Agenda Wissensgenerierung mit TRIZ - knmgt2.univera.deknmgt2.univera.de/documents/KnMgt2_Vorl-I-3_Folien.pdf · Dr. Vera Meister Folie 3 Wissensmanagement 2 Vorlesung I-3 TRIZ Namenserklärung

Dr. Vera Meister Folie 1

Wissensmanagement 2 Vorlesung I-3

TRIZ – Kurzbeschreibung

Systematik der Kreativitätstechniken

Ideales Endresultat und Widerspruch

Innovationsprinzipien und Widerspruchstabelle

ARIZ-Schrittverfahren

Separationsprinzipien

Entwicklungsgesetze der Technik

Anwendungsbeispiel

CAI und TRIZ-Qualifizierungen

Agenda Wissensgenerierung mit TRIZ



Quellen

1) Dietmar Zobel: TRIZ für alle. Der systematische Weg zur Problemlösung,

expert verlag, Renningen 2006

2) Genrich Altshuller: And Suddenly the Inventor Appeared. TRIZ, the Theory of

Inventive Problem Solving, 6. Auflage, TIC, Worcester (MA) 2004

3) Официальный Фонд Г.С. Альтшуллера: Введение в ТРИЗ. Основные

понятия и подходы, версия 3.0, http://www.altshuller.ru/e-books/, 2006

4) G.S. Altschuller: Erfinden – Wege zur Lösung technischer Probleme. VEB

Verlag Technik Berlin, 1984. Limitierter Nachdruck 1998

5) Pavel Livotov, Vladimir Petrov: Innovationstechnologie TRIZ. Produkt-

entwicklung und Problemlösung. Handbuch. Hannover, 3. Auflage, 2007

6) http://www.beckmann-akademie.de/Innovation-mit-TRIZ.html - Material der

Ingenieur- und Wirtschaftsakademie "Johann Beckmann" e. V., Wismar 2005

7) http://etria.net/ - Homepage der ETRIA European TRIZ Association e. V.,

Hannover

http://www.altshuller.ru/e-books/




http://www.beckmann-akademie.de/Innovation-mit-TRIZ.html








http://etria.net/

http://etria.net/



TRIZ Namenserklärung

TRIZ ist die international anerkannte russische Abbreviatur für die

Theorie zur Lösung erfinderischer Probleme

russisch: Теория решения изобретательских задач

Aussprache wie „trees“ (engl. Bäume)

TRIZ ist in den USA auch unter dem Kürzel TIPS

(Theory of Inventive Problems Solving) bekannt.



TRIZ Kurzbeschreibung

Die Theorie zur erfinderischen Problemlösung (TRIZ) stellt einen einzig-

artigen wissenschaftlichen Ansatz zur Lösung innovativer Aufgaben dar.

TRIZ nutzt die Tatsache, dass viele grundlegende (nicht nur technische)

Aufgaben schon einmal gelöst wurden.

TRIZ basiert auf der Analyse vergleichbarer Systeme und bietet einen

systematischen Ansatz zur Entwicklung innovativer Produkte.

TRIZ sucht den Widerspruch in der jeweiligen Aufgabenstellung und versucht

diese ohne Kompromisse zu lösen.

TRIZ ist ein Navigator zur innovativen Problemlösung.

TRIZ ist keine isolierte Methode, sie fügt sich in einen Methodenverbund ein.



TRIZ Kurzgeschichte

• in den 60...80-er Jahren vom russischen Ingenieur, Erfinder und Methoden-

forscher Genrich Altschuller (1926-1998) und seinen Mitarbeitern entwickelt

• erste Publikation in 1956

• Grundidee: Innovationen entstehen nicht rein zufällig

• Auswertung von anfangs mehreren 10.000 Patentschriften der UdSSR

• Identifikation von Grundmustern, Entwicklungsgesetzen und Innovations-

prinzipien

• inzwischen über 1 Mio Patentschriften weltweit ausgewertet

• Anfang der 90ger Jahre in die USA eingeführt

• Entwicklung von CAI-Systemen auf Basis der TRIZ-Techniken und -Daten

(Computer Aided Innovation)



TRIZ in Unternehmen

ABB, ATMI, Autoliv, Behr, Blaupunkt, BMW, C&E Fein, Cherry,

DaimlerChrysler, Diehl AKO, Dow Chemical, EHT, Eisenmann, ETA,

Geberit, Handtmann, Hauni, Hella Fahrzeugkomponenten, Infineon

Technologies, Jenbacher, Kennametal, Knorr-Bremse, Krone, Lanz,

Lechler, Magnetic Autocontrol, Mahle, Mann+Hummel, Masterfoods,

Mettler-Toledo, Miele, MTU Aero Engines, Philips Semiconductors,

Phoenix ASP, Roche, Rohm and Haas, RUAG, Sanyo Electric,

Schlafhorst, Schmalz, Schunk, Sick, Siemens Dematic, Takata-Petri,

Tech Cominco, Tehalit, Trox Hesco, Trumpf Austria, Volkswagen,

Westfalia Landtechnik, ZF Sachs u.a.



TRIZ und Aufgabenniveau

• Schwierige Aufgaben (ca. 11 %) sind nur mit TRIZ lösbar.

• Bei mittelschweren Aufgaben (ca. 37%) ermöglicht TRIZ eine schnellere

systematische Lösung.

• TRIZ ermöglicht eine Herabsetzung des Aufgabenniveaus in seiner

Bearbeitung.



TRIZ im Methodenverbund



Die Nicht-Methode Trial and Error

• gedankliches Herum-

probieren

• viele Spontanideen

• konventionelle Denk-

richtung bevorzugt

• stark verbreitet

• liefert bei fleißigen

Menschen Ergebnisse

• gewisse Rationalisierung

durch Erfahrung

(Ausschluss unsinniger

Lösungsrichtungen)



Intuitive Methode Brainstorming

1953 von Alex Osborn entwickelt

beruht auf Beobachtung: im Team fällt es vielen Menschen leichter,

Ideen zu produzieren

besteht aus zwei (zeitlich oder auch personell) strikt getrennten Phasen

1. Phase

• Erzeugung von Ideen im Team • Kritik ist streng verboten

2. Phase

• Bewertungsphase

• Hilfsmittel: systematische Spornfragen



Beurteilung des Brainstorming

• Altschuller: Suchen ohne Verstand

• Grundprinzip wie Trial and Error

• jedoch weniger banale Ideen in Richtung des Trägheitsvektors

• mehr Sekundärideen durch wechselseitige Anregung Schneeballeffekt

• unklar, wo die Lösung zu suchen ist: Masse statt Klasse

• selbst bei regelgerechter Durchführung für schwierige Aufgaben ungeeignet



Weitere intuitive Methoden

Semantische Intuition (Reizwortanalyse)

• Wahl eines zufälligen Begriffes (z. B. durch Bibelstechen)

• Prüfung – beliebig absonderlicher – Beziehungen dieses Begriffs zum

gerade diskutierten Problem

• geeignet für spielerisches Denken (z. B. Suche nach Gadgets)

Visuelle Konfrontation

• Provokation neuer Ideen durch den geschickten Einsatz von Bildern

Problem-

erläuterung

Ph. 1 Brain-

storming

Neufassung

Problem?

Dissozia-

tionsphase

Assoziations

-phase

Ideenaus-

gestaltung



Systematische Kreativitätsmethoden

Morphologische Tabelle

Synektik

• Systematisches Analogisieren – „Lehre vom Zusammenhang“

Problem-

definition

Spontane

Lösungen

Direkte

Analogien

(Natur)

Persön-

liche

Analogien

Symboli-

sche

Analogien

Direkte

Analogien

(Technik)

Variable Variante 1 Variante 2 Variante 3 Variante 4 Variante 5 Variante 6

Variable 1

Variable 2

Variable 3

Analyse

und

Auswahl

Übertra-

gung und

Lösung



Ideales Endresultat (IER)

Die bislang vorgestellten Methoden sind blind in Bezug auf die

Lösung bzw. die Lösungsrichtung.

TRIZ-Denkweise arbeitet mit dem Leitbild „Ideales Endresultat“

und gibt dadurch die Suchrichtung vor.

Die ideale Maschine ist ein Eichmuster, das über folgende

Besonderheiten verfügt: Masse, Volumen und Fläche des Objekts, mit

dem die Maschine arbeitet (d. h. transportiert, bearbeitet usw.) stimmen

ganz oder fast vollständig überein mit Masse, Volumen und Fläche der

Maschine selbst. Die Maschine ist nicht Selbstzweck. Sie ist nur das

Mittel zur Durchführung einer bestimmten Arbeit. (Altshuller 1973)

- Maschine hier als Synonym für „Verfahren“ oder „Prozess“ -



Suchstrategie mit IER

IER möglichst abstrakt

formulieren

beim Formulieren keine

Kompromisse oder

Einschränkungen

hochgestecktes Ziel ist

Voraussetzung für sehr

gute Lösungen

erst im Laufe des

erfinderischen Bearbei-

tens ggf. zurückstecken

Qualität der Lösungsvorschläge hängt von der Suchrichtung ab

Abstand vom IER ist Maß für die Lösungsqualität



Formulierung der Aufgabe

Herkunft der Aufgabe?

- Auftraggeber

- Vorgesetzter

- Kooperationspartner

- Interessent

Probleme der Aufgabenstellung:

- unklar

- falsch

- definitiv festgelegt

- überbestimmt

vergiftete Aufgabe

Methodisch einwandfreie Aufgabe lautet:

„So nahe wie möglich an das IER heranzukommen“



Optimierung vs. Erfindung

„Ich muss etwas am System ändern, darf aber nichts ändern.“

Optimierungsaufgabe ohne Widerspruch



Widerspruch als methodischer Kern

TÖW Technisch-Ökonomische Widersprüche

Das System muss kostengünstiger werden, es kann aber nicht kostengünstiger werden.

TTW Technisch-Technologische Widersprüche

Das System muss geändert werden, es darf aber nicht geändert werden.

TNW Technisch-Naturgesetzmäßige/Physikalische Widersprüche

je nach Situation:

Etwas muss da sein, darf aber nicht da sein. Eine Bedingung schließt die andere aus,

beide müssen aber erfüllt sein. Ein Zustand ist gegeben, darf aber nicht sein…

Die erfinderische Lösung überwindet den Widerspruch.



40 Innovationsprinzipien I

Nr. 1 Zerlegen

Nr. 2 Abtrennen

Nr. 3 Örtliche Qualität

a) Das Objekt ist in unabhängige Teile zu zerlegen.

b) Das Objekt ist zerlegbar auszuführen.

c) Der Grad der Zerlegung des Objektes ist zu erhöhen.

Vom Objekt ist der störende Teil (die störende Eigenschaft) abzutrennen, oder,

umgekehrt, es ist der einzig notwendige Teil (die einzig erforderliche Eigenschaft)

abzutrennen.

a) Von der homogenen ist zur inhomogenen Struktur überzugehen. Dies betrifft das

Objekt selbst, in anderen Föllen aber auch das umgebende Medium bzw. die

Arbeitsumgebung.

b) Verschiedene Teile des Objekts führen unterschiedliche Funktionen aus.

c) Jedes Teil des Objektes soll sich unter Bedingungen befinden, die seiner Arbeit am

meisten zuträglich sind.



40 Innovationsprinzipien II

Nr. 4 Asymmetrie

Nr. 5 Kopplung

Nr. 6 Universalität

a) Übergang von der symmetrischen zur asymmetrischen Form.

b) Ist das System bereits asymmetrisch, so ist der Grad der Asymmetrie zu erhöhen..

a) Gleichartige oder für zu koordinierende Operationen vorgesehene Objekte sind zu

koppeln.

b) Gleichartige oder zu koordinierende Operationen sind zeitlich zu koppeln.

Das Objekt erfüllt mehrere unterschiedliche Funktionen, wodurch weitere Objekte

überflüssig werden.



40 Innovationsprinzipien III

Nr. 7 Steckpuppe (Matrjoschka)

Nr. 8 Gegenmasse

Nr. 9 Vorherige Gegenwirkung

a) Ein Objekt ist im Inneren eines anderen untergebracht, das sich wiederum im

Inneren eines Dritten befindet (usw.)

b) Ein Objekt befindet sich im (bzw. verläuft durch den) Hohlraum eines anderen

Objektes.

a) Masse-Kompensation durch Anwendung einer Gegenmasse.

b) Die Masse des Objekts ist durch Wechselwirkung mit einem Kraft ausübenden

Medium (insbesondere Wasser- oder Windkraft) zu kompensieren.

Wenn gemäß den Bedingungen der Aufgabe eine bestimmte Wirkung erzielt werden

soll, ist eine erforderliche Gegenwirkung vorab zu gewährleisten.



40 Innovationsprinzipien IV

Nr. 13 Funktionsumkehr

Nr. 15 Dynamisierung

a) Statt der durch die Bedingungen der Aufgabe vorgeschriebenen Wirkung ist die

umgekehrte Wirkung anzustreben.

b) Der bewegliche Teil des Objektes oder der Arbeitsumgebung ist unbeweglich zu

machen und umgekehrt.

c) Das Objekt ist im geometrischen Sinne umzukehren.

a) Die Kennwerte des Objektes bzw. des Arbeitsmediums sind für die jeweiligen

Arbeitsetappen so zu verändern, dass stets optimal gearbeitet werden kann.

b) Das Objekt ist in zueinander verschiebbare bzw. verstellbare Teile zu zerlegen.

c) Unbewegliche Objekte sind beweglich zu gestalten.

Nr. 16 Partielle oder überschüssige Wirkung

Falls 100 % des eforderlichen Effektes nur schwierig zu erzielen sind, kann das Prinzip

„ein bisschen weniger“ oder „ein bisschen mehr“ die Aufgabe erleichtern.

…



Anwendung der Innovationsprinzipien

In Abhängigkeit vom identifizierten Widerspruch

Wechselspiel der naturgesetzlich-physikalischen Bestimmungsgrößen

Präferenz für eine enge Auswahl an Innovationsprinzipien

Auswahl beruht auf der Auswertung von Erfindungen/Patentschriften

39 Bestimmungsgrößen Masse dese beweglichen Objektes Masse des unbeweglichen Objektes

… Geschwindigkeit Kraft … Energieverluste Materialverluste

Informationsverluste … Zuverlässigkeit … Automatisierungsgrad

Produktivität

www.triz40.com



Widerspruchsmatrix



ARIZ-Schrittverfahren

1. Systemanalyse, Ideales Endresultat

Mängel und Schwächen des gegenwärtigen Systems, schädliche und nützliche Funktionen,

Definition des Idealen Endresultats, Formulieren der eigentlichen Aufgabe (nicht: das

Waschmittel ist zu verbessern, sondern: die Wäsche muss sauber werden)

2. Formulieren der zu lösenden Widersprüche

Technisch-Technologisch : „...muss verändert werden, darf aber nicht verändert werden“.

Physikalisch: „ ... muss sein, darf aber nicht sein“ bzw. „hat so und zugleich anders zu sein“.

(Anmerkung: Diese Widersprüche sind bei herkömmlicher Arbeitsweise unlösbar).

3. Anwenden der Lösungsstrategien

Auf hohem (sinngemäß: erfinderischem) Denkniveau lassen sich diese Widersprüche lösen.

Zur Verfügung stehen die folgenden Strategien: Standards, Lösungsprinzipien, Separations-

prinzipien, Physikalische Effekte, Leitlinien der technischen Evolution, Stoff-Feld-Regeln.

Diese Instrumente führen zu Lösungen aus anderen Gebieten, deren „Übersetzung“ und

Anpassung auf das eigene Problem den eigentlichen kreativen Schritt darstellt.



Grundregeln

Innerhalb TRIZ kann sowohl die sequenzielle Vorgehensweise

(Verknüpfung der TRIZ-Tools über den ARIZ) als auch die punktuelle

Arbeitsweise (Verwendung einzelner Tools) praktiziert werden.

Unerlässlich sind jedoch die Grundelemente (Ideales Endresultat,

Widerspruch, der mich bei konventionellem Vorgehen am Erreichen

des Ziels hindert, eine oder mehrere Lösungsstrategien)



Separationsprinzipien

besonders wichtige TRIZ-Instrumente zum Lösen der Widersprüche

beziehen sich auf widerspruchsorientierte Aspekte von Objekten,

Funktionen und Eigenschaften

Objekte Das Fahrwerk des Flugzeugs ist beim

Starten und Landen absolut unerläss-

lich, ansonsten aber nur nachteilig.

Funktionen Mikrochips müssen fest verlötet sein,

dürfen beim Verlöten jedoch nicht

erhitzt werden.

Eigenschaften Eine Leiter sollte in Funktion

möglichst lang und für den Transport

möglichst kurz sein.



1 Separation im Raum

Die widersprüchlichen Objekte, Funktionen und Eigenschaften sind

räumlich so voneinander zu trennen, dass die gewünschte nützliche

Wirkung nur in einem bestimmten räumlichen Bereich eintritt und

der Rest des Systems nicht betroffen ist.



2 Separation in der Zeit

Die widersprüchlichen Objekte, Funktionen und Eigenschaften sind

zeitlich so voneinander zu trennen, dass die gewünschte Aktivität

nur zu einer bestimmten Zeit ausgeführt wird.

Die Funktionen des Systems sind zeitlich so zu unterteilen, dass die

einander widersprechenden Bedingungen nicht mehr miteinander

kollidieren können.



3 Separation durch Zustandswechsel

Die Trennung der einander widersprechenden Anforderungen

erfolgt hierbei durch Modifikation der Bedingungen, unter denen

zeitgleich der gewünschte Prozess neben einem überflüssigen oder

gar schädlichen Prozess abläuft. Das betrachtete System ist zum

Zwecke der Eliminataion der Schwierigkeiten in einen anderen

Zustand (fest, flüssig, gasförmig) zu überführen (gewöhnliche

Phasenumwandlungen). Auch bestimmte Zwischenzustände sind

manchmal besonders interessant, wie z. B.: weich, elastisch,

zähflüssig, thixotrop.



4 Separation innerhalb eines Objektes

Untersysteme üben die zum Gesamtsystem in Widerspruch

stehende Funktion aus, ohne die Funktionsanforderungen an das

Gesamtsystem zu beeinträchtigen. Sub-Systeme sollten in der Lage

sein, Funktionen auszuüben, die für das Gesamtsystem erforderlich

sind, vom Gesamtsystem aber ohne die Hilfe der Subsysteme nicht

ausgeführt werden können.



Lebenslinien technischer Systeme

a) Lebenskurve des technischen Systems

b) Zahl der für dieses technische System

angemeldeten bzw. erteilten

Erfindungen.

c) Änderung des Niveaus der das System

betreffenden Erfindungen.

d) Mittlere Effizienz, Ökonomie des

Verfahrens bzw. Systems bzw. Produkts



Entwicklungsgesetze der Technik I

Gesetz der Vollständigkeit der Teile eines Systems.

Gesetz der energetischen Leitfähigkeit eines Systems.

Ein komplettes technisches System ist nur dann lebensfähig, wenn seine Hauptteile

nicht nur sämtlich vorhanden, sondern auch minimal funktionsfähig sind.

Zu den notwendigen Bedingungen der Lebensfähigkeit eines technischen Systems

gehört der funktionierende Energiefluss durch alle Teile des Systems.



Entwicklungsgesetze der Technik II

Gesetz der Abstimmung der Rhythmik aller Teile eines Systems.

Gesetz der allmählichen Annäherung an den Idealzustand.

Zu den notwendigen Bedingungen der Lebensfähigkeit eines technischen Systems

gehört die Abstimmung z. B. der Schwingungsfrequenz, der Periodizität, des

Taktverhaltens aller Teile des Systems.

Die Entwicklung aller Systeme verläuft, wenn auch oft genug über langwierige

Umwege, letztlich in Richtung auf die Erhöhung des Idealitätsgrades. (Das System

macht sich selbst überflüssig, wobei seine Funktion störungsfrei ausgeführt wird.)



Entwicklungsgesetze der Technik III

Gesetz der Ungleichmäßigkeit der Entwicklung der Teile eines

Systems.

Gesetz des Übergangs in ein Obersystem.

Je komplizierter ein System ist, desto ungleichmäßiger verläuft die Entwicklung seiner

Teile. Dieses Gesetz ist letztlich die Grundlage des Heranreifens Technisch-Ökonomi-

scher Widersprüche und damit auch von Erfindungsaufgaben.

Ist ein System in seinen Entwicklungsmöglichkeiten erschöpft, so wird es als

Teilsystem in ein Obersystem aufgenommen.



Entwicklungsgesetze der Technik IV

Gesetz des Übergangs von der Makro- zur Mikroebene.

Gesetz der Erhöhung des Anteils von Stoff-Feld-Systemen.

Die Entwicklung der Funktionalelemente alter Systeme erfolgt zunächst auf der

Makroebene. Die technische Entwicklungstendenz verläuft insgesamt jedoch so, dass

bevorzugt der Übergang von der Makro- zur Mikroebene erfolgt.

Die Entwicklung moderner Systeme verläuft in Richtung auf die Erhöhung des Anteils

und der Bedeutung von Stoff-Feld-Wechselwirkungen.



Anwendungsbeispiel

TRIZ-Denken im Schnellverfahren

Problem: Rutschen von Autos auf plötzlich

spiegelglatter Fahrbahn.

Zobel (2006), S. 239 - 241



Synergie TRIZ – CAQ - Versuchsplanung

Innovationszyklen werden ohne Qualitätseinbußen verkürzt durch organisatorische

Maßnahmen (Simultaneous Engineering) und durch Verknüpfung von QFD, TRIZ und

Versuchsplanung. Im Zusammenspiel ergänzen sich die Stärken der Verfahren bei

gleichzeitiger Vermeidung ihrer Schwächen.

QFD übersetzt die Kundenanfor-

derungen in die Sprache der Ent-

wickler. Probleme werden nach

der Wichtigkeit bewertet. Wider-

sprüche werden systematisch

aufgezeigt.

TRIZ bietet den methodischen

Rahmen zur Lösung der Wider-

sprüche, zur Ideenfindung und

der Bereitstellung einer Vielzahl

abstrakter Lösungen.



TRIZ-Qualifizierungen

Das Erwerben der TRIZ-Kenntnisse und

Erfahrungen ist keineswegs die Sache

weniger Stunden. Die Abbildung stellt den

empfohlenen Aufbau einer TRIZ-Wissens-

pyramide im Unternehmen dar. Die

unteren Ebenen sollten eine maximale

Verbreitung in allen Unternehmens-

ebenen finden.

Anwendung spezieller TRIZ-

Werkzeuge ist dagegen die

Aufgabe von internen

Methodenspezialisten.



TRIZ-Software

Der Widerspruch „starke TRIZ-Werkzeuge sind aufwändiger in der Lehre

und ihrer Anwendung“ läßt sich in TRIZ-Manier durch den Einsatz

moderner Computerprogramme lösen.

Obwohl es immer noch keine Erfindung auf Knopfdruck gibt, kann die

TRIZ Software den Innovationsvorgang erheblich beschleunigen und die

Qualität der Lösungsansätze erheblich steigern.

Sie verlangt von einem Anwender wenigstens minimale TRIZ- Kenntnisse

und hilft ihm mit verschiedenen TRIZ-Werkzeugen und Beispielen sein

Problem zu analysieren und zu lösen.

www.trisolver.de

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