Progettazione innovativa di un mezzo di trasporto urbano: l’Hoverboard

In questa applicazione sono stati utilizzati i metodi integrati QDF e TRIZ al fine di progettare un mezzo di trasporto innovativo, green, sostenibile, basato su energia rinnovabile, utile per spo- starsi nel centro delle città medie e grandi: questo mezzo di trasporto è l’hoverboard.

6.2.1 Perché applicare le energie rinnovabili ai mezzi di trasporto innovativo nelle città? Il nostro stile di vita è strettamente legato, tra le altre cose, al modo in cui viaggiamo per svolgere le nostre attività (lavoro, tempo libero, studio, ecc.). L'automobile, che fa parte del nostro stile di vita e che apprezziamo molto, spesso viene utilizzata anche quando non c'è un reale bisogno di essa. Questo mezzo di trasporto possiede in effetti dei lati positivi, in particolare ha una buona autonomia, ma possiede anche dei lati negativi, soprattutto in città, che sono subiti personalmente dall'autista come il tempo perso in coda, lo stress, la difficoltà e i costi di parcheggio, ecc.; svantag- gi che spesso superano i vantaggi.

Inoltre ci sono anche gli effetti negativi subiti dal resto dei cittadini che si muovono senza usare l'auto e tra di essi ricordiamo per esempio l’inquinamento sia atmosferico che acustico.

Requisiti QFD

Architettura

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Le attuali alternative alle automobili sono spesso poco attraenti. I mezzi pubblici presentano uno scarso comfort di marcia, e una scarsa capacità di utilizzo e di rispetto delle coincidenze. Per quanto riguarda la bicicletta, essa potrebbe essere il mezzo di trasporto ottimale in città per percor- rere brevi distanze (ed in effetti circa la metà di tutti i viaggi in città è inferiore ai 5 km), ma pur- troppo non riesce ad imporsi, principalmente a causa della mancanza di condizioni di sicurezza adeguate sulla strada, ad eccezione di paesi come l’Olanda e la Danimarca.

Tutto quanto sopra descritto ci fa capire la necessità di sviluppare un mezzo di trasporto ur- bano innovativo, che superi i problemi associati al traffico, all'inquinamento, alla mancanza di com- fort e che abbia la capacità di abbreviare i tempi di trasporto.

Allo scopo di comprendere quali saranno i mezzi di trasporto per la mobilità futura utilizze- remo i risultati ottenuti da un lavoro di ricerca portato avanti con la metodologia QFD che non solo ha mostrato come l’hoverboard sarà uno dei futuri mezzi di trasporto nei centri delle medie e grandi città, ma anche quali sono le caratteristiche tecniche che tale prodotto deve possedere.

A partire dall’analisi di tutti i migliori tipi di hoverboard presenti oggi sul mercato, sono sta- ti generati dei concetti innovativi di progettazione. La metodologia QFD orientata alla qualità ha contribuito a stabilire quelli che sono i desideri e le necessità dell’eventuale acquirente di questo mezzo di trasporto urbano, mentre attraverso una metodologia TRIZ orientata all'innovazione sono state ottenute delle proposte innovative di hoverboard. In pratica, mentre la metodologia QFD ha un forte richiamo concettuale ed è la base della nostra analisi, il metodo TRIZ offre una spinta più in- novativa e tratta aspetti decisamente più costruttivi e concreti. La matrice delle contraddizioni, uno degli strumenti tipici del TRIZ, è stata utilizzata all'interno del “modello a Collina” e attraverso di essa è stato possibile rielaborare i problemi innovativi suggeriti dall'analisi QFD in termini di con- traddizioni tecniche.

Lo scopo principale di questa applicazione è stato quello di dimostrare come le due metodo- logie sopra menzionate, ovvero la metodologia QFD e la metodologia TRIZ, possano essere inte- grate in un percorso di sviluppo di prodotti innovativi, supportandosi l'un l'altra; infatti, mentre la metodologia QFD è in grado di indicare le caratteristiche specifiche che un prodotto innovativo de- ve possedere, non è però in grado di indicare le soluzioni tecniche necessarie per superare i proble- mi di innovazione che sorgono durante il processo di progettazione. D'altra parte, la metodologia TRIZ è in grado di trovare soluzioni che superano i problemi che presentano le idee innovative di prodotto, ma non è in grado di suggerire quali siano le specifiche e le caratteristiche tecniche che un prodotto innovativo deve possedere per poter soddisfare le esigenze del cliente e le sue aspettative.

Per mostrare come le due metodologie si integrano e possono aiutarsi a vicenda, è stato pre- so in considerazione lo sviluppo innovativo di un prodotto come l'hoverboard.

Infine, sono state presentate una serie di proposte per innovare sempre di più questo mezzo di trasporto urbano e moderno.

6.2.2 Hoverboard - Applicazione del metodo TRIZ per ottenere un’architettura innovativa L'analisi TOP-FLOP implementata da L. Frizziero, “Conceptual design of an innovative electric transportation means with QFD, bench marking, top-flop analysis”, Far East Journal of Electronics and Communications, Volume 18 (1), 2018,, 2018, ci consente di identificare sedici caratteristiche principali che un mezzo di trasporto elettrico innovativo come l'hoverboard deve possedere.

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Sulla base di queste caratteristiche, verrà condotta un'analisi che porterà, attraverso la meto- dologia TRIZ, ad un'architettura innovativa di hoverboard (vedi Fig.78)

Fig.78 Dall'analisi QFD all'analisi TRIZ per ottenere architetture innovative di hoverboard

Di tutte e sedici le caratteristiche solamente otto di queste funzionalità sono state prese in considerazione perché si è appurato che sono quelle che hanno la capacità di rendere l'hoverboard più performante.

Le otto funzionalità identificate sono le seguenti: 1) Velocità dell’Hoverboard (Km / h)

2) Durata della batteria (h)

3) Tempo di ricarica della batteria (h) 4) Peso dell’Hoverboard (Kg)

5) Lunghezza dell’Hoverboard (mm) 6) Larghezza dell’Hoverboard (mm) 7) Altezza dell’Hoverboard (mm)

8) Potenza massima dell’Hoverboard (Watt)

Sarà proprio a partire da queste funzionalità che procederemo con l’analisi TRIZ. Migliorare le otto caratteristiche identificate significherebbe migliorare le prestazioni dell'hoverboard e questo è proprio ciò che vogliamo ottenere. L'aspetto negativo della questione potrebbe essere rappresenta- to dal fatto che il miglioramento di una delle otto funzionalità potrebbe portare al deterioramento di un'altra funzionalità o di più di una. In pratica ci potremmo trovare di fronte ad una "contraddizione tecnica" che, secondo la Teoria del TRIZ, è l’ostacolo più grande che limita l’evoluzione di un si- stema tecnico, in questo caso dell’hoverboard.

La domanda che ci poniamo prima di procedere con il nostro metodo integrato è la seguente: “Quale strada possiamo intraprendere per realizzare un'evoluzione del "sistema tecnico" chiamato hoverboard?”

Nella metodologia TRIZ, il primo passo nel processo di risoluzione di problema inventivo come questo, è quello di sviluppare una descrizione generale del problema e identificare le contrad- dizioni che impediscono il raggiungimento del "risultato più desiderabile". Il "risultato più deside- rabile" è il risultato finale ideale, la migliore soluzione possibile tra quelle ottenibili.

Il secondo passo del processo di risoluzione è quello di ottenere una "buona formulazione" del problema in termini di contraddizioni tecniche al fine di identificare il nucleo del problema e formulare una soluzione semplice.

Il terzo passo del processo di risoluzione è quello di trovare una soluzione di natura genera- le per ogni contraddizione del sistema. In questa fase del processo di risoluzione saranno molto utili gli strumenti sviluppati per il TRIZ da Altshuller come ad esempio la matrice di contraddizione.

prestazioni principali che caratterizzano l’ hoverboard Analisi QFD Analisi TRIZ Architettura Innovativa dell’hoverboard

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Il quarto e ultimo passaggio del processo di risoluzione consiste nel tradurre la soluzione generale in una soluzione innovativa specifica.

Il processo di risoluzione si sviluppa quindi in quattro passaggi successivi e può essere rap- presentato graficamente attraverso il "Modello a Collina", rappresentato in Fig.79:

Fig.79 Processo di Risoluzione secondo il modello a Collina