TRIZ-basierte Technologiefrüherkennung

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1 TRIZ-basierte Technologiefrüherkennung Von der Fakultät für Maschinenwesen der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Ingenieurwissenschaften genehmigte Dissertation vorgelegt von Diplom-Ingenieur Markus Grawatsch aus Bergisch Gladbach Berichter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. Günther Schuh Univ.-Prof. em. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. Dr. h.c. mult. Walter Eversheim Tag der mündlichen Prüfung: 16. August 2005

2 B) Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Ausgangssituation und Problemstellung 1.2 Zielsetzung, Lösungsansatz und Eingrenzung 1.3 Wissenschaftstheoretische Charakterisierung der Arbeit 1.4 Vorgehensv^eise und Aufbau der Arbeit 2 Grundlagen und Kennzeichnung der derzeitigen Situation 2.1 Grundlegende Begriffe und Zusammenhänge Objektbezogene Abgrenzung Technologie Potenzial von (Produkt-) Technologien Bezugsrahmen der Forschungsarbeit Prozessbezogene Abgrenzung Technologiemanagement Technologiefrüherkennung Einordnung der Technologiefrüherkennung Subjektbezogene Abgrenzung 2.2 Analyse und kritische Würdigung relevanter Ansätze Extrapolierende Früherkennungsmethoden Das S-Kurven-Konzept und das Lebenszyklusmodell Trendextrapolation und Trendanalyse Normative Früherkennungsmethoden Szenariotechnik Delphi-Methode Relevanzbaum-Methode und Trend-Auswirkungs-Analyse Integrierende Früherkennungskonzepte Technology-Roadmapping Portfolio-Analyse Seite II

3 Technologiefrühaufklärung nach PEIFFER Frühaufklärung nach KLOPP und HARTMANN Frühaufklärung nach KRYSTEK und MÜLLER-STEWENS Analyse adaptierbarer Ansätze Systemtechnik Morphologie TRIZ - die Theorie des erfinderischen Problemlösens Forschungsbedarf und Lösungshypothese 37 3 Konzeption der Methodik Systemtechnische Analyse des Untersuchungsbereichs Voraussetzung für die Methodikanwendung Zielsystem der Methodik Inhaltliche Anforderungen an die Methodik Formale Anforderungen an die Methodik Modellsystem der Methodik Grundlagen der Modelltheorie Modellierung der Aufbaustruktur Modellierung der Ablaufstruktur Das Vorgehensmodell des Systems Engineering Das Grobkonzept der Ablaufstruktur Prozessschritt Informationsbedarf bestimmen" Prozessschritt Technologien recherchieren" Prozessschritt Entwicklungen antizipieren" Prozessschritt Erkenntnisse kommunizieren" Auswahl der Modellierungsmethode Zwischenfazit: Grobkonzept der Methodik 63 l Detaillierung der Methodik Informationsbedarf bestimmen Systemtechnische Strukturierung des Suchbereichs 65 Seite III

4 4.1.2 Funktionale Systembeschreibung Morphologischer Ansatz zur Definition des Suchraums Das Modell des Suchbereichs Technologien recherchieren Rechercheobjekte Lebenszyklusmodell Indikatoren des Lebenszyklusmodells Informationsquellen Recherchestrategien Entwicklungen antizipieren Modell der Leistungsgrenze Definition der technologischen Leistungsfähigkeit Das Modell der technologischen Leistungsfähigkeit Berechnungsvorschriften für die Leistungsgrenze Bestimmung des S-Kurven-Verlaufs Evolutionsmodell Anforderungen zur Auswahl von Evolutionsprinzipien Sammlung von Evolutionsprinzipien Auswahl von Evolutionsprinzipien Vorgehensmodell zur Erarbeitung von Entwicklungsmöglichkeiten Potenzialmodell Bewertungsdimensionen für das Potenzial von Technologien Transformation der S-Kurven-Darstellung in die Portfolio-Darstellung Zwischenfazit: Detaillierung der Methodik 11 5 Fallbeispiel Methodenbeispiele der TRIZ-basierten Technologiefrüherkennung Das Potenzial der Schraubenvakuumpumpe Das Potenzial der Brennstoffzelle als portable Energiequelle Suchbereich 12 Seite IV

5 5.1.4 Lebenszyklus Technologische Leistungsfähigkeit Entwicklungsmöglichkeiten Technologische Leistungsgrenze Technologisches Potenzial Fazit aus den Methodenbeispielen Zusammenfassung 136 Seite V