑁 ∗ 𝑐𝑚] (1.1)

53
Apesar de ser um torque relativamente alto, soluções com as dimensões necessárias
podem ser encontradas em diversos fabricantes.
4.3 DESENVOLVIMENTO DA AUTONOMIA
Altshuller sugere a utilização de um ARIZ para a resolução de problemas, em
especial problemas complexos. Porém ele, e todos os autores sobre o método, concordam que
a utilização das ferramentas é de total arbitrariedade do pesquisador e que as ferramentas
retêm sua capacidade de solução de problemas mesmo sendo afinidade ou preferência o único
método de seleção.
Aqui foi englobado em autonomia, todo e qualquer fator que influencie na amplitude
da área de atuação do robô, tais como a quantidade de tempo que o robô pode permanecer em
operação, assim como influências externas e internas que causem o término (abrupto ou não)
de sua operação.
Como uma das características fundamentais levantadas no início do
desenvolvimento, o Robô de inspeção não pode, de maneira nenhuma, ficar preso dentro do
equipamento sendo inspecionado. Com isso, desenvolvimento do sistema da autonomia é
focado na robustez e confiabilidade do sistema. [14] Hipple (2006) em seu artigo para Triz
Journal, sugere a utilização de método TRIZ em “reverso” como um método de predição de
falhas. Em síntese, em vez de o pesquisador pesquisar maneiras de melhorar o sistema, o
TRIZ Reverso propõe se tornar o sabotador do sistema e analisar o que deve ser feito para
inutiliza-lo.
O ARIZ pode ser simplificado para:
1. Identifique o estado ideal;
2. Identifique os recursos necessários para se chegar a este estado;
3. Identifique as contradições que devem ser resolvidas;
4. Identifique como utilizar estes recursos e resolver tais contradições;
5. Implementar e checar qualidade da solução.
[14] Hipple (2006) sugere como método “reverso”, no sentido de linha de raciocínio,
de Análise de predição de falhas simplificado as seguintes etapas:
1. Identifique o estado ideal;
2. Inverta o estado ideal;

54
3. Exagere o estado ideal invertido;
4. Como conseguimos atingir este estado ideal invertido.
Com esta linha de pensamento e análise pode-se utilizar das ferramentas do método
TRIZ, não para solucionar problemas, mas para analisar quais efeitos causarão uma falha em
nosso sistema e, uma vez identificada, implementar o método original de solução de
problemas e contradições.
4.3.1 Aplicando a TRIZ Reversa.
Seguindo a linha proposta por [14] Hipple (2006) e a definição de autonomia dada
anteriormente, o estado ideal do sistema pode ser descrito pelas características:
1. O sistema nunca para de funcionar, mantendo boa intensidade de sinal
durante toda sua atividade;
2. O sistema não perde ou corrompe nenhum bit durante a transmissão de dados;
3. O sistema possui baixo consumo de energia resultando em poucas baterias e
menor peso
4. Não sofre interferência de fontes externas que possam causar perda de sinal
ou mau-funcionamento.
Depois de descritas as características ideais, este estado é invertido e amplificado:
1. Nenhuma comunicação deve ser realizada, toda transmissão de informação
deve ser bloqueada;
2. Qualquer informação que consiga ser transmitida deve sofrer interferência
suficiente para torná-la ilegível.
3. Sistema de alto consumo de energia com todos os sensores e dispositivos em
plena atividade simultânea resultando na necessidade de grandes baterias.
4. Altamente susceptível a campos magnéticos, mudanças de temperatura e
umidade.
Com isso, têm-se descrito de maneira genérica as possíveis falhas e problemas que há
na autonomia de nosso sistema. O passo seguinte é descrever como pode-se realizar esta
“sabotagem” no sistema. Enumera-se então como é possível atingir cada um destes estados
ideais invertidos.

55
1. Uma blindagem eletrostática impede a transmissão de qualquer comunicação
entre o robô e seu operador. Este efeito pode aparecer naturalmente no caso
de inspeções dentro equipamentos com carcaça de metal.
2. Interferência pode ser causada por grandes campos magnéticos, que por sua
vez podem ser gerados por equipamentos e cabos de energia de potência
elétrica. Fazer o robô se locomover por corredores de serviço, calhas para
fiação e equipamentos em atividade pode gerar este efeito.
3. Utilizar tecnologias ultrapassadas de bateria. Realizar todo o processamento
de dados no próprio robô utilizando um sistema de transmissão de grande
potência para vencer as barreiras dentro de instalações industriais terá um
consumo elevado. Caso o robô seja programado para funcionar sem a
interação com o operador ele necessitará destes requisitos.
4. Componentes expostos são susceptíveis a qualquer intempérie do ambiente.
Agora que os problemas estão bem identificados, pode a solução se tornar evidente
em alguns pontos.
4.3.2 Solucionando os Problemas Levantados.
As soluções de problemas complexos do sistema naturalmente se tornam mais fáceis,
uma vez que os subproblemas que culminam neste são resolvidos. Por isso, começa-se pela
solução dos problemas mais simples e prossegue-se para os mais complexos.
Uma vez descrito o problema de maneira correta, a resposta do problema por muitas
vezes se torna óbvia. Por exemplo, observando o 4° problema levantado pode ser resolvido
facilmente utilizando uma caixa protetora para separar os componentes do meio.
Em relação ao 2° problema, os pré-requisitos do problema exigem modificar o meio
de operação do robô o mínimo possível. Portanto, é necessário lidar com os campos nocivos
atingindo o robô de inspeção, cuja solução pode ser encontrada na Classe 1 de Soluções
Padrões (ver Anexo E). O item 1.2 desta classe trata da eliminação ou neutralização de um
efeito prejudicial ou danoso. Mais especificamente, o item 1.2.1 sugere a adição de uma nova
substância para a remoção do efeito prejudicial.
Na Eletrônica a blindagem eletrostática é um efeito muito utilizado, que é conseguido
com uma tela de material condutor envolvendo o objeto a ser blindado. Este efeito também é
conhecido pela experiência famosa da Gaiola de Faraday. Portanto, uma malha fina de cobre

56
isolaria nossos componentes de campos magnéticos externos. Esta solução está demonstrada
na Figura 26 e na Figura 27.
Figura 26: Vista lateral inclinada da blindagem eletrostática
Figura 27: Vista superior inclinada da blindagem eletrostática

57
O 1° e 3° problemas levantados possuem uma maior complexidade. Neste caso a
utilização de uma ferramenta mais robusta se torna necessário. Recorrendo a matriz de
contradições, a definição genérica do problema de proteção do sistema pode ser dada pela
melhoria do princípio de engenharia “Perda de Informação” sem prejuízo ao fator
“Desperdício de energia”. Na matriz, este se dá pela intercessão 22 X 24. Infelizmente esta
não fornece um resultado útil, o que não é de todo estranho.
Esta matriz desenvolvida por Altshuller em torno da década de 1980, como descrito
em capítulos anteriores, é o fruto da análise de patentes russas da época. E durante este seu
período de desenvolvimento, a quantidade de patentes para resolução de problemas
eletrônicos era muito limitada. Tenha em mente que o primeiro computador pessoal, o
Kenbak-1, foi lançado apenas 10 anos antes em 1971.
Porém, como a TRIZ foi desenvolvida com o intuito de ser uma ferramenta de
constante atualização e como ferramenta para estimular a criatividade, não substituí-la,
Altshuller também publicou uma lista com os Princípios Inventivos em ordem de utilização.
Esta lista é encontrada integralmente no ANEXO C.
Para a Solução deste problema o quinto item da lista, o Princípio Inventivo 02, foi
selecionado. O Princípio Inventivo “Extração” propõe separar de um objeto a propriedade ou
parte que interfere, ou escolher a única parte ou propriedade necessária para um objeto (ver
ANEXO B). Neste sentido, a única parte que realmente é útil ao robô, é o sensoriamento. É
extraído então o microssistema de transmissão de dados. Se não for feita a transmissão de
dados utilizando antenas e transmissores, os problemas levantados deixam de existir.
Porém, como mencionado no item 3.1.2 deste trabalho, se não houver contradições
não existe problema. Neste caso, o sistema de transmissão de dados deve existir. O operador
do robô deve estar consciente de tudo o que ocorre para que possa tomar decisões
relacionadas à manutenção e segurança do equipamento em tempo real. Como solução para
esta contradição, surge à possibilidade de se adotar um micro sistema de transmissão de dados
por fios como demonstrado na Figura 28.

58
Figura 28: Detalhe do cabo para transmissão de dados
Esta solução, por sua vez, traz um novo problema que é a redução da mobilidade.
Como resposta a esta nova situação, dois novos princípios inventivos se destacam. O
Princípio Inventivo 22: Tirar Benefício da Desgraça; e o Princípio Inventivo 03: Qualidade
Local.
O PI22 sugere o uso de fatores nocivos, como a falta de mobilidade, para obter um
efeito positivo. Assim sendo o cabo que reduz a mobilidade do sistema se torna um elemento
primordial para a segurança caso o robô tenha alguma pane e pare de funcionar dentro do
equipamento. No caso de ocorrer esta situação, o cabo de comunicação pode ser utilizado com
a mesma função das linhas de vida para mergulhadores. Em pane, o robô é resgatado
simplesmente puxando o cabo e o arrastando para saída.
O PI03 reforça esta ideia sugerindo que cada parte do objeto realize uma função
diferente e desejada. O núcleo do cabo realiza a transmissão de dados e o exterior pode ser
revestido com malha de aço reforça sua resistência para resistir à tração necessária ao
procedimento de resgate.

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5 RESULTADOS
O resultado do projeto é o modelo conceitual de um sistema completo de inspeção
como pode ser visto na Figura 29 e na Figura 30 abaixo.
Figura 29: Vista traseira do robô
Esta solução está orçada da seguinte maneira:
 Placa Arduino Uno R3........................R$ 60,00
 Protoboard, e miscelâneas..................R$ 35,00
 Imãs.....................................................R$ 400,00
 Câmeras...............................................R$ 180,00
 Sensores de temperatura e pressão......R$ 20.00
 Sensores de distância.........................R$ 30,00

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