Seminarausarbeitung TRIZ - the Theory of Inventive Problem ... · 1 Einführung 1.1 TRIZ in a...

Seminar im Bereich Informatik der SystemeWissensverarbeitung für die Anforderungsanalyse

Wintersemester 2005/06

Seminarausarbeitung

TRIZ - the Theory of Inventive

Problem Solving

Alexander Fülleborn

5. Februar 2006

Universität Duisburg-Essen · Fachbereich Ingenieurwissenschaften · Abteilung Informatik

Arbeitsgruppe Software Engineering � Prof. Dr. M. Heiselbetreut durch: Dipl.-Inform. Ina Wentzla�

http://swe.uni-duisburg-essen.de/de/education/ws0506/kp4re/

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Inhaltsverzeichnis

1 Einführung 2

1.1 TRIZ in a Nutshell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.2 Bedeutung von TRIZ in diesem Seminarbeitrag . . . . . . . . . . . . . . 2

2 Anforderungsanalyse am Beispiel �Forderungsmanagement� 3

2.1 Vorstellung des Beispiels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.2 Problembeschreibung und -formulierung nach TRIZ . . . . . . . . . . . 5

2.2.1 Problembeschreibung mittels Innovations-Checkliste . . . . . . . 52.2.2 Problemformulierung mittels der 8 Standardfragen . . . . . . . . 52.2.3 Graphische Repräsentation der nützlichen und schädlichen Funk-

tionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.2.4 Widerspruchsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.3 Vergleich der TRIZ-Notation mit Darstellungstechniken des Software-Engineering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.3.1 Zielorientierte Anforderungsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.3.2 Ein�uÿdiagramme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.3.3 Zusammenfassung zum Vergleich der Ansätze . . . . . . . . . . . 11

2.4 TRIZ-Widerspruchsmatrix und Innovationsprinzipien . . . . . . . . . . . 112.5 Au�ösung des Widerspruchs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3 Fazit 17

4 Literaturverzeichnis 18

1

1 Einführung

1.1 TRIZ in a Nutshell

TRIZ ist ein russisches Akronym und heiÿt sinngemäÿ übersetzt: �Theorie des er�n-derischen Problemlösens� bzw. �Theorie zur Lösung er�nderischer Probleme� [Wik05].Im angelsächsischen Sprachraum ist auch die Bezeichnung TIPS (�Theory of InventiveProblem Solving�) verbreitet. Die Methodik wurde von Genrich Saulowitsch Altschullerum 1946 ins Leben gerufen. Sie entstand durch die Sichtung von 200.000 Patentschrif-ten, woraus er diejenigen auswählte, die ihm technische Durchbrüche zu beschreibenschienen. Diese wertete er genauer aus und erkannte drei wesentliche Gesetzmäÿigkei-ten:

• Einer groÿen Anzahl von Er�ndungen liegt eine vergleichsweise kleine Anzahlvon allgemeinen Lösungsprinzipien zugrunde.

• Erst das Überwinden von Widersprüchen macht innovative Entwicklungen mög-lich.

• Die Evolution technischer Systeme folgt bestimmten Mustern und Gesetzen.

Aus diesen Erkenntnissen heraus entwickelte Altschuller die TRIZ-Methodik, mit derenHilfe Er�nder versuchen, ihre Tätigkeit zu systematisieren, um schneller und e�zienterzu neuen Problemlösungen zu kommen.

1.2 Bedeutung von TRIZ in diesem Seminarbeitrag

Der Seminarbeitrag ist dem Thema �Wissensverarbeitung für die Anforderungsanaly-se� gewidmet. Auf Basis von Wissen über die Domäne sollen Anforderungen an dieSoftware-Entwicklung abgeleitet werden. TRIZ stellt Werkzeuge zur Analyse der Pro-blemdomäne und zur Formulierung von Anforderungen an die Software bereit. Gemäÿ[Jac05] sind Anforderungen gewünschte Eigenschaften der Umgebung bzw. der Domä-ne, die durch die Entwicklung der Software und deren Einbettung in das betrachteteSystem erfüllt werden. Neben den Werkzeugen für die Systematik umfaÿt TRIZ auchwissensbasierte Elemente in Form von Lösungskonzepten.

2

2 Anforderungsanalyse am Beispiel

�Forderungsmanagement�

2.1 Vorstellung des Beispiels

Das Beispiel entstammt dem Bereich der Unternehmenssoftware. Es handelt sich umeine Software aus dem Finanzwesen. In einem Unternehmen gibt es Sachbearbeiter, diesich um den Einzug von Forderungen aktiv bemühen. Ziel ist eine frühzeitige Beglei-chung der Forderung, weil dies Vorteile für die Liquiditätssituation des Unternehmenshat (z.B. Zinsvorteile, Bonität etc.). Das Ziel kann durch fortwährende Anpassung derKundenkonditionen erreicht werden, was auch als aktives Forderungsmanagement be-zeichnet wird.

Beispiele wären die Vereinbarung von Teilzahlungen oder Teilerlasse von gröÿerenForderungsbeträgen aufgrund von Reklamationen. Nach einer Reklamation zahlt derKunde zunächst nicht. Das Unternehmen muÿ also aktiv auf den Kunden zugehen.Nach der Einigung über Teilzahlungen nimmt das Unternehmen zwar Einbuÿen inKauf, erhält aber dafür zumindest eine Zahlung. Das Sprichwort �Besser einen Spat-zen in der Hand als eine Taube auf dem Dach� spiegelt diesen Umstand tre�end wider.Um dies zu erreichen, kontaktieren die entsprechenden Sachbearbeiter diejenigen Kun-den, bei denen Forderungen ausstehen.

Für die Erzeugung und Anzeige solcher Kontakte steht eine Software zur Verfügung,die in der bisherigen Version lediglich ein einziges bereits erfaÿtes Kontaktergebnis zueinem Kunden anzeigen kann, wie in Abbildung 2.1 zu sehen ist.

Die Verbesserung bzw. Erweiterung der Lösung soll eine Übersicht über historischeKontakte vorsehen, die dem Sachbearbeiter künftig helfen kann, den Kontakt vorzube-reiten und die Ergebnisse des Kontaktes durch eine schnelle und sichere Entscheidungder weiteren Vorgehensweise zu verbessern. Es kam nämlich des öfteren dazu, daÿ derKunde sich während eines Kontaktes unzufrieden zeigte, daÿ er Daten über sich erneutnennen muÿte, die er bereits in einem früheren Kontakt mitgeteilt hatte 1. Zudem dau-ern die Kontakte mit dem Kunden im Durchschnitt zu lang, weil der Sachbearbeiteraufgrund fehlender Informationen nicht in der Lage war, schnell Entscheidungen zutre�en.

1Datenschutzüberlegungen

3

Abbildung 2.1: Kontaktergebnis in der Software Aktives Forderungsmanagement

4

In diesem Beitrag soll nun gezeigt werden, wie die beschriebenen Informationen, alsodas Wissen über die Anwendungsdomäne, mit der TRIZ-Methodik in Anforderungenan die Weiterentwicklung der hier vorgestellten Software zum aktiven Forderungsma-nagement, hier speziell der Benutzungsschnittstelle, überführt werden kann.

2.2 Problembeschreibung und -formulierung nach

TRIZ

2.2.1 Problembeschreibung mittels Innovations-Checkliste

Die Innovations-Checkliste ist eine Erweiterung der TRIZ-Werkzeuge, die inzwischenzu diesen gezählt wird. Sie unterstützt den Entwickler im systematischen Dokumen-tieren aller relevanten Aspekte des zu verändernden Systems. Mit ihr werden Infor-mationen zum Problem und dessen Umfeld, über das zu verbessernde System unddessen Umfeld (z.B. primär nützliche Funktion) sowie über verfügbare Ressourcen zurProblemsituation festgehalten. Das systematische Festhalten dieser Aspekte verstärktdas Problemverständnis und bringt den Entwickler teilweise bereits auf Ideen zu derenLösung [TZZ00].

Da die Innovations-Checkliste im praktischen Einsatz sehr ausführlich und gründlichausgearbeitet sein soll und der Fokus dieses Beitrags auf die der Innovations-Checklistenachfolgenden Schritte der TRIZ-Methodik gelegt ist, wird auf eine ausführliche Dar-stellung verzichtet. Stattdessen ist diese Innovations-Checkliste in Tabelle 2.2.1 ledig-lich auszugsweise und verkürzt dargestellt.

Schritt gemäÿ Innovations-

Checkliste

Anwendung auf das Beispiel Akti-ves Forderungsmanagement

Informationen zum Problem und dessenUmfeld

Historie der Kontaktergebnisse nichtanzeigbar

Primär nützliche Funktion des Systems Frühzeitige Begleichung von Forderun-gen

Verfügbare Ressourcen Inkasso-Dienstleister, Call-Center,...... ...

Tabelle 2.1: Auszug aus der Innovations-Checkliste zum System Aktives Forderungs-management

2.2.2 Problemformulierung mittels der 8 Standardfragen

Nachdem die Innovations-Checkliste erstellt worden ist, muÿ das Gesamtproblem inseinen Verknüpfungen dargestellt sowie Teilprobleme identi�ziert und formuliert wer-den. Dazu verwendet man die sogenannten 8 Standardfragen, die sich auf die Verknüp-fungen von nützlichen und schädlichen Funktionen des Systems beziehen. Ziel ist es,

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in diesen Verknüpfungen von nützlichen und schädlichen Funktionen Widersprüche zuidenti�zieren. Diese 8 Standardfragen gemäÿ [TZZ00] lauten:

Die 4 Standardfragen für nützliche Funktionen:

1. Ist diese nützliche Funktion Voraussetzung für (eine) andere nüzliche Funkti-on(en)?

2. Werden durch diese nützliche Funktion irgendwelche schädliche E�ekte verur-sacht?

3. Wurde diese nützliche Funktion zur Eliminierung (eines) schädlicher(n) E�ek-te(s) eingeführt?

4. Ist für diese nützliche Funktion (eine) andere nützliche Funktion(en) Vorausset-zung?

Die 4 Standardfragen für schädliche Funktionen:

1. Wird diese schädliche Funktion durch (eine) andere schädliche Funktion(en) ver-ursacht?

2. Werden durch diese schädliche Funktion irgendwelche weiteren schädliche E�ekteverursacht?

3. Wurde diese schädliche Funktion durch eine nützliche Funktion verursacht?

4. Wurde zur Eliminierung dieser schädlichen Funktion eine nützliche Funktioneigeführt?

Nun werden diese Standardfragen auf das Beispiel zum Forderungsmanagement ange-wendet, siehe Abbildung 2.2. Es lassen sich die nachfolgenden nützlichen und schädli-chen Funktionen identi�zieren, wobei die nützlichen Funktionen durch runde und dieschädlichen Funktionen durch eckige Klammern gekennzeichnet sind:

PNF1 = (Forderungen werden frühzeitig beglichen)NF2 = (Sachbearbeiter kontaktiert Kunden)NF3 = (Kontaktergebnis wird gespeichert)NF4 = (Kontaktergebnis wird angezeigt)NF5 = (Kontaktergebnis-Historie wird angezeigt)NF6 = (Sachbearbeiter entscheidet schnell)SF1 = [Übersichtlichkeit wird eingeschränkt]

Stellt man nun die 8 Standardfragen, so ergibt sich damit folgendes Aussagensystem:

NF2 ist Voraussetzung für PNF1NF2 ist Voraussetzung für NF3NF2 ist Voraussetzung für NF4NF3 ist Voraussetzung für NF5NF5 ist Voraussetzung für NF6NF5 verursacht SF1

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Dieses Aussagensystem wird nun im nächsten Schritt graphisch durch ein Ursache-Wirkungsdiagramm veranschaulicht.

2.2.3 Graphische Repräsentation der nützlichen und schädlichenFunktionen

Die Antworten aus den 8 Standardfragen und damit die ausformulierten Problemelassen sich im Zusammenhang graphisch als Ursache-Wirkungsdiagramm darstellen.Im behandelten Beispiel würde sich entsprechend die Darstellung gemäÿ Abbildung2.2 ergeben.

Abbildung 2.2: Ursache-Wirkungsdiagramm Aktives Forderungsmanagement

2.2.4 Widerspruchsanalyse

Wesentlicher Bestandteil von TRIZ ist die Widerspruchsanalyse. Nach [Kle02] lieÿ sichder Urvater der TRIZ-Methodik, Genrich Saulowich Altschuller, u.a. von folgendemGrundsatz leiten: �Ein Problem ist überwindbar, wenn der bestehende Widerspruchaufgelöst wird.� Desweiteren hat Altschuller durch seine Analysen von Patenten her-ausgefunden, daÿ die gröÿten Innovationen durch die Au�ösung von Widersprüchen

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entstanden sind. Daher soll sich die Problemlösung bei dem hier behandelten Beispielauch auf die Probleme konzentrieren, die einen Widerspruch beschreiben.Schaut man sich das Ursache-Wirkungsdiagramm des zuvor entwickelten Aussagen-

systems an, so erkennt man, daÿ es auch darin einen Widerspruch gibt. Die nützlicheFunktion NF5 �(Kontaktergebnis-Historie wird angezeigt)� ist einerseits Vorausset-zung für die weitere nützliche Funktion NF6 �(Sachbearbeiter entscheidet schnell)� undandererseits Ursache für die schädliche Funktion SF1 �[Übersichtlichkeit wird einge-schränkt]�. Dieser technische Widerspruch besteht darin, daÿ man durch Verbesserungvon NF5 einerseits auch eine Verbesserung von NF6, andererseits aber eine Verschlech-terung von SF1 erzielt. Im Ursache-Wirkungsdiagramm wird dieser Widerspruchs-Sachverhalt hervorgehoben, wie Abbildung 2.3 zeigt.

Abbildung 2.3: Identi�zierter Widerspruch im Ursache-Wirkungsdiagramm

Weiter unten wird gezeigt werden, wie dieser Widerspruch gelöst werden kann. Dochbevor die Phase der Analyse und Formulierung der Probleme verlassen und zu derenLösung übergegangen wird, soll im nächsten Abschnitt noch folgende Frage beant-wortet werden: �Welche mit dem aus der Konstruktionsmethodik stammenden TRIZ-Ansatz vergleichbaren Methoden stellt die Informatik für die Problemanalyse und Pro-blemformulierung bereit?�

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2.3 Vergleich der TRIZ-Notation mit

Darstellungstechniken des Software-Engineering

TRIZ hat seine Wurzeln in der Konstruktionsmethodik und damit in den klassischenIngenieurwissenschaften [Kle02]. Doch auch die Informatik kennt Ansätze zur Analyseund Formulierung von Problemen.

2.3.1 Zielorientierte Anforderungsanalyse

Wenn man die TRIZ-Methodik mit der Methode der zielorientierten Anforderungs-analyse aus dem Requirements Engineering vergleicht, so stellt man fest, daÿ es ver-schiedene Analogien gibt. Der De�nition nach [vL01] zufolge können Ziele als Zuständebetrachtet werden, die vom System erreicht werden sollen. Dabei lassen sich die Zielein sogenannte High-Level-Ziele und Low-Level-Ziele unterscheiden. Bezüglich des indiesem Beitrag behandelten Beispiels entspricht die frühzeitige Begleichung von For-derungen einem High-Level-Ziel. Ein Low-Level-Ziel aus diesem Beispiel leitet sich ausden Teilfunktionen wie Sachbearbeiter kontaktiert Kunden ab: Das Low-Level-Ziel wä-re dann entsprechend Kundenkontakt muÿ hergestellt werden. Dieses und die weiterenLow-Level-Ziele führen schlieÿlich alle auf das oder die High-Level-Ziele, tragen also zudessen/deren Erfüllung bei. Diese Zusammenhänge werden graphisch als Zielstrukturdargestellt, wie es in der Abbildung 2.4 zu sehen ist.

Abbildung 2.4: Zielstruktur nach der zielorientierten Anforderungsanalyse

Die aufgezeigte Analogie weitet sich auf die TRIZ-Methodik aus. So entspricht dieprimär nützliche Funktion (Forderungen werden frühzeitig beglichen) dem High-Level-Ziel Frühzeitige Begleichung von Forderungen. Die Low-Level-Ziele aus der zielorien-tierten Anforderungsanalyse haben ihr Pendant entsprechend in den weiteren nütz-

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lichen Funktionen (Sachbearbeiter kontaktiert Kunden), (Kontaktergebnis wird ange-zeigt), etc. Bisher wurden lediglich die nützlichen Funktionen betrachtet. Man kannaber diese Klassi�zierung in nützliche/schädliche Funktionen nach TRIZ mit den so-genannten Zieltypen aus der zielorientierten Anforderungsanalyse vergleichen [vL01,JM99]. Wie auch in der Abbildung zu sehen ist, existieren sogenannte �Avoid Goals�,die die Vermeidung eines bestimmten Zustandes meinen. Das Pendant bei TRIZ sinddie schädlichen Funktionen. Interessant ist hierbei vor allem der dargestellte Kon�ikt,den es ja auch bei TRIZ gibt und der auch in diesem Diagrammtyp explizit ausgewiesenwird.

2.3.2 Ein�uÿdiagramme

Die Softwaretechnik kennt im Bereich des Knowledge Engineering die sogenannten�Ein�uÿdiagramme� [WJ95]. Dieser Diagrammtyp wird z.B. zur Modellierung von so-genannten Entscheidungsagenten verwendet. Ein Agent bzw. Software-Agent ist einComputerprogramm, das weitgehend unabhängig von Benutzereingri�en arbeitet. Eslöst proaktiv Aktionen aus, reagiert auf Umgebungsänderung, kommuniziert mit ande-ren Agenten und lernt aufgrund zuvor getätigter Entscheidungen bzw. Beobachtungen[Wik05].

Bei dem Ein�uÿdiagrammen wird davon ausgegangen, daÿ das zu erreichende Zieleinerseits von Entscheidungen (des Agenten), andererseits von zufällig bzw. nicht de-terminierten Ereignissen abhängt. Damit kommen die Verantwortlichkeiten für dieverschiedenen Funktionen und Ereignisse zum Ausdruck. Diese Entscheidungen undEreignisse werden als System von Ein�uÿgröÿen modelliert, die letztlich der Errei-chung eines Ziels dienen. Für die Darstellung von Entscheidungen kommen sogenann-te Entscheidungsknoten, für Ereignisse sogenannte Zufallsknoten und für das Ziel derentsprechende Zielknoten zum Einsatz. Die Zusammenhänge werden in Form von Ver-bindungspfeilen dargestellt, die eine Information, eine Funktion oder eine Abhängig-keit darstellen. Entscheidungen werden aufgrund von anderen Entscheidungen oderaufgrund von eingetretenen Ereignissen getro�en. Auf das hier behandelte Beispiel an-gewendet könnte sich das Ein�uÿdiagramm gemäÿ Abbildung 2.5 ergeben. Die meistenElemente sind als Entscheidungsknoten modelliert, da sie deterministisch sind. Es gibtein Ereignis �Kunde wird zahlungsunfähig�, das nicht direkt vom Sachbearbeiter be-ein�uÿbar ist, das aber bei Eintritt das Ergebnis maÿgeblich beein�ussen würde.

Beim Vergleich des Ursache-Wirkungs-Diagramms mit dem Ein�uÿdiagramm läÿtsich festhalten, daÿ beide Diagrammtypen Abhängigkeiten zwischen Ein�uÿgröÿen(Funktionen, Ereignisse, Parameter) und einem Ziel beschreiben. Beim TRIZ-Ansatzwird dieses Ziel durch den Knoten Primär Nützliche Funktion, beim Ein�uÿdiagrammdurch den Zielknoten repräsentiert. Betrachtet man die anderen Elemente der beidenDiagrammtypen, so kann man sagen, daÿ diese jeweils eine andere Intention haben:Das Ein�uÿdiagramm bringt mit den Entscheidungs- und Zufallsknoten zum Ausdruck,über welche Gröÿen bzw. Funktionen entschieden werden kann und welche eher zufälligauftreten. Beim Ursache-Wirkungs-Diagramm soll die Unterscheidung in nützlich und

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Abbildung 2.5: Ein�uÿdiagramm zum System Aktives Forderungsmanagement

schädlich zum Ausdruck kommen. Freilich kann es sich auch bei dieser Darstellungum beein�uÿbare oder um zufällige Funktionen bzw. Ereignisse handeln, denn nach[TZZ00] ist der TRIZ-Begri� Funktion weiter gefaÿt und beschreibt auch Ereignisse2. Diese Eigenschaft soll jedoch durch das Ursache-Wirkungs-Diagramm nicht zumAusdruck kommen. Vielmehr geht es beim Ursache-Wirkungsdiagramm in der Haupt-sache darum, mögliche auf Funktionen basierende Widersprüche aufzulösen. Dieses Zielläÿt sich mit dem Ein�uÿdiagramm nicht erreichen, weshalb es das Ursache-Wirkungs-Diagramm für diese Aufgabe nicht ersetzen kann.

2.3.3 Zusammenfassung zum Vergleich der Ansätze

Die Gegenüberstellung des Ursache-Wirkungsdiagramms nach TRIZ und den jewei-ligen Darstellungen des Software-Engineerings o�enbart einige Analogien. Trotz derAbweichungen in der Detailausgestaltung lassen diese deutlich werden, daÿ sich derTRIZ-Ansatz und die Ansätze der Softwareentwicklung hier im ingenieurmäÿigen Vor-gehen tre�en. Dieses ingenieurmäÿige Vorgehen besteht darin, daÿ die Probleme inüberschaubare Teilprobleme zerlegt und diese dann bezüglich ihrer gegenseitigen Ab-hängigkeiten dargestellt werden. Damit kommt bei allen Diagrammtypen zum Aus-druck, wie sich bzw. ob sich die Veränderung eines Parameters auf andere Parameterauswirkt.

2Ziel ist aber eher die Modellierung/Untersuchung einer funktionalen Zerlegung

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2.4 TRIZ-Widerspruchsmatrix und

Innovationsprinzipien

Die Widerspruchsmatrix stellt paarweise Kombinationen von 39 abstrakt beschriebe-nen technischen Parametern dar, deren Kombination einen Widerspruch darstellen.Die Abbildung 2.6 zeigt einen Ausschnitt aus der Widerspruchsmatrix. Diesen Kombi-

Abbildung 2.6: Auszug aus der Widerspruchsmatrix [TZZ00]

nationen sind jeweils - ebenfalls abstrakt beschriebene - passende innovative Prinzipienzur Au�ösung des betre�enden Widerspruchs zugeordnet. Es handelt sich bei diesenInnovationsprinzipien um wiederverwendbare Lösungskonzepte. Sie sind der Wissen-sextrakt aus Altschullers Patentanalyse. Es gibt einen Katalog von 40 solcher Inno-vationsprinzipien, wobei jedes eine eigene Ordnungsnummer hat. In Tabelle 2.2 sindeinige aufgelistet.Wenn man diese Innovationsprinzipien bei der Problemlösung zur Anwendung bringt,

vermeidet man das vielzitierte, jedoch oft praktizierte nochmalige Er�nden des Rades.Weiter oben wurde bereits der Widerspruch bezüglich des in dieser Ausarbeitungbehandelten Beispiels ermittelt. Dieser besteht darin, dass die nützliche FunktionNF5 (Kontaktergebnis-Historie wird angezeigt) einerseits Voraussetzung für die weiterenützliche Funktion NF6 (Sachbearbeiter entscheidet schnell) und andererseits Ursachefür die schädliche Funktion SF1 (Übersichtlichkeit wird eingeschränkt) ist.

Der nächste Schritt besteht nun darin, diesen konkreten Widerspruch durch Anwen-dung der Widerspruchsmatrix zu lösen. Dazu müssen seine Elemente, also die Funk-tionen, zunächst abstrahiert werden. Dieser Vorgang des Abstrahierens entspricht demSchritt 2 der Abbildung 2.7.Schritt Nr. 1 in dieser Abbildung wurde bereits mit Hilfe der Innovationschecklis-

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Nr. Bezeichnung Innovations-prinzip

1 Segmentierung2 Abtrennung3 örtliche Qualität4 Asymmetrie5 Vereinen6 Universalität7 Verschachtelung8 Gegengewicht... ...

Tabelle 2.2: Katalogauszug zu Innovationsprinzipien

Abbildung 2.7: Der Weg vom spezi�schen Problem über allgemeine Prinzipien zur spe-zi�schen Lösung [TZZ00]

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te vollzogen. Nun vergleicht man die 39 technischen Parameter mit den Parametern,die den Widerspruch beim konkreten Problem zum Forderungsmanagement bilden.Man stellt fest, daÿ die Funktion (Kontaktergebnis-Historie wird angezeigt) durch den35. Parameter Anpassungsfähigkeit widergespiegelt wird. Die Funktion Übersichtlich-keit wird eingeschränkt ist durch den 33. Parameter Bedienungsfreundlichkeit tre�endbeschrieben. Der Widerspruch besteht darin, daÿ die Anpassungsfähigkeit der Zah-lungsbedingungen aufgrund der detaillierten Informationsbasis zunimmt, während dieBedienungsfreundlichkeit durch die Informationszunahme abnimmt. Damit ist die Ab-straktion gemäss Schritt 2 der vorigen Abbildung vollzogen. Nun muÿ die allgemeine,abstrakte Lösung ausgewählt werden. Dazu bedient man sich der in der Widerspruchs-matrix aufgeführten Innovationsprinzipien. Die Widerspruchsmatrix wird in der Ab-bildung 2.8 entsprechend auszugsweise für diese Kombination dargestellt.

Abbildung 2.8: Widerspruchsparameter Aktives Forderungsmanagement

Man erkennt, daÿ im Schnittpunkt der beiden Parameter Zahlen eingetragen sind.Diese Zahlen entsprechen Ordnungsnummern aus der Liste von Innovationsprinzipien.Im nächsten Schritt wird ein für das hier behandelte Beispiel passendes Innovations-prinzip gewählt.

2.5 Au�ösung des Widerspruchs

In der Widerspruchsmatrix �ndet man unter anderem das Innovationsprinzip mit derNummer 1 = Segmentierung. In [TZZ00] �ndet man folgende Detaillierung zu diesemInnovationsprinzip:

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1. Segmentierung

a) Zerlege ein Objekt in unabhängige Teile.

b) Führe das Objekt zerlegbar aus.

c) Erhöhe den Grad an Unterteilung.

Aus diesem Innovationsprinzip läÿt sich die abstrakte Lösungsbeschreibung ableiten,in der Benutzerschnittstelle eine Segmentierung der Informationen vorzunehmen.Dieses abstrakte Lösungskonzept �Segmentierung� kann freilich durch unterschiedli-

che konkrete Lösungsansätze erfüllt werden. Man könnte einerseits eine räumliche bzw.örtliche Segmentierung der Informationen vornehmen. So kann man beispielsweise dieZahlungshistorie auf mehrere Fenster verteilen oder in mehreren Reitern darstellen.Oder aber man stellt einen Navigationsbereich im linken Fenster bereit, der eine Listemit historischen Kontaktergebnissen samt aller Detailinformationen enthält. Anderer-seits ist auch eine zeitliche Segmentierung denkbar. Eine solche Lösung, der in dieserAusarbeitung gefolgt werden soll, ist eine Darstellung in 2 Schritten, die man auch alsNavigationsstufen bezeichnen könnte. Zunächst soll zum Zeitpunkt der Anforderungder Kontaktergebnis-Historie eine Liste mit den wichtigsten Überblicksinformationenzur Zahlungshistorie angezeigt werden. Erst zum Zeitpunkt, zu dem Details benötigtwerden, können diese durch Doppelklick eines Listeneintrages aufgerufen werden. Da-mit ergibt sich die folgende Abfolge von Bildschirmdialogen:

1. Während eines Kontaktes wird per Knopfdruck die Funktion Historie anzeigenausgelöst.

2. Aus der angezeigten Liste zur Kontaktergebnis-Historie werden durch Doppelklickeines Eintrages die Details angefordert.

3. Das Detailbild zu einem historischen Kontaktergebnis wird angezeigt.

Die Umsetzung der 3 Interaktionsschritte in die Benutzerschnittstelle könnte wie inAbbildung 2.9 aussehen. Dieser Kontaktergebnis-Ausgangsdialog ist das Ergebnis des4. Schrittes aus der Abbildung 2.4. Die abstrakte Lösung, beschrieben durch das In-novationsprinzip Segmentierung wurde in eine konkrete Lösung transformiert. NachDrücken des Knopfes Historie anzeigen erhält man die Liste mit historischen Kontak-tergebnissen, siehe Abbildung 2.10. Nach Doppelklick auf einen Eintrag dieser Listeerhält man die Details zu diesem Eintrag.

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Abbildung 2.9: Neuer Kontaktergebnis-Ausgangsdialog

Abbildung 2.10: Liste der Kontaktergebnis-Historie

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3 Fazit

Die Ergebnisse der in dieser Ausarbeitung betrachteten Sachverhalte zeigen, daÿ die ur-sprünglich aus den klassischen Ingenieurwissenschaften stammenden TRIZ-Methodenauch dazu geeignet sind, im Rahmen der Anforderungsanalyse für die Softwareent-wicklung eingesetzt zu werden. Dabei geht der TRIZ-Ansatz noch weiter, weil er denAspekt der Wiederverwendbarkeit mit einschlieÿt und so zu einem e�zienten Software-Engineering-Prozeÿ beiträgt.

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4 Literaturverzeichnis

[Jac05] Michael A. Jackson. Homepage of michael jackson (problem patterns).M.A.J.homepage, 2005.

[JM99] Erik Yu John Mylopoulos, Lawrence Chung. From object-oriented to goal-oriented requirements analysis. Communications of the acm, 1999.

[Kle02] Bernd Klein. TRIZ/TIPS - Methodik des er�nderischen Problemlösens. Ol-denbourg Verlag, 2002.

[TZZ00] John Terninko, Alla Zusman, and Boris Zlotin. TRIZ - Der Weg zum kon-kurrenzlosen Erfolgsprodukt. Verlag Moderne Industrie, 2000.

[vL01] Axel van Lamsweerde. Goal-oriented requirements engineering: A guidedtour. In: 5th IEEE International Symposium on Requirements Engineering,2001.

[Wik05] UsersOf Wikipedia. Wikipedia - the free encyclopedia. wikipedia homepage,2005.

[WJ95] Michael Wooldridge and Nicholas R. Jennings. Intelligent agents: Theory andpractice. Knowledge Engineering Review, 10(2):115�152, 1995.

18

http://mcs.open.ac.uk/mj665

http://mcs.open.ac.uk/mj665

http://www.wikipedia.org

Seminar Wissensverarbeitung für dieAnforderungsanalyse

TRIZ - the Theory of Inventive Problem Solving

Alexander Fülleborn

Universität Duisburg-Essen, Fachbereich Ingenieurwissenschaften, Abteilung Informatik,Arbeitsgruppe Software Engineering, Prof. Dr. M. Heisel

8. Februar 2006

Alexander Fülleborn (UniDUE-SE) KP4RE 8. Februar 2006 1 / 33

Agenda

1 Einführung

2 Anforderungsanalyse am Beispiel „Forderungsmanagement“

3 Problembeschreibung und -formulierung nach TRIZ

4 Vergleich der TRIZ-Notation mit SE-Darstellungstechniken

5 Widerspruchsmatrix und Innovationsprinzipien

6 Auflösung des Widerspruchs

7 Fazit

8 Fragen und Diskussion


Einführung

1 Einführung






7 Fazit



Einführung

TRIZ „in a Nutshell“

Ursprung

TRIZ = Russisches Akronym für „Theorie deserfinderischen Problemlösens“ [Wik05]

1946 von Genrich Saulowitsch Altschuller durch Analysevon 200.000 Patenten entwickelt

Kernpunkte

Methode zum schnelleren und effizienteren Problemlösen

Anwendung von allgemeinen Lösungsprinzipien aufspezielle Probleme

Innovative Entwicklungen durch Überwinden vonWidersprüchen


Einführung

Bedeutung von TRIZ in diesemSeminarbeitrag

TRIZ umfaßt......Werkzeuge zur systematischen Analyse derProblemdomäne

...wissensbasierte Elemente in Form vonLösungskonzepten


Anforderungsanalyse am Beispiel Forderungsmanagement

1 Einführung






7 Fazit




Vorstellung des Beispiels I

Forderungsmanagement

Unternehmenssoftware für das Finanzwesen

Unterstützt Sachbearbeiter beim frühzeitigen Einzug vonForderungen

Sachbearbeiter kontaktiert Kunden aktiv

Vorteile für das Unternehmen: Zinsvorteile, BessereBonität, Höhere Liquidität

Beispielszenario

Kunde reklamiert und zahlt nicht. Unternehmen geht aktiv aufKunden zu. Unternehmen und Kunde einigen sich auf eineTeilzahlung.



Vorstellung des Beispiels IIBenutzerschnittstelle einzelnes Kontaktergebnis



Vorstellung des Beispiels III

Bestehende Lösung: Probleme

Kunde unzufrieden wegen Mehrfachnennung seiner Daten

Kontakte mit Kunden dauern zu lang

Keine schnellen Entscheidungen des Sachbearbeitersmöglich


Problembeschreibung und -formulierung nach TRIZ

1 Einführung






7 Fazit




Problembeschreibung mittelsInnovations-Checkliste

Systematisches Dokumentieren aller relevanten Aspektedes zu verändernden SystemsSystematisches Festhalten von Informationen zu: Problem,Umfeld, zu verbesserndes System, verfügbare RessourcenVerstärkt Problemverständnis, bringt Entwickler teilweiseauf Lösungsideen [TZZ00].



Problemformulierung mittels der 8Standardfragen

1 Ist diese nützliche Funktion Voraussetzung für eine anderenützliche Funktion?

2 Werden durch diese nützliche Funktion irgendwelcheschädliche Effekte verursacht?

3 Wurde diese nützliche Funktion zur Eliminierung einesschädlichern Effektes eingeführt?

4 ....



Graphische Repräsentation der nützlichenund schädlichen Funktionen



Widerspruchsanalyse


Vergleich der TRIZ-Notation mit SE-Darstellungstechniken

1 Einführung






7 Fazit




Zielorientierte Anforderungsanalyse

Abbildung: Zielstruktur nach der zielorientierten Anforderungsanalyse



Einflußdiagramme

Abbildung: Einflußdiagramm zum System AktivesForderungsmanagement



Vergleich der Ansätze

Ingenieurmäßiges Vorgehen

Zerlegung in Teilprobleme

Darstellung gegenseitiger Abhängigkeiten

Auswirkungen von Parameteränderungen auf weitereParameter


Widerspruchsmatrix und Innovationsprinzipien

1 Einführung






7 Fazit




TRIZ-Widerspruchsmatrix

Abbildung: Auszug aus der Widerspruchsmatrix [TZZ00]



Innovationsprinzipien

Nr. Bezeichnung Innova-tionsprinzip

1 Segmentierung2 Abtrennung3 örtliche Qualität4 Asymmetrie5 Vereinen6 Universalität7 Verschachtelung8 Gegengewicht... ...

Tabelle: Katalogauszug zu Innovationsprinzipien


Auflösung des Widerspruchs

1 Einführung






7 Fazit




Vorgehen bei der Lösungssuche

Abbildung: Der Weg vom spezifischen Problem über allgemeinePrinzipien zur spezifischen Lösung [TZZ00]



Bestimmung der Widerspruchsparameter

Abbildung: Widerspruchsparameter Aktives Forderungsmanagement



Bedeutung der Widerspruchsparameter

33. Parameter Bedienungsfreundlichkeit

Funktion (Übersichtlichkeit wird eingeschränkt)

35. Parameter Anpassungsfähigkeit

Funktion (Kontaktergebnis-Historie wird angezeigt)

Beschreibung des Widerspruchs

Detaillierte/größere Informationsbasis durch Kontakthistorie⇒Zunahme Anpassungsfähigkeit der Zahlungsbedingungen⇒Abnahme Bedienungsfreundlichkeit wegen AbnahmeÜbersichtlichkeit



Suche nach Lösungskonzept

Allgemeines Lösungskonzept der Segmentierung

Zerlege ein Objekt in unabhängige Teile.

Führe das Objekt zerlegbar aus.

Erhöhe den Grad an Unterteilung.

Mögliche konkrete Umsetzungen der Segmentierung

Räumliche bzw. örtliche Segmentierung, z.B. Verteilung derZahlungshistorie auf mehrere Fenster

Zeitliche Segmentierung

⇒ Hier: Wahl der zeitlichen Segmentierung als Lösungskonzept



Umsetzung des Lösungskonzeptes in derBenutzungsschnittstelle IBeschreibung

Navigationsstufen

1 Funktion Historie anzeigen auslösen2 Anzeige Liste Kontaktergebnis-Historie (Überblick ohne

Details)3 Doppelklick eines Eintrages4 Anzeige Detailinformationen eines Kontaktergebnisses



Umsetzung des Lösungskonzeptes in derBenutzungsschnittstelle IIKontaktergebnis-Ausgangsdialog

Abbildung: Neuer Kontaktergebnis-Ausgangsdialog



Umsetzung des Lösungskonzeptes in derBenutzungsschnittstelle IIIKontaktergebnis-Historie

Abbildung: Liste der Kontaktergebnis-Historie


Fazit

1 Einführung






7 Fazit



Fazit

Zusammenfassung der Ergebnisse

TRIZ-Methoden......sind im Software Engineering zur Anforderungsanalysegeeignet

...weisen einige Analogien zu Darstellungstechniken desSoftware Engineering auf

...unterstützen Wiederverwendung von Lösungskonzepten


Fragen und Diskussion

1 Einführung






7 Fazit



Literaturverzeichnis

Literaturverzeichnis I

John Terninko, Alla Zusman, and Boris Zlotin.TRIZ - Der Weg zum konkurrenzlosen Erfolgsprodukt.Verlag Moderne Industrie, 2000.

UsersOf Wikipedia.Wikipedia - the free encyclopedia.wikipedia homepage, 2005.


Seminarausarbeitung TRIZ - the Theory of Inventive Problem ... · 1 Einführung 1.1 TRIZ in a...

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