Computer gestütztes Erfinden

Transkript

1 Computer gestütztes Erfinden -1-

2 Computer gestütztes Erfinden CAI Computer aided invention CAD Computer Aided Design CAP Computer Aided Planing CAM Computer Aided Manufacturing CAA Computer Aided Assembling CAQ Computer Aided Quality Assurance CAR Computer Aided Robotics CAT Computer Aided Testing CAE Computer Aided Engineering CAx.. -2-

3 Computer gestütztes Erfinden CAI: Computer aided invention + Erzeugung systematische Planung,, Umsetzung und Kontrolle von Ideen Innovationsmanagement -3-

4 Globale Randbedingungen fordern Innovationen 4 Die Produktlebensdauer verkürzt sich 4 Die Anforderungen an Funktionssicherheit, Qualität und Gebrauchseigenschaften steigen 4 Der Preisdruck steigt 4 Hochlohnland wettbewerbsfähige Herstellung wettbewerbsfähige Herstellung wettbewerbsfähiger Produkte -4-

5 Erfinden in der 4 0. Generation: Heureka 4 1. Generation: klassische Konstruktionssystematik 4 2. Generation: semantische Analyse 4 3. Generation: widerspruchsorientierte Innovationsstrategie (und andere) -5-

6 Erfinden der 0. Generation -6-

7 Erfinden in der 4 0. Generation: Heureka 4 1. Generation: klassische Konstruktionssystematik 4 2. Generation: semantische Analyse 4 3. Generation: widerspruchsorientierte Innovationsstrategie -7-

8 Erfinden der 1. Generation Gegeben: Korkenzieher Aufgabe: Konstruieren Sie einen Korkenzieher mit einer geringen Bedienkraft! -8-

9 Lösung im Abstrakten abstraktes Problem ax 2 + bx + c = 0 Transformation abstrakte Lösung ( ) b ± b ac 1 2 x1,2 = 4 2a Abstraktion Anwendung spezifisches Problem 3x 2 + 5x + 2 = 0 Trial & Error spezifische Lösung x1 = 2 / 3; x 2 = 1-9-

10 Abstrahieren durch Aufstellen der Funktionsstruktur 1. Gesamtfunktion analysieren Korken aus Flasche ziehen -10-

11 Abstrahieren durch Aufstellen der Funktionsstruktur 2. Aufstellen der Systemgrenze; Hauptfluß festlegen Korken+ Flasche (in der Flasche, mit der Flasche) Korken aus Flasche ziehen Korken Flasche Systemgrenze -11-

12 Abstrahieren durch Aufstellen der Funktionsstruktur 2. Hauptfunktion in Teilfunktionen zerlegen Korkenzieher mit Korken verbinden Kraft erzeugen Korken aus Flasche ziehen = Kraft in Korken leiten Kraft vervielfachen Reaktionskraft in Flasche leiten Korken vom Korkenzieher entfernen -12-

13 Funktionsstruktur des Korkenziehers Kraft Weg Kraft vervielfachen Korken Korken + Flasche Kraft in Korken leiten Reaktionskraft in Flasche leiten Flasche -13-

14 Lösungen für die Kraftvervielfachung -14-

15 Lösung 1: Keilprinzip -15-

16 Lösung 1: Keilprinzip -16-

17 Lösung 2: Schraube -17-

18 Lösung 2: Schraube -18-

19 Lösung 3: Doppelhebel -19-

20 Lösung 3: Doppelhebel -20-

21 Lösung 4: Einfachhebel

22 Lösung 4: Einfachhebel

23 Lösung 5: Doppelrad

24 Lösung 5: Doppelrad

25 Lösung 6: Flaschenzug

26 Lösung 6: Flaschenzug

27 Lösung 7: Hydraulisch (Pumpe) -27-

28 Lösung 7: Hydraulisch (Pumpe) -28-

29 Lösung im Abstrakten abstraktes Problem ax 2 + bx + c = 0 Transformation abstrakte Lösung ( ) b ± b ac 1 2 x1,2 = 4 2a Abstraktion Anwendung spezifisches Problem 3x 2 + 5x + 2 = 0 Trial & Error spezifische Lösung x1 = 2 / 3; x 2 = 1-29-

30 Lösung im Abstrakten abstraktes Problem: Kraft vervielfachen Abstraktion -30- Konstruktions- Katalog: -Lösung 1 -Lösung 2 -Lösung3 -. abstrakte Lösung Anwendung spezifisches Problem: Bedienkraft beim Korkenzieher reduzieren Trial & Error spezifische Lösung

31 Fazit: viele Lösungen mit Konstruktionskatalog -31-

32 Erfinden in der 4 0. Generation: Heureka 4 1. Generation: klassische Konstruktionssystematik 4 2. Generation: semantische Analyse 4 3. Generation: widerspruchsorientierte Innovationsstrategie -32-

33 Ist der Stand der Technik erfassbar? Quelle: Schweizer: Methoden- und wissensbasierte Innovation -33-

34 Nutzung des schnellen Entspannens eines hydrostatischen Überdrucks Außerdem: 4Patent: Schälen von Kastanien durch schnelles Entspannen eines hydrostatischen Überdrucks 4Patent: Schälen von Sonnenblumenkernen durch Überdruck 4Patent: Herstellung von Puderzucker durch Überdruckfraktionierung von Zuckerkristallen 4Patent: Reinigung von Staubfiltern durch Überdruckentspannung -34-

35 Semantikeinsatz bei Knowledge-Mining-Tools Entwicklung von Suchmaschinen (stark vereinfacht): Suchmaschinen Stichwortsuchmaschinen Semantikprogramme Dokumente Textstellen Inhalte -35-

36 SAO-Semantik Die SAO-Semantik sucht im Text nach Subjekt, Aktion, Objekt Strukturen und legt diese in Indexlisten ab. Textbeispiel: Die unter dem linken Maschinenfuß angebrachte Gummiplatte ist durch einen überstehenden Rand gegen Verschiebung gesichert und reduziert die Vibrationen, die besonders bei Volllast zur störenden Geräuschbildung führen könnte. Text SAO-Maschine 4Gummiplatte reduziert Vibrationen Indexliste 4Volllast führt zu Geräuschbildung 4Rand sichert gegen Verschiebung -36-

37 Auswertung der Indexliste (1) Gummiplatte 4reduziert 4Geräusche 4Vibrationen 4isoliert 4elektrische Spannung 4Wärmefluss 4dichtet 4Ventil 4speichert 4mechanische Arbeit diese Auswertung ist z.b. interessant für den Lieferanten einer Gummiplatte -37-

38 Auswertung der Indexliste (2) Vibrationen 4erzeugen 4übertragen 4reduzieren 8 Dämmplatte 8 Gummiplatte 8 Luftpolster 8 Feder 8 Phasenverschiebung 4stabilisieren 4nutzen diese Auswertung ist z.b. interessant für den Konstrukteur, der Vibrationen reduzieren möchte -38-

39 Lösung mit SAO-Semantik abstraktes Problem: beliebige Teilfunktion abstrakte Lösung: durch Recherche in Indexlisten gefundene Lösungsassoziation Abstraktion mit SAO-Maschine ausgewertet: 4 > 2,5 Mio. Patente 4 Fachliteraturdatenbanken 4 firmenspezifische Datenquellen 4 durch Synonyme erschlossene Quellen 4. Anwendung spezifisches Problem Trial & Error spezifische innovative Lösungen -39-

40 Erfinden in der 4 0. Generation: Heureka 4 1. Generation: klassische Konstruktionssystematik 4 2. Generation: semantische Analyse 4 3. Generation: widerspruchsorientierte Innovationsstrategie -40-

41 Altschuller Genrich Altschuller sich selbst gesetzte Lebensaufgabe: systematisches Erfinden perfektionieren geistiger Vater von TRIZ: (Theorie zum Lösen erfinderischer Probleme) -41-

42 Klassifizierung von Patenten nach Altschuller -42-

43 Vorderlader Verbesserungen führen zum Widerspruch Verbesserungen: Ladezeit verringern Lauf verkürzen Widerspruch Treffsicherheit erhöhen -43- Lauf verlängern

44 Analyse vieler tausend Patente führte auf 39 Widerspruchsmerkmale, -44-

45 die je nach Kombination mit 40 Lösungsprinzipien aufgelöst werden konnten -45-

46 Morphologische Widerspruchsmatrix 39 Widerspruchsmerkmale vielversprechende Lösungsprinzipien -46-

47 Lösung mit und von Widersprüchen abstraktes Problem: Widerspruch Morphologische Widerspruchsmatrix abstrakte Lösung: mit zugeordnetem Lösungsprinzip erarbeiten Analyse und Priorisierung von Widersprüchen Anwendung spezifisches Problem Trial & Error spezifische Lösungen -47-

48 Computergestütztes Erfinden in der 4 0. Generation: Heureka 4 1. Generation: klassische Konstruktionssystematik 4 2. Generation: semantische Analyse 4 3. Generation: widerspruchsorientierte Innovationsstrategie Ende,.., Fragen??? -48-