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TRIZ - Theorie des erfinderischen Problemlösens
imagination
observation
sense
execution
ingenieuridee
prototypen
dienstleistungenvon der bis zumvirtuellen
c4pi - Center for Product-InnovationWelleröder Str. 5134253 Lohfelden
TRIZTheory of Inventive Problem Solving
DGQ RegionalkreisKarlsruhe
2. Februar 2009
Dipl.-Ing. Horst Nähler
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c4pi – Ingenieur-Dienstleistungen für die Produktentwicklung
c4pi - Center for Product-InnovationLohfelden/Kassel • www.c4pi.de
Anwendung von TRIZModerationWorkshopsProjektbegleitungProduktverbesserungProduktentwicklungTRIZ-TrainingMA TRIZ Certified
Innovationsmethodik
Finite Elemente Methode FEMFestigkeits-/StrukturoptimierungCrash-Simulation, UmformungKinematiksimulationTemperaturberechnungSchwingungs-/ModalanalyseDynamic-Response-AnalyseStrömungsberechnung (CFD)
VirtuelleProduktentwicklung
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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!
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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
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Kunde, Ideen, Innovation
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Kano-Modell: Forderungen, Wünsche & mehr
Kunden-begeisterung
Zufriedene Kunden
Unzufriedene Kunden
Erwartete Basislösungen (“unausgesprochen”)
Erwartungen erfüllt
Erwartungen nicht erfüllt
Lösungen (“nicht erwartet”)
Leistungsforderungen, normale, „a
usgesprochene”
Quelle: G. Streckfuss, IQM
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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: www.koenig-kunde.de
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Präventiver Methodeneinsatz
Phasen im Produktlebenslauf (nach Jahn)
Entwicklung Ablauf-planung Fertigung EinsatzPrüfungDefinition
Fehlerentstehung 70%
Fehlerbehebung80%
Kosten pro Fehler
Fehlerverhütung Fehlerentdeckung
Produktentwicklung
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Präventiver Methodeneinsatz
Entwicklung Ablauf-planung Fertigung EinsatzPrüfungDefinition
Innovationen beginnen hier!
SpezialisierungAnalyse Abstraktion Ideenfindung Bewertung
Hilfsmittel:
z.B. Kreativitätstechniken, QFD, Projektmanagement+ TRIZ
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Was ist TRIZ?
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TRIZ Problemlösungs-Methodik
TRIZ ist das russische Akronym für
nach Genrich Saulowitsch Altschuller.
„Theorie des erfinderischenProblemlösens“
Teoriya Resheniya Izobretatel‘skikh Zadatch
engl.: TIPS = Theory of Inventive Problem Solving
Adaptionen und Weiterentwicklungen:I-TRIZ, CROST, WOIS, SIT, U-SIT, PI-Konzept...
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Die Wurzeln von TRIZ
Erfassung von ca. 200.000 Patenten (Urheberscheinen)Auswahl von 40.000 hoch innovativen PatentenGenaue Analyse der 40.000 Patente
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Kernaussagen von TRIZ
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.
Erst das Überwinden von Widersprüchen macht innovative Entwicklungen möglich.
D.h.: Ein Kompromiss ist keine innovative Lösung,sondern bestenfalls eine Optimierung.
Die Evolution technischer Systemefolgt bestimmten Mustern.
D.h.: Es existiert eine „Stimme des Produktes“.Technische Systeme entwickeln sich (in Grenzen) vorhersehbar.
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Evolution technischer Systeme
Zeit
Per
form
ance
/ E
igen
scha
ft (z
.B. M
obilit
ät)
StarreFolientastatur
„normale“Tastatur
Flexible, zusammenrollbareTastatur
Virtuelle (projizierte)
Tastatur
Klappbare Tastatur(gelenkig)
Sprachsteuerung?Gedanken lesen?Gesten erkennen?
Felder
Starr
Gelenkig
Elastisch
Sich wiederholende Gesetzmäßigkeiten,
„Voice of the Product“
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Überwinden von Widersprüchen
Zeit
Leis
tung
s-Pa
ram
eter
Ges
chw
indi
gkei
t
Technologiesprung:Schneller fahrenundgeringerer Verbrauch
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Allgemeine Lösungsverfahren & Prinzipien
Computerviren„Trojaner“
Teleskopantenne
Überraschungsei
Planetengetriebe Bauschutt-Rutsche
Verschachteln,Dinge ineinander platzieren:Prinzip der „Steckpuppe“!
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Allgemeine Grundprinzipien
Innovatives Grundprinzip:Übergang zu höheren Dimensionen (1D – 2D – 3D)
TRIZ-Lösung Rolls Royce:Lärmminderung durchgezackte Düsenkontur
Tagung: Systematic Innovation using TRIZ, Vortrag von Rolls-Royce, Quelle: Siemens AG
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TRIZ-Ansatz: Probleme „modellieren“
Konkrete Aufgabemit erfinderischem
Anspruch!
„Modellierung“ derAufgabe!
Einsatz von bekannten Lösungsverfahren für
die Problem-“Modelle“!
Kreative Eigenleistung, Entwickeln von
eigenen, konkreten Lösungen!
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IdealitätRessourcenRaum / Zeit
SystemansatzWiderspruch
Algorithmus zur Lösung von Erfindungsaufgaben (ARIZ)
mehrere individuelle Vorgehensweisen
Stoff-Feld Analyse Innovationscheckliste
Problemformulierung Evolutionsprinzipien
Widerspruchsmatrix Separationsprinzipien
76 Standardlösungen Effektdatenbank
Werkzeuge
Methode
Philosophie
TRIZ-Methodologie
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Grundwerkzeuge von TRIZÜberwindung von Widersprüchen
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Ein Problem ist gekennzeichnet durch die Verbesserung eines Parameters und die daraus resultierende Verschlechterung
eines anderen Parameters.
Technischer Widerspruch
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Technischer Widerspruch
Schlechter
Besser
BesserBesser
TRIZ
Eigenschaft A Eigenschaft B
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Widersprüchen lösen!
Ein Schiff soll schneller fahren, ohne jedoch den Verbrauch zu verschlechtern!
Lösung durch z.B. Hydrofoil-Schiffe
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1. 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 Ziel?
Was ist das Hindernis?
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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!
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2. 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
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39 technische Parameter
Kraft
Form
1. Gewicht eines bewegten Objektes2. Gewicht eines stationären Objektes3. Länge eines bewegten Objektes4. Länge eines stationären Objektes5. Fläche eines bewegten Objektes6. Fläche eines stationären Objektes7. Volumen eines bewegten Objektes8. Volumen eines stationären Objektes9. Geschwindigkeit
10.11. Druck und Spannung12.13. Stabilität eines Objektes14. Festigkeit15. Haltbarkeit eines bewegten
Objektes16. Haltbarkeit eines stationären
Objektes17. Temperatur18. Helligkeit19. Energieverbrauch eines bewegten
Objektes20. Energieverbrauch eines stationären
Objektes
21. Leistung22. Energieverschwendung23. Materialverschwendung24. Informationsverlust25. Zeitverschwendung26. Materialmenge27. Lebensdauer/Zuverlässigkeit/Sicherheit28. Meßgenauigkeit29. Fertigungsgenauigkeit30. Äußere negative Einflüsse auf
Objekte31. Negative Nebeneffekte des
Objektes32. Fertigungsfreundlichkeit33. Benutzungsfreundlichkeit34. Reparaturfreundlichkeit35. Anpassungsfähigkeit36. Komplexität in der Struktur37. Komplexität in der Kontrolle oder
Messung38. Automatisierungsgrad39. Produktivität
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3. Schritt: Die Widerspruchsmatrix
Para
met
er, d
er v
erbe
sser
t wer
den
soll
Parameter, der sich nicht verschlechtern soll
Lösungsprinzipien, die in der Vergangenheit auf innovative
Weise den Widerspruch gelöst haben.
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1. Zerlegung/Segmentierung2. Abtrennung3. Örtliche Qualität4. Asymmetrie5. Vereinen/koppeln6. Universalität7. Verschachtelung/Steckpuppe8. Gegenmasse/Gegengewicht9. Vorgezogene Gegenwirkung
10. Vorgezogene Wirkung11. Vorbeugungsmaßnahme/unterge-
legten Kissens12. Äquipotential13. Funktionsumkehr14. Krümmung/Kugelähnlichkeit15. Dynamisierung16. Partielle oder überschüssige
Wirkung17. Höhere Dimension18. Mechanische Schwingungen19. Periodische Wirkung20. Kontinuität der Prozesse
21. Überpringen/Durcheilens22. Schädliches in Nützliches wandeln23. Rückkopplung24. Vermittler25. Selbstversorgung/Selbstbedienung26. Kopieren27. Billige Kurzlebigkeit28. Mechanik ersetzen29. Pneumatik und Hydraulik30. Flexible Hüllen und Filme31. Poröse Materialien32. Farbveränderung33. Homogenität34. Beseitigung und Regeneration35. Eigenschaftsänderung/Aggregat-
zustand36. Phasenübergang37. Wärmeausdehnung38. Starkes Oxidationsmittel39. Inertes Medium40. Verbundmaterial/Stoffzusammen-
setzung
40 innovative Grundprinzipien (IGP)
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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!
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TRIZ Vorgehensweise
„Mein“ Problem
Bekanntes ProblemBekannte Lösung
„Meine“ Lösung
TRIZ
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Weitere Beispiele
Whitestrips(Procter & Gamble)
Entwicklung CC-8800 TWIN(Terex Cranes)
Swiffer(Procter & Gamble)
Mars Bite-Size Candy-Pouch(Mars Snack Food-Europe)
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Rahmenplan für die TRIZ-Werkzeuge
SpezialisierungAnalyse Abstraktion Ideenfindung Bewertung
Evolutions-Gesetze
Stoff-Feld-Modellierung
EffekteInnovations-Checkliste
Ressourcen
Funktions-Modellierung
Objekt-Modellierung
Operator MZK
76 Standard-Lösungen
Physikalische Widersprüche
Technische Widersprüche
Idealität
Zwerge
40 Grundprinzipien
4 Separations-prinzipien
Evolutions-Gesetze
S-Kurve
Effekte
Idealität
Evolutions-Gesetze
Funktions-Modellierung
Objekt-Modellierung
System
(Trimming)
Trimming
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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
Ideenfindung bei schwierigen Problemen
1. Trial & Error
Problem, Aufgabe
?
??
?
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??
2. z.B. Brainstorming
Problem, Aufgabe
?
?
?
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3. TRIZ
„Ideale Lösung“
Problem, Aufgabe
!
TRIZ
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Informationsquellen
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Weitere Informationen zu TRIZ
www.triz-online.deKostenloses Informationsportal zu TRIZInfos zur Geschichte, TRIZ-Werkzeugen, Software etc.Newsletter „Innovatives Prinzip der Woche“
www.triz-online-magazin.deKostenloses online-MagazinAktuelle Artikel zu TRIZ, Innovation und Kreativität
www.triz-campus.deVerein für hochqualitative und standardisierteTRIZ-Ausbildung nach internationalen StandardsNetzwerk-Bildung, Erfahrungsaustausch, Hilfestellung und Beratung bei der Anwendung von TRIZ
www.triz-journal.comEnglischsprachiges monatliches online-Magazin
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Veranstaltungen
27.-28. April 2009 TRIZ BasistrainingEschborn
17.-19. Juni 2009 6. Europäischer TRIZ-KongressLuzern
November 2009 Konferenz derEuropean TRIZ AssociationTimisoara, Rumänien
Q2 – 2009 TRIZ EinführungRaum Karlsruhe
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Forschungsprojekte
Project ESILEuropean Sustainable Innovation License
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Success-Stories: TRIZ hat...
...die Anzahl an Erfindungen bei Rolls Royce verdoppelt.
...dem Unternehmen United Utilities 5 Millionen britischePfund eingespart.
...die Produktionskosten bei Samsung um 92 MillionenDollar reduziert.
...ein 20 Jahre altes Produktionsproblem bei PilkingtonGlass gelöst.
...Samsung Electronics 70 Millionen US-Dollar ROIeingebracht.
...Samsung Electronics auf den 6. Platz der US-Patent-Rangliste gebracht.
Quelle: InsightCentre, Samsung Electronics, TRIZ-Future Conference 2005
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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.“