TRIZ Theory of Inventive Problem Solving

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1 imagination observation TRIZ Theory of Inventive Problem Solving DGQ Regionalkreis Karlsruhe 2. Februar 2009 sense Dipl.-Ing. Horst Nähler execution c4pi - Center for Product-Innovation Welleröder Str Lohfelden ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen c4pi Ingenieur-Dienstleistungen für die Produktentwicklung c4pi - Center for Product-Innovation Lohfelden/Kassel Innovationsmethodik Anwendung von TRIZ Moderation Workshops Projektbegleitung Produktverbesserung Produktentwicklung TRIZ-Training MA TRIZ Certified Virtuelle Produktentwicklung Finite Elemente Methode FEM Festigkeits-/Strukturoptimierung Crash-Simulation, Umformung Kinematiksimulation Temperaturberechnung Schwingungs-/Modalanalyse Dynamic-Response-Analyse Strömungsberechnung (CFD) c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 2

2 c4pi beantwortet Fragen: Hält unser neues Bauteil den Kräften stand Wie verhält sich das Teil bei hoher Temperatur Wie und wo können wir Material einsparen Was passiert, wenn... Virtuelle Produktentwicklung spart Zeit & Geld! c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 3 c4pi beantwortet Fragen: Wie kommen wir schneller zu erfolgreichen Ideen Welche Werkzeuge helfen uns, schwierige Probleme innovativ zu lösen Die einzige revolutionäre Kraft, ist die Kraft der menschlichen Kreativität! J. Beuys c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 4

3 Kunde, Ideen, Innovation c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 5 Kano-Modell: Forderungen, Wünsche & mehr Kundenbegeisterung Erwartungen nicht erfüllt Lösungen ( nicht erwartet ) Erwartete Basislösungen ( unausgesprochen ) Leistungsforderungen, normale, ausgesprochene Zufriedene Kunden Erwartungen erfüllt Unzufriedene Kunden Quelle: G. Streckfuss, IQM c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 6

4 Dem Kunden geben, was er will Frei nach Henry Ford: Hätte ich meine Kunden gefragt, was sie wollen, hätten die gesagt, sie wollen schnellere Pferde." Voice of the Customer Voice of the Product Abb: c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 7 Präventiver Methodeneinsatz Kosten pro Fehler Produktentwicklung Fehlerentstehung 70% Fehlerbehebung 80% Definition Entwicklung Ablaufplanung Fertigung Prüfung Einsatz Phasen im Produktlebenslauf (nach Jahn) Fehlerverhütung Fehlerentdeckung c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 8

5 Präventiver Methodeneinsatz Innovationen beginnen hier! Definition Entwicklung Ablaufplanung Fertigung Prüfung Einsatz Analyse Abstraktion Ideenfindung Spezialisierung Bewertung Hilfsmittel: z.b. Kreativitätstechniken, QFD, Projektmanagement + TRIZ c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 9 Was ist TRIZ c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 10

6 TRIZ Problemlösungs-Methodik TRIZ ist das russische Akronym für Theorie des erfinderischen Problemlösens Teoriya Resheniya Izobretatel skikh Zadatch nach Genrich Saulowitsch Altschuller. engl.: TIPS = Theory of Inventive Problem Solving Adaptionen und Weiterentwicklungen: I-TRIZ, CROST, WOIS, SIT, U-SIT, PI-Konzept... c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 11 Die Wurzeln von TRIZ Erfassung von ca Patenten (Urheberscheinen) Auswahl von hoch innovativen Patenten Genaue Analyse der Patente c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 12

7 Kernaussagen von TRIZ Die Evolution technischer Systeme folgt bestimmten Mustern. D.h.: Es existiert eine Stimme des Produktes. Technische Systeme entwickeln sich (in Grenzen) vorhersehbar. Erst das Überwinden von Widersprüchen macht innovative Entwicklungen möglich. D.h.: Ein Kompromiss ist keine innovative Lösung, sondern bestenfalls eine Optimierung. Einer großen Anzahl von Erfindungen liegt eine vergleichsweise kleine Anzahl von Lösungsprinzipien zugrunde. D.h.: Irgendjemand hatte schon mal ein ähnliches Problem, und er hat es intelligent und innovativ gelöst. c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 13 Evolution technischer Systeme Performance / Eigenschaft (z.b. Mobilität) Klappbare Tastatur (gelenkig) normale Tastatur Flexible, zusammenrollbare Tastatur Gelenkig Virtuelle (projizierte) Tastatur Elastisch Felder Sprachsteuerung Gedanken lesen Gesten erkennen Starre Folientastatur Starr Sich wiederholende Gesetzmäßigkeiten, Voice of the Product Zeit c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 14

8 Überwinden von Widersprüchen Leistungs-Parameter Geschwindigkeit Technologiesprung: Schneller fahren und geringerer Verbrauch Zeit c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 15 Allgemeine Lösungsverfahren & Prinzipien Planetengetriebe Bauschutt-Rutsche Überraschungsei Teleskopantenne Verschachteln, Dinge ineinander platzieren: Prinzip der Steckpuppe! Computerviren Trojaner c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 16

9 Allgemeine Grundprinzipien Innovatives Grundprinzip: Übergang zu höheren Dimensionen (1D 2D 3D) TRIZ-Lösung Rolls Royce: Lärmminderung durch gezackte Düsenkontur Tagung: Systematic Innovation using TRIZ, Vortrag von Rolls-Royce, Quelle: Siemens AG c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 17 TRIZ-Ansatz: Probleme modellieren Modellierung der Aufgabe! Einsatz von bekannten Lösungsverfahren für die Problem- Modelle! Konkrete Aufgabe mit erfinderischem Anspruch! Kreative Eigenleistung, Entwickeln von eigenen, konkreten Lösungen! c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 18

10 TRIZ-Methodologie Idealität Ressourcen Raum / Zeit Systemansatz Widerspruch Philosophie Algorithmus zur Lösung von Erfindungsaufgaben (ARIZ) mehrere individuelle Vorgehensweisen Methode Stoff-Feld Analyse Problemformulierung Widerspruchsmatrix Innovationscheckliste Evolutionsprinzipien Separationsprinzipien Werkzeuge 76 Standardlösungen Effektdatenbank c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 19 Grundwerkzeuge von TRIZ Überwindung von Widersprüchen c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 20

11 Technischer Widerspruch Ein Problem ist gekennzeichnet durch die Verbesserung eines Parameters und die daraus resultierende Verschlechterung eines anderen Parameters. c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 21 Technischer Widerspruch Besser Schlechter Eigenschaft A Besser Eigenschaft B Besser TRIZ c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 22

12 Widersprüchen lösen! Ein Schiff soll schneller fahren, ohne jedoch den Verbrauch zu verschlechtern! Lösung durch z.b. Hydrofoil-Schiffe c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen Schritt Beschreiben Sie den konkreten Widerspruch: Was ist das Ziel, was wollen Sie verbessern Was steht dem Ziel im Weg Was wird schlechter Was ist das Hindernis Was ist das Ziel c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 24

13 Direkte Abhängigkeit Um einen Widerspruch zu definieren, muss man sich fragen: Was steht einer Verbesserung im Weg z.b. Ich möchte ein Schiff schneller machen, aber......dadurch verbraucht es mehr!...sind bei Unfällen die Insassen mehr gefährdet!...die Umwelt wird stärker belastet!... Die widersprüchlichen Eigenschaften sind direkt voneinander abhängig! c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen Schritt Welche technischen Parameter beschreiben die widersprüchlichen Forderungen am besten z.b. Schiff soll schneller werden heisst: zu verbessern ist Parameter 9, Geschwindigkeit Parameter A Parameter B c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 26

14 39 technische Parameter 1. Gewicht eines bewegten Objektes 2. Gewicht eines stationären Objektes 3. Länge eines bewegten Objektes 4. Länge eines stationären Objektes 5. Fläche eines bewegten Objektes 6. Fläche eines stationären Objektes 7. Volumen eines bewegten Objektes 8. Volumen eines stationären Objektes 9. Geschwindigkeit 10. Kraft 11. Druck und Spannung 12. Form 13. Stabilität eines Objektes 14. Festigkeit 15. Haltbarkeit eines bewegten Objektes 16. Haltbarkeit eines stationären Objektes 17. Temperatur 18. Helligkeit 19. Energieverbrauch eines bewegten Objektes 20. Energieverbrauch eines stationären Objektes 21. Leistung 22. Energieverschwendung 23. Materialverschwendung 24. Informationsverlust 25. Zeitverschwendung 26. Materialmenge 27. Lebensdauer/Zuverlässigkeit/Sicherheit 28. Meßgenauigkeit 29. Fertigungsgenauigkeit 30. Äußere negative Einflüsse auf Objekte 31. Negative Nebeneffekte des Objektes 32. Fertigungsfreundlichkeit 33. Benutzungsfreundlichkeit 34. Reparaturfreundlichkeit 35. Anpassungsfähigkeit 36. Komplexität in der Struktur 37. Komplexität in der Kontrolle oder Messung 38. Automatisierungsgrad 39. Produktivität c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen Schritt: Die Widerspruchsmatrix Parameter, der sich nicht verschlechtern soll Parameter, der verbessert werden soll Lösungsprinzipien, die in der Vergangenheit auf innovative Weise den Widerspruch gelöst haben. c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 28

15 40 innovative Grundprinzipien (IGP) 1. Zerlegung/Segmentierung 2. Abtrennung 3. Örtliche Qualität 4. Asymmetrie 5. Vereinen/koppeln 6. Universalität 7. Verschachtelung/Steckpuppe 8. Gegenmasse/Gegengewicht 9. Vorgezogene Gegenwirkung 10. Vorgezogene Wirkung 11. Vorbeugungsmaßnahme/untergelegten Kissens 12. Äquipotential 13. Funktionsumkehr 14. Krümmung/Kugelähnlichkeit 15. Dynamisierung 16. Partielle oder überschüssige Wirkung 17. Höhere Dimension 18. Mechanische Schwingungen 19. Periodische Wirkung 20. Kontinuität der Prozesse 21. Überpringen/Durcheilens 22. Schädliches in Nützliches wandeln 23. Rückkopplung 24. Vermittler 25. Selbstversorgung/Selbstbedienung 26. Kopieren 27. Billige Kurzlebigkeit 28. Mechanik ersetzen 29. Pneumatik und Hydraulik 30. Flexible Hüllen und Filme 31. Poröse Materialien 32. Farbveränderung 33. Homogenität 34. Beseitigung und Regeneration 35. Eigenschaftsänderung/Aggregatzustand 36. Phasenübergang 37. Wärmeausdehnung 38. Starkes Oxidationsmittel 39. Inertes Medium 40. Verbundmaterial/Stoffzusammensetzung c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 29 Vierter Schritt Ideen generieren nach Brainstorming-Regeln! Von Prinzipien inspirieren lassen! Quantität, geleitet durch Prinzipien! Idee auf Kärtchen schreiben und sammeln! Von Ideen anderer inspirieren lassen! Ideen anderer weiterentwickeln! Wichtig: KEINE (interne oder externe) Zensur! KEINE Bewertung! KEINE Diskussion! c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 30

16 TRIZ Vorgehensweise Bekanntes Problem TRIZ Bekannte Lösung Mein Problem Meine Lösung c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 31 Weitere Beispiele Whitestrips (Procter & Gamble) Entwicklung CC-8800 TWIN (Terex Cranes) Swiffer (Procter & Gamble) Mars Bite-Size Candy-Pouch (Mars Snack Food-Europe) c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 32

17 Rahmenplan für die TRIZ-Werkzeuge Analyse Abstraktion Ideenfindung Spezialisierung Bewertung Innovations- Checkliste Ressourcen Idealität (Trimming) Technische Widersprüche Physikalische Widersprüche Operator MZK 40 Grundprinzipien 4 Separationsprinzipien Effekte Idealität Evolutions- Gesetze Funktions- Modellierung Objekt- Modellierung Funktions- Modellierung Zwerge Evolutions- Gesetze Objekt- Modellierung System Effekte S-Kurve Evolutions- Gesetze Trimming Stoff-Feld- Modellierung 76 Standard- Lösungen c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 33 Ideenfindung bei schwierigen Problemen TRIZ Problem, Aufgabe Problem, Aufgabe! Problem, Aufgabe Ideale Lösung 1. Trial & Error 2. z.b. Brainstorming 3. TRIZ 1. Ideen überwiegend in Richtung des psychologischen Trägheitsvektors 2. Phantasie und unterschiedliches technisches Wissens lenken die Ideen in viele (beliebige) Richtungen 3. Zielgerichtete Ideen und Lenkung des Suchfeldes durch die externe Best-Practice Wissensbasis von TRIZ c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 34

18 Informationsquellen c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 35 Weitere Informationen zu TRIZ Kostenloses Informationsportal zu TRIZ Infos zur Geschichte, TRIZ-Werkzeugen, Software etc. Newsletter Innovatives Prinzip der Woche Kostenloses online-magazin Aktuelle Artikel zu TRIZ, Innovation und Kreativität Verein für hochqualitative und standardisierte TRIZ-Ausbildung nach internationalen Standards Netzwerk-Bildung, Erfahrungsaustausch, Hilfestellung und Beratung bei der Anwendung von TRIZ Englischsprachiges monatliches online-magazin c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 36

19 Veranstaltungen April Juni 2009 November 2009 Q TRIZ Basistraining Eschborn 6. Europäischer TRIZ-Kongress Luzern Konferenz der European TRIZ Association Timisoara, Rumänien TRIZ Einführung Raum Karlsruhe c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 37 Forschungsprojekte Project ESIL European Sustainable Innovation License c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 38

20 c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 39 Success-Stories: TRIZ hat......die Anzahl an Erfindungen bei Rolls Royce verdoppelt....dem Unternehmen United Utilities 5 Millionen britische Pfund eingespart....die Produktionskosten bei Samsung um 92 Millionen Dollar reduziert....ein 20 Jahre altes Produktionsproblem bei Pilkington Glass gelöst....samsung Electronics 70 Millionen US-Dollar ROI eingebracht....samsung Electronics auf den 6. Platz der US-Patent- Rangliste gebracht. Quelle: InsightCentre, Samsung Electronics, TRIZ-Future Conference 2005 c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 40

21 Zitat Altschuller Meine Intention ist es, zu zeigen, daß der Prozeß des Lösens technischer Probleme für jeden zugänglich, wichtig zu lernen und einfach faszinierend ist. c4pi Center for Product-Innovation ingenieurdienstleistungen von der idee bis zum virtuellen prototypen 41