Workbook TRIZ Theory of Inventive Problemsolving
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TQU VERLAG 2
Über den Autor Direktor Prof. Dr. Jürgen P. Bläsing hat den TQU Ver-bund aufgebaut und selbst in zahlreichen Projekten ge-arbeitet. Unter seiner aktiven Koordination erreichte das TQU mehrmals die Finalistenrunde im Deutschen Quali-tätspreis (Ludwig-Erhard-Preis). Er lehrte an der Hoch-schule Ulm Qualitäts-, Umwelt- und Wissensmanage-ment. Als Autor und Herausgeber leitet er heute den TQU VERLAG und ist für die Workbooks und QUALITY APPs verantwortlich. E-Mail: [email protected]
Workbook TRIZ Theory of Inventive Problemsolving Erstausgabe mit Walter Brunner 2000, Überarbeitung 2018 Im Eigenverlag und Selbstvertrieb: TQU VERLAG Magirus-Deutz-Straße 18, 89077 Ulm, Deutschland Tel.: 0731/14660-200 email: [email protected], Internet: www.tqu-verlag.de Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch bedingten Rechte, insbesondere der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen oder Tabellen, der Vervielfältigung und der Speicherung bleiben vorbehalten. Wenn in diesem Werk direkt oder indirekt auf Gesetze, Vorschriften, Normen oder andere Richtlinien ver-wiesen oder auszugsweise zitiert wird, so übernehmen der Verlag und die Autoren keine Garantie für Vollständigkeit, Richtigkeit und Aktualität. Bitte ziehen Sie bei Ihren eigenen Arbeiten die vollständigen und autorisierten Dokumente in der jeweils gültigen Fassung heran.
Workbook TRIZ Theory of Inventive Problemsolving
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Inhaltsverzeichnis
Kreativitätstechniken 4
Kreativität und Innovation 5
Die Kreativitäts-Werkzeuge 6
Der Lösungsansatz nach TRIZ 7
Die Stärken von TRIZ 9
TRIZ Grundlagen 10
Der Schöpfer von TRIZ 11
Mit Widersprüchen umgehen 12
Die fünf Ebenen der Innovation 14
Der Wissensbedarf 16
TRIZ Bausteine 18
Übersicht 19
Die Systemanalyse 20
Das Idealitätsprinzip 22
Die Widerspruchsmatrix 24
Die 39 technischen Parameter 26
Die 40 innovativen Grundprinzipien 28
Das Stoff-Feld-Modell 35
Die Standard Stoff-Feld-Modelle 41
Die 1-2-3-Lösung 42
Die Lösungsprinzipien 52
Die Standardlösungen 59
ARIZ: Der Algorithmus zur Problemlösung 62
Anhang 64
Die 39 technischen Parameter von TRIZ 65
Die 40 innovativen Grundprinzipien von TRIZ 67
Formblatt Lösung 1-2-3 77
Die Widerspruchsmatrix 79
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Kreativitätstechniken
, Theory of Inventive Problemsolving Kreativitätstechniken
TQU VERLAG 5
$
Kreativität und Innovation
Die Begriffe Kreativität und Innovation werden im allgemeinen Sprachgebrauch gerne verwendet, „... in unserem Unternehmen herrscht ein kreatives Klima...“ oder „... wir beschäftigen kreative Köpfe...“ oder „... das innovative Produktkon-zept überzeugt...“ usw. Anscheinend wird mit beiden Begriffen etwas Positives verbunden. Ist aber Kreativität das Gleiche wie Innovation? Das Lexikon gibt folgende Definitionen:
Kreativ sein bedeutet schöpferisch oder einfallsreich sein
Innovation bedeutet Neuerung, Neueinführung oder Erfindung
Quelle: Bertelsmann Universallexikon 1997
Ist es möglich innovativ zu sein ohne kreativ zu sein oder gibt es Kreativität ohne Innovation? Die Literatur bietet unzählige Erläuterungen zu diesem Thema. Den meisten gemein ist, dass der Kreativitätsbegriff weiter gefasst ist. Kreativität ist das Brechen mit alten Denkmustern. Wenn diese Kreativität er-folgreich umgesetzt wird, spricht man häufig von Innovation. Vereinfacht aus-gedrückt könnte man sagen::
Innovation = marktfähige Kreativität
, Theory of Inventive Problemsolving Kreativitätstechniken
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Die Kreativitäts-Werkzeuge
Es gibt viele sogenannte Kreativitäts-Werkzeuge um Mitarbeitern zu helfen, mit bestehenden Denkmustern zu brechen und offen für neue Ansatzpunkte und Lösungen zu werden. Der Erfolg liegt jedoch nicht nur in der Generierung neuer bahnbrechender Ideen. Diese teilweise revolutionären Ansätze müssen auch in die Rahmenbedingungen des Marktes und die Firmenpolitik integrierbar sein. Im Folgenden werden einige der bekannteren Kreativitäts-Tools kurz vor-gestellt.
Brainstorming
In relativ kurzer Zeit werden durch ein Team eine
Vielzahl von Ideen gefunden
Brainwriting
Wie Brainstorming, nur geordneter, da nicht auf Zuruf gearbeitet wird
Affinitätsdiagramm
Auch unter den Namen Metaplantechnik, Clustern
oder Klumpen bekannt
635 Methode
6 Teilnehmer, haben je 5 Minuten Zeit um 3 Ideen zu schreiben
Sechs Denkhüte von De Bono
Jeder Teilnehmer der Runde bekommt einen Zylinder in einer bestimmten Farbe. Jede Farbe bestimmt die Art der Kommentare/Beiträge, die der Teilnehmer in die Diskussion einbringen darf. Alle Arten der Beiträge, die nicht seiner Farbe entsprechen, sind verboten. Nach einer definierten Zeit werden die Hüte gewech-selt.
weiß - Informationen/Tatsachen
rot - Gefühl/Intuition
schwarz - Kritik/Bedenken
gelb - Vorteile/Optimismus
grün - neue Ideen/Originalität
blau - Objektivität/Prioritäten
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TRIZ Bausteine
Theory of Inventive Problemsolving TRIZ Bausteine
TQU VERLAG 19
Übersicht
TRIZ besteht aus mehreren Bausteinen und bietet für die unterschiedlichen Aufgabenstellungen verschiedene Werkzeuge an. Diese Werkzeuge können teilweise alleine verwendet, teilweise aber auch miteinander kombiniert wer-den.
Das
Stoff-Feld-Modell
Die
1-2-3 Lösung
Die W ider-
spruchsmatrix
Die
Standardlösungen
ARIZ
Die
Evolutionsgesetze
Subversive
Fehleranalyse
Die Systemanalyse
Problemlösung Innovation
Das
Idealitätsprinzip
Das
Idealitätsprinzip
Die
Lösungsprinzipien
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Die allgemeinen Ansätze:
Entfernen oder Separieren des störenden Teiles von dem Objekt (zum Beispiel: Motor einer Klimaanlage wegen störender Geräusche nach außen legen).
Den nützlichen Teil alleine einsetzen (zum Beispiel: Bellen eines Hundes als Signal einer Alarmanlage, ohne selbst einen Hund haben zu müssen).
Ersetze ein teures, haltbares Objekt durch billige Objekte mit begrenzter Halt-barkeit (zum Beispiel: Wegwerfwindel anstelle von Stoffwindeln oder Plastik-tüte anstelle einer teuren Tasche).
Ersetze eine kontinuierliche Aktion durch eine perio-dische/pulsierende Wirkung (zum Beispiel: Blinklicht anstelle von Dauerlicht).
Wenn die Aktion schon periodisch ist, erhöhe die Fre-quenz (zum Beispiel: dreifache Frequenz einer akuten Sturmwarnung).
Die Pause zwischen den Impulsen für zusätzliche Ak-tionen nützen (zum Beispiel: Blinklicht mit Piepser kombiniert).
Abtrennung
2
Nutzen eines billigen
Ersatzobjekts / Billige
Kurzlebigkeit
27
Periodische
Wirkung
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Von den Grundprinzipien abgeleitete Lösungsmöglichkeiten für die Aufgaben-stellung:
Entfernen des störenden Teiles und Konzentration auf die Hauptfunktion (2) (zum Beispiel: durch Entfer-nen der Mausfunktion, die primär nichts mit der Funk-tion der Tastatur zu tun hat).
Billige Kurzlebigkeit (27) durch Ersetzen eines teuren Systems durch ein kos-tengünstigeres, mit Verzicht auf Langlebigkeit (zum Beispiel: durch Einsatz von Schaumstoffen als Träger der Bauteile anstelle von Metall). Die Anregungen durch die beiden zusätzlich genannten Grundprinzipien 19 und 6 erscheinen unter der gegebenen Aufgabenstellung nicht hilfreich zu sein.
Abtrennung
2
Nutzen eines billigen
Ersatzobjekts / Billige
Kurzlebigkeit
27
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Suchen nach Alternativen Liefert eine erste Untersuchung noch keine ausreichenden Lösungsansätze, kann der potenzielle Konflikt umformuliert und dann ein weiteres Mal mit der Widerspruchsmatrix behandelt werden. Vielleicht entstehen so Ansätze, um die Widersprüche aufzulösen. Eine alternative Problemformulierung, basierend auf den technischen Parame-tern für das Tastaturbeispiel, könnte folgendermaßen aussehen: Der neue zu verbessernde Parameter: 33 Bedienungsfreundlichkeit Der sich dadurch verschlechternde Parameter 8 Volumen Die innovativen Grundprinzipien zur Lösung dieser Aufgabenstellung, entnom-men aus der Widerspruchsmatrix sind: 4 Asymmetrie 18 Mechanische Schwingungen 39 Chemisch nicht reaktive Umgebung 31 Poröse Materialien So, jetzt kann man strukturiert weiterdenken.
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Das Stoff-Feld-Modell
Die Widerspruchsmatrix ist wohl eines der bekanntesten und verständlichsten Tools von TRIZ. Sie ist sehr wirksam, besitzt aber auch einige Einschränkun-gen. Vorteile der Widerspruchsmatrix: Systematik ist schnell zu erlernen Beschleunigt die Definition der Aufgabenstellung Liefert schnell Lösungsansätze Nachteile der Widerspruchsmatrix: Aufgabenstellung kann nicht immer auf die 39 technischen Parameter abs-
trahiert werden Die Lösungen decken nicht den vollen Umfang des aktuellen Know-hows
ab Komplexere Problemstellungen sind schwierig darzustellen
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Beispiel: Versorgung einer Wunde
Die Funktion von ist
Das Stoff-Feld-Modell der Funktion
Schritt 1
A. Eliminieren Sie die Notwendigkeit für die Funktion, indem Sie die Notwendigkeit für das Resultat eliminieren.
Legen Sie Bedingungen fest, die es erlauben die Notwendig-keit zu eliminieren.
das Ergebnis
B. Eliminieren Sie die Notwendigkeit für die Funktion, indem Sie die Notwendigkeit für deren Objekt eliminieren.
Legen Sie Bedingungen fest, die es erlauben die Notwendig-keit zu eliminieren.
das Objekt
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Schritt 2
Führen Sie die Funktion
aus, eliminieren Sie aber
selbst
des Werkzeuges das Werkzeug
A. Lassen Sie die vorhandenen Ressourcen die Funktion ausführen.
Erstellen Sie eine Liste mit allen Ressourcen des Systems, des übergeordneten Sys-tems und der Systemumgebung
Verwenden Sie Ressourcen, die Ihnen direkt zur Verfügung stehen.
Modifizieren Sie zur Verfügung stehende Ressourcen
B. Betrachten Sie alternative Möglichkeiten die Funktion auszuführen, indem Sie an-dere Konzepte einsetzen
Schritt 3
Lassen Sie das System, Objekt oder eine Ressource selbst
ohne das bestehende System zu komplizie-ren oder zu beeinträchtigen.
die schädliche Aktion eliminieren oder eine neue Funktion ausführen
Verwenden Sie Ressourcen, die Ihnen direkt zur Verfügung stehen.
Modifizieren Sie zur Verfügung stehende Ressourcen
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Mögliche Lösung für das Beispiel - Versorgung einer Wunde
Die Funktion von Nadel und Faden ist das Verschließen der Wunde
Das Stoff-Feld-Modell der Funktion
Schritt 1
C. Eliminieren Sie die Notwendigkeit für die Funktion, in dem sie die Notwendigkeit für das Resultat eliminieren.
Legen Sie Bedingungen fest, die es erlauben die Not-wendigkeit zu eliminieren.
das Verschließen der Wunde
das Ergebnis
D. Eliminieren Sie die Notwendigkeit für die Funktion, in dem Sie die Notwendigkeit für deren Objekt eliminieren.
Legen Sie Bedingungen fest, die es erlauben die Not-wendigkeit zu eliminieren.
verletzte Haut
das Objekt
Nadel HautHaut mit
Loch
Fmech
S.R.
N.R. Notwendig für Faden
Schmerz für Patient,
verhindert schnelle Heilung
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Beispiele für Standardlösungen
Allgemeines Problem
Schädliche Aktion auf das Objekt 1
Allgemeine Lösung
Beseitigung der schädlichen Aktion
Beschreibung
F
W1
O1
FW
1O
1
WX
Wx = ?
Isolieren Sie O1 von der schädlichen Aktion mit Hilfe eines neuen Stof-fes WX oder Ox
F
W1
O1
FX
F
W1
O1
Fx = ?
Heben Sie die schädli-che Wirkung mit einem entgegengesetzt wir-kenden Feld FX auf
F
W1
O1
FW
1O
1
OX
Ox = ?
Schützen Sie O1 vor der schädlichen Aktion durch einen neuen Stoff OX, der die schädliche Aktion auf sich lenkt
F
W1
O1
F
W1
O1
O1‘ = ?
Modifizieren Sie O1 so-weit, dass es resistent gegen die schädliche Aktion ist
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TQU VERLAG 62
ARIZ: Der Algorithmus zur Problemlösung
ARIZ war ursprünglich als Zusammenfassung aller TRIZ-Methoden gedacht. Diese Idee konnte G. Altshuller aber nicht realisieren, deshalb bestehen die anderen Tools weiterhin neben und teilweise in ARIZ. Es gibt verschiedene Versionen von ARIZ mit bis zu 100 Schritten, die üblicherweise mit der Jahres-zahl gekennzeichnet sind, z. B. ARIZ93. Die Hauptschritte von ARIZ sind: Formulieren des Widerspruchs (technisch oder physikalisch)
Identifikation des Widerspruchs und Darstellung in einem Stoff-Feld-Modell
Analyse der Konfliktzone und der verfügbaren Ressourcen
Einführen einer X-Ressource/Zwergen-Modell
Ideales Endresultat
Wie deutlich erkennbar ist, spiegeln sich die schon beschriebenen Werkzeuge in ARIZ wieder. ARIZ wurde als letztes Tool entwickelt und sollte alle vorheri-gen Lösungsansätze zusammenfügen. Dies ist nur teilweise gelungen und sehr langatmig in der Anwendung. Die hier beschriebenen Schritte zeigen das Rahmengerüst. Die einzelnen Schritte werden im Folgenden erläutert.
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TQU VERLAG 74
28. Ersatz eines mechanischen Systems
Ersetze ein mechanisches System durch ein optisches, akustisches, ther-misches oder geruchsbasierendes System (Verschieben durch Ausdeh-nung von Metallen).
Nutze ein elektrisches, magnetisches oder elektromagnetisches Feld, um mit dem Objekt eine Wechselwirkung aufzubauen.
Ersetze stationäre mit mobilen Feldern, konstante durch periodische Fel-der und zufällige mit strukturierten Feldern.
Nutze Felder in Verbindung mit ferromagnetischen Teilchen. 29. Pneumatische oder hydraulische Konstruktionen
Ersetze massive Teile eines Systems durch ein Gas oder eine Flüssigkeit.
Für diese Teile kann nun Wasser oder Luft zum Aufpumpen verwendet werden. Nutze auch pneumatische oder hydraulische Dämpfung (Luftbla-senfolie zum Verpacken, Wagenheber mit Abgasen aufpumpen).
30. Flexible Membrane und dünne Filme
Ersetze übliche Konstruktionen durch flexible Membrane oder dünne
Filme. Isoliere (abschirmen) das Objekt von der Umwelt durch flexible Membrane
oder dünne Filme. 31. Poröse Materialien
Mache das Objekt porös oder setze zusätzliche poröse Materialien ein. Wenn ein Objekt schon porös ist, fülle die Poren im Vorfeld mit einer Sub-
stanz.
Theory of Inventive Problemsolving Anhang
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32. Farbwechsel
Ändere die Farbe des Objekts oder der Umgebung. Verändere die Transparenz eines Objekts oder der Umgebung. Nutze Farbzusätze, um ein schlecht sichtbares Objekt oder einen schlecht
sichtbaren Prozess zu überwachen. Wenn schon Farbzusätze verwendet werden, dann leuchtende Stoffe o-
der Atome ein. 33. Homogenität
Objekte, die mit dem Hauptobjekt in einer Wechselwirkung stehen, sollen
aus dem gleichen oder einem ähnlichen (ähnliche Eigenschaften) Material bestehen wie das Hauptobjekt.
34. Beseitigung und Regeneration
Nachdem es seine Funktion erfüllt hat oder nutzlos geworden ist, soll die-
ses Element des Objekts beseitigt (abgelegt, aufgelöst, verdampft, ...) o-der verwertet werden (Medizinkapseln aus Gelatine).
Teile, die ihre Funktion erfüllt haben, sollen im Arbeitsgang wieder herge-stellt/regeneriert werden (Autobatterie).
35. Änderung von Eigenschaften des Objekts
Ändere den physikalischen Status des Systems: fest zu flüssig, flüssig zu
gasförmig,... Ändere die Konzentration oder die Dichte. Ändere den Grad der Flexibilität des Objekts. Ändere die Temperatur oder das Volumen - Nutzen von Viskositätsände-
rungen.
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Die Widerspruchsmatrix
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TQU VERLAG 80
Schrifttum zum Thema Rolf Herb, Thilo Herb, Veit Kohlhauser TRIZ. Der systematische Weg zur Innovation. Werkzeuge, Praxisbeispiele, Schritt-für Schritt-Anleitungen. mi-Verlag moderne Industrie Landsberg 2000 Bernd Gimpel, Rolf Herb, Thilo Herb Ideen finden, Produkte entwickeln mit TRIZ. Carl Hanser Verlag München Wien 2000 J. Terminko, A. Zusmann, B. Zlotin, R. Herb TRIZ - der Weg zum konkurrenzlosen Erfolgsprodukt: Ideen produzieren, Ni-schen besetzen, Märkte gewinnen. mi verlag moderne industrie Landsberg, 1998 Nützliche Internetadresse www.triz-journal.com
