Seite 1© Fraunhofer IPT TRIZ-basierte Technologiefrüherkennung Ein guter Technologiemanager wird...

Seite 1© Fraunhofer IPT

TRIZ-basierte Technologiefrüherkennung

Ein guter Technologiemanagerwird nicht von neuen Technologien überrascht!

Dipl.-Ing. Markus GrawatschFraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Berlin, 4. November 2005


Was ist Technologiefrüherkennung?

Gegenstand der Technologiefrüherkennung ist die frühzeitige Potenzialbestimmung neuer Technologien sowie das Erkennen der Grenzen herkömmlicher technologischer Problemlösungen. [Quelle: Eversheim; Schuh: „Betriebshütte“]

Technologische Leistungsfähigkeit

Potenzial Tn (PTn)

Potenzial Tn+1

Technologie nTechnologie n+1

Ist-Leistung Tn

Zeit

Ist-Leistung Tn+1

Leistungsgrenze Tn+1

Leistungsgrenze TnDas Technologiepotenzialstellt die zukünftigeErfolgsaussichteiner Technologie dar.

Determinanten desTechnologiepotenzialssind insbesondere- die Weiterentwickelbarkeit der Technologie,- der Zeitbedarf bis zur nächsten Entwicklungsstufe,- der Anwendungsumfang sowie- der Diffusionsverlauf der Technologie.[Quelle: Gebler Lexikon Technologiemanagement]


Filter Formatieren

FokussierenFinden

Wie funktioniert Technologiefrüherkennung?

Informationsbedarf bestimmen

Informationen recherchieren

Informationen kommunizieren

Informationen bewerten

TECHNOLOGIEPLANUNG

auf Informationen reagieren und sie nutzen

Technologiepotenziale

TRENDS &DISKONTINUITÄTEN

identifizieren undprognostizieren

Chancen &

Risiken

Wie kann das Technologiepotenzial abgeschätzt werden,

um daraus Chancen und Risiken für ein

Unternehmen abzuleiten?

Alternativtechnologien finden

Entwicklungen antizipieren

Entwicklungsgrenzen bestimmen

Informationen systematisch auswerten

Quellen: Klopp; Hartmann: “Das Fledermaus-Prinzip”Lang; Tschirky: “Technology Intelligence”


Projektbeispiel 2: Innovative Lösungskonzepte für Haushaltsgeräte (Haushaltsgeräte-Industrie, 2004)

Zielsetzung Identifikation alternativer, innovativer Lösungen

für eine spezielle Einheit in Haushaltsgeräten

Vorgehensweise Einführung in die TRIZ-Methodik, Definition der

Anforderungen und detaillierte Problemanalyse Methodisches Generieren und Klassifizieren von

Lösungsideen (Teillösungen) Systematisches Ableiten von Gesamtkonzepten Bewertung und Auswahl der Gesamtkonzepte

Ergebnisse 81 Einzelideen, 10 Ideencluster, 7

Gesamtkonzepte Ausgearbeitete Gesamtkonzepte mit Einordnung

der Markteintrittszeitpunkte in eine Roadmap Dokumentation aller entwickelten Ideen

TRIZ Anwendung

konkretesProblem

innovativeLösung

StandardLösung

TRIZ WerkzeugStandardProblem

Abstraktion

Pro

du

ktk

on

zep

teA

nfo

rde

run

ge

nP

rod

uk

tko

nze

pte

An

ford

eru

ng

en 1 x

20 x

15 x

10 x

unendlich

heutiges Konzept

Konzept X

Konzept A

Konzept G

Konzept B

heutiges Konzept

2005 2006 2007 2008 2009 2010 Zeit2005 2006 2007 2008 2009 2010 Zeit

Anzahl Trocknungszyklenohne Reinigung durch Bediener

Anzahl Nutzungszyklenohne Bedienereingriff

10 x

30 x


TRIZ-Erfahrung bei der systematischen Produktentwicklung

Zielführende Lösungsansätze durch systematisches Vorgehen

Innovative Lösungsansätze durch Identifizierung und Auflösung der Widersprüche

Zukunftsweisende Lösungsansätze durch Aufbrechen psychologischer Barrieren

Erfolg versprechende Lösungsansätze durch Nutzung von Wissen aus anderen Bereichen









Entwicklungsgeschichte der TRIZ*-Methodik Analyse von westlichen Patenten seit Beginn des

2. Weltkrieges im Dienste der sowjetischen Marine

Suche nach zugrunde liegender, allgemeingültiger Systematik zur Lösung technischer Probleme

Verurteilung zur Zwangsarbeit im GULAG wegen „landesschädigender Erfindungstätigkeit” bis zu Stalins Tod 1953

Entwicklung von Problemlösungstechniken und ARIZ

1956 erste wissenschaftliche Veröffentlichungen

Seit der Öffnung des Ostblocks verbreiten ehemalige Mitarbeiter die Methode zunächst in den USA

TRIZ-Methodik ist heute ein weltweit verbreitetes Instrument zum innovativen Problemlösen

*) TRIZ ist das russische Akronym für „Die Theorie des erfinderischen Problemlösens“

"Creativity is not a

born gift. Every

engineer can learn to

be inventive.”

Genrik Altshuller

Genrik S. Altshuller

(geb. 1920, gest. 1998)

Begründer derTRIZ-Methodik


konkretesProblem

innovativeLösung

StandardLösung

StandardProblem

TRIZ-Werkzeug

Abstraktion Anwendung

Grundlagen der TRIZ-Methodik Die systematische

Analyse eines Problems führt häufig schon zu Problemlösungen.

Der Widerspruch ist zentrales, die Innovation provozierendes Element technischer Probleme.

Viele Probleme wurden bereits in anderen Gebieten gelöst.

Die Weiterentwicklung technischer Systeme zum idealen Produkt folgt bestimmten (Evolutions-) Gesetzen.


Ziel: Gesteigerte Bohrgeschwindigkeit Randbedingungen:

- Gegebene, begrenzte Vorschubkraft

- Kostengünstige Bohrspitze (kaltgeformterStandard-Stahl)

Erster Versuch: Erhöhung der Drehgeschwindigkeit

Probleme:

- Übermäßige Wärmeentstehung

- Reibschweißung

Quelle:EJOT HoldingGmbH & Co. KG

Standard Innovations

-prinzip

KonkreteLösung

KonkretesProblem

Abstrahierte

Problem-stellung

Bohr-werk-zeug Span

Grundmaterial

Beispiel: Problemstellung


Auszug aus der „Widerspruchsmatrix”:

Negativbeeinflusster

Faktor

Halt

bark

eit

ein

es

bew

egte

n O

bje

ktes

Halt

bark

eit

ein

es

fest

en O

bje

ktes

Tem

pera

tur

Helli

gke

it

Volumen eines bewegten Objekts

35, 34, 38

35, 6, 4

Geschwindigkeit3, 19, 35, 5

28, 30, 36, 2

10, 13, 19

Kraft 19, 235, 10,

21

Spannung, Druck 19, 3, 27

35, 39, 19, 2

Optimierungs-faktor

Vorschlagerfolgsversprechender Innovationsprinzipien

KonkreteLösung

KonkretesProblem

Abstrahierte

Problem-stellung

Standard-Innovations

-prinzip

(Bohr-) Geschwindigkeit soll erhöht werden.

Temperatur darf sich nicht erhöhen.Legende Innovationsprinzipien:

- 28 Mechanik ersetzen- 30 Flexible Hüllen und Filme- 36 Phasenübergang- 2 Abtrennung

Beschreibung des Problems als Widerspruch:

Beispiel: TRIZ-Werkzeug Widerspruchsmatrix


Leitlinie des Innovationsprinzips 36 (Phasenübergang):

Nutze die Effekte während des Phasenübergangs einer Substanz aus:

- Volumenveränderung

- Wärmeentwicklung

- Wärmeabsorption

Beispiele: Um gerippte Rohre gleichmäßig zu dehnen,

werden sie mit Wasser gefüllt und gefroren. Latentwärmespeicher z.B. für Kühlwasser

im Kraftfahrzeug

KonkreteLösung

KonkretesProblem

Abstrahierte

Problem-stellung

Standard-Innovation

sprinzip

Beispiel: Innovationsprinzip 36: Phasenübergang


Beispiel: Erfinderische Lösung - Paraffinbeschichtete Bohrschraube

Verdampfendes Kühlmittel(Abtransport der Wärme)

Schmierung durchKühlmittel

Schneidgeschwindigkeit wird erhöht

Wärme wird durch verdampfendes Paraffin abgeführt

Nebeneffekt: Verbesserte Schmierung durch Paraffin

Innovationsprinzip 36: Phasenübergang

KonkreteLösung

KonkretesProblem

Abstrahierte

Problem-stellung

Standard-Innovations

prinzip

Paraffinbeschichtung

Quelle: SFS Stadler Befestigungs- und Umformtechnik AG


TRIZ-Philosophien: Technische

Evolution strebt Idealität an

Innovative Ideen lösen Widersprüche auf

Wissen aus anderen Bereichen nutzen

Lösungen systematisch erarbeiten

Die 4 Säulen der TRIZ - Methodik

TRIZ

Widerspruch

Konfliktanalyse

Widerspruchs-analyse

Stoff-Feld-Analyse

Ziel 1 Ziel 2

Wissen

Effekte- Datenbank

Daten

Systematik

Innovations-Checkliste

Funktions-analyse

Ressourcen-Checkliste

Trimming

Vision

Idealität

S-Kurve

Evolutions-prinzipien

Können die Säulen der TRIZ-Methodik für die Technologiefrüherkennung genutzt werden?


Erfahrungssatz: „Die Technische Evolution geht in Richtung Idealität.”

Vision: „Ideales Produkt” Bringt den vollen Nutzen ohne unerwünschte Nebeneffekte und zusätzliche Kosten Benötigt keinen Raum, hat kein Gewicht, ohne Mehrarbeit oder Wartung Erfüllt die Funktion, ohne vorhanden zu sein

Beispiel für das Evolutionsprinzip„Regelung, Selbstregelung und Automatisierung“:

TRIZ-Philosophie 1: Technische Evolution strebt Idealität an Idealitätsgrad =

SchadenNutzen

Solarbetriebener, automatischerRasenmäherQuelle: Husqvarna

Das idealeRasenmäherrad...

Elektro-LuftkissenmäherQuelle: Flymo

Regelungswirkung direktauf Objekt

Wirkung überAktuator

System mitRückmeldung


Ergebnis: Die „Invention” Nutzt ein neues Prinzip, um Konflikt aufzulösen Wird beiden Forderungen voll gerecht Macht eine der Forderungen unnötig

Beispiel: Druckbehälter Forderung 1: Geringes Gewicht Forderung 2: Hohe Druckfestigkeit für hohe

Luftmenge Kompromiss: Schwere Stahlbehälter mit mittlerem

Druckniveau

Neuer Ansatz: Nutzung von Faserverbundwerkstoffen

Dünner Innenliner dichtet ab Kohlefasern halten den Druckkräften stand Halbiertes Gewicht bei erhöhtem Druckniveau

Grundsatz:

„Reale technische Systeme haben konkurrierende Anforderungen, die zu Kompromisslösungen führen.”

TRIZ-Philosophie 2: Innovative Ideen lösen Widersprüche auf


Der Entwickler sucht in seinem Fachgebiet nach Lösungen.

Die „Ideale Lösung” zeigt die Notwendigkeit neuer Denkrichtungen auf.

Die TRIZ-Methodik ermöglicht über ihre Wissensbasis das Finden von Lösungskonzepten außerhalb der persön-lichen Fachkompetenz des Entwicklers.

Fachübergreifendes Wissen nutzen

TRIZ-Philosophie 3: Wissen aus anderen Bereichen nutzen

*) Problem: Verzehr von heißem Kaffee an jedem Ort und zu jeder Zeit

Lösung:Erhitzen des Kaffees durch Ausnutzung einer chemischen Reaktion; im Behältnis integriert

Mechanik

Chemie

Thermo-dynamik

Problem*

Konzept 1

Konzept 2

Konzept 3

Varianten

IdealeLösung

Elektronik


Anwendung klassischerIdeenfindungsmethoden

Ohne expliziteMethodenanwendung

Anwendungder TRIZ-Methodik

Ideen überwiegend in Richtungdes psychologischen „Trägheits-vektors“; wenig weiterführ-ende Ideen

Ideen in alle Richtungen, vieleweiterführende Ideen

Zielgerichtete Ideen innerhalbeines engen Suchfeldes

hoher Zeitaufwand geringe Qualität der

Ergebnisse

hoher Zeitaufwand innovativste Lösungen inkürzester Zeit

hohe Qualität der Ergebnisse

Aufgabe Lösungpsychologischer„Trägheitsvektor“ ideales Endresultat

verbesserte Qualität derErgebnisse

TRIZ-Philosophie 4: Lösungen systematisch erarbeiten Problem

analysieren

Problem fokussieren

Lösungswerkzeug auswählen

Problem abstrahieren

Lösung zielgerichtet erarbeiten

Verdichter-einheit

Antrieb

Pumpe

Steuerung

Beispiel:


(Wie) kann TRIZ für die Technologiefrüherkennung genutzt werden?








Technologie-früherkennung TRIZ

Widerspruch

Konfliktanalyse

Widerspruchs-analyse

Stoff-Feld-Analyse

Wissen

Effekte- Datenbank

Daten

Systematik

Innovations-Checkliste

Funktions-analyse

Ressourcen-Checkliste

Trimming

Vision

Idealität

S-Kurve

Evolutions-prinzipien

Ziel 1 Ziel 2


Systematische Analyse der Wettbewerbsarena

Fokus auf

Produkt-technologien

Produktions-technologien

Werkstoff-technologien

Informations-technologien

Technologie desZulieferers

Stärke desZulieferers

Stärke desKunden

Technologiendes Kunden

Eintrittsbarriere

Kunde(Super-system)

Zulieferer(Sub-

system)

AlternativeTechnologien

TechnologischesWissen

Rivalität unterUnternehmen

Wert

sch

öp

fun

gskett

e

Bedrohung durch Ersatz-

produkte/-dienste

Neue Wettbe-werber

Wettbe-werbs-

situation der

Branche(System)

In Anlehnung an Porter’s Five Forces [Porter: Wettbewerbsstrategie]



Sub-System(Komponente)

System(Anzeige)Funktion:Elektrisches Signal inoptisches wandeln

Super-System(Bildschirm)Funktion:Veränderliches Bildanzeigen

Super²-System(Anwendung)

Variante IIVariante I

Flüssigkristall

Polaroidgläserund Flüssigkristall

verändertoptisches Signal

TFT/LCDBildschirm

zzgl. Steuerung

Mobiles Telefon

Träger(Glas, Kunststoff)

AuftreffenderElektronenstrahl

erzeugtoptisches Signal

Braunsche Röhrezzgl. Steuerung

Fernseher

DünnfilmTransistor

Plasma-Entladungerzeugt

optisches Signal

Autocockpit

PlasmaBildschirm

zzgl. Steuerung

Daten

Beispiel: Bildschirm

Aufstellen der Super- und Subsysteme entlang der Wertschöpfungskette(Zulieferer und Kunde)

Alternative Systeme über Hauptfunktion identifizieren(Wettbewerbsprodukte)



Ziel 1 Ziel 2

Technologische Leistungsfähigkeit = (Fläche; Tiefe)

Potenzial Tn (PTn)

Potenzial Tn+1


Ist-Leistung Tn

Zeit

Ist-Leistung Tn+1


Leistungsgrenze Tn


Potenzielle Kunden wünschen großen und flachen Bildschirm

Mit der Braunschen Röhre kann der Widerspruch

– große Fläche– geringe Tiefe

nicht überwunden werden.

Armatur

Ablenkeinheit

Getterfeder

Glaskonus

Abschirmkonus

Lochmaske

Glasschirm

Schrumpfrahmen



StarresSystem

EinfachesGelenk

MehrfacheGelenke

Vollständigelastisch

Liquid,Aerosol

Feld

Zunehmende Dynamisierung und Einsatz von Feldern

F

Entwicklungsmöglichkeiten

StarrerComputer

FlexiblerComputer

(Blatt Papier)

VirtuellerComputer

StarrerBildschirm

Flexibler/elastischerBildschirm

Projektion aufbspw. Wind-

schutzscheibe,Brille, Retina


Ableitung von Entwicklungsrichtungen der Super- und Subsysteme

Analyse des Entwicklungspotenzials von Systemen

Ideenfindung zur Ableitung von Entwicklungs-möglichkeiten für Systeme


Informationen systematisch auswerten Das Technologie-

potenzial kann nur relativ bewertet werden.

Das Technologie-potenzial ist durch die aktuelle und zukünftige technologische Leistungsfähigkeit definiert.

Parameter der technologischen Leistungsfähigkeit garantieren eine möglichst hohen Anwendungsumfang.

n

kkk

n

kkk

pw

pw

Funktionenschädliche

FunktionennützlicheI

1

1

Legende:

wk: Wichtigkeit der Funktionen für den Erfolg einer Technologie

pk+: Beschreibung einer nützlichen Funktion durch einen dimensionslosen, normierten und messbaren Parameter

pk+: Beschreibung einer schädlichen Funktion durch einen dimensionslosen, normierten und messbaren Parameter

Technologische Leistungsfähigkeit:

Technologische Leistungsfähigkeit

Potenzial Tn (PTn)

Potenzial Tn+1


Ist-Leistung Tn

Zeit

Ist-Leistung Tn+1


Leistungsgrenze Tn


Informationsbedarfbestimmen

Informationenbeschaffen

Informationenbewerten

Erkenntnissekommunizieren

Systematische Eingrenzung

DatenbankenPatentanalyse

Workshops Experten-befragung

Portfolio-Analyse

TechnischeEvolution

Technologie-kalender

Technologie-Datenblatt

Abschlussdiskussion:Kann TRIZ für die Technologiefrüherkennung genutzt werden?

Seite 1© Fraunhofer IPT TRIZ-basierte Technologiefrüherkennung Ein guter Technologiemanager wird...

Documents

Transcript of Seite 1© Fraunhofer IPT TRIZ-basierte Technologiefrüherkennung Ein guter Technologiemanager wird...