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TRIZTheorie des erfinderischen Problemlösens

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10. März 2006 © 2006 innovations-wissen.de | Lindberghring 1 - 33124 Büren | All rights reserved. 2

TRIZ steht für „Teoriya Resheniya Izobretatelskih Zadach “„Theorie des erfinderischen Problemlösens“(Theorie ≈ Methodik)

Entstehung: Genrich Altschuller analysierte seit Anfang der 40er Jahre in der ehemaligen UdSSR Patente. (mittlerweile 2 500 000 Patentschriften)

Fokus: Bestehende Probleme zielgerichtet und unter knappen Ressourcen lösen, daher besteht ein starker Praxisbezug.

Altschullers Arbeiten und Erkenntnisse:Klassifizierung von Patenten nach dem Niveau der KreativitätProbleme in technischen Systemen beruhen zumeist auf WidersprüchenBeim Problemlösen tauchen unabhängig vom wissenschaftlichen Bereich immer wieder die gleichen Muster und Gesetzmäßigkeiten aufAufbau einer Wissensbasis von Standardlösungen und innovativen Prinzipien

Grundlagen von TRIZ


Die fünf Niveaus der Kreativität

Innovationsgrad Anteil an Patenten

32%

45%

18%

4%

1%

1. Niveau: offensichtliche, konventionelle Erfindung

Problemlösung mittels im Fachgebietbekannter Methoden

2. Niveau: geringfügige Erfindung innerhalb der existenten Konstruktion

Verbesserung eines existenten Systems, in der Regel mit Kompromissen

3. Niveau: substanzielle Erfindung innerhalb einer Technologie

Grundlegende Verbesserungeines existierenden Systems

5. Niveau: EntdeckungGrundlegende Erfindung, basierend auf einem

neuen wissenschaftlichen Phänomen

4. Niveau: Erfindung außerhalb einer TechnologieNeue Generation eines Designs oder neuekonstruktuive Lösung, basierend auf neuer

wissenschaftlicher Erkenntnis


Vorgehen von TRIZ

Zielsetzung von TRIZ:Doppelerfindungen innerhalb einer und in mehreren Disziplinen vermeidenProbleme nicht durch das Eingehen von Kompromissen lösen, sondern die Widersprüche im technischen System identifizieren und auflösen

Grundsätzliches Vorgehen bei der Problemlösung:

Analyse des konkreten zu lösenden Problems

Abstraktion des Problems auf ein Standardproblem

Lösen des abstrakten Problems

Übertragen der abstrakten Lösung auf das konkrete Problem

KonkretesProblem

AllgemeinesProblem

Lösung desallgemeinen

Problems

Lösung deskonkretenProblems

Abstraktion

Einsatz der Wissensbasis

Übertragen aufkonkreten Fall

Scheinbarunüberwindbares

Problem


Ordnungsschema der TRIZ-Methoden


Patentanalyse

Zeit

Leistungs-fähigkeitdes Systems

Erfindungs-höhe

Anzahl derErfindungen

Profitabilität

Patentschrift DE 896312 vom 6. 10. 1951:„Gemäß der Erfindung wird vor dem Sitzder zu schützenden Person ein aufblas-barer Behälter in zusammengefalteten Zustand montiert, der sich im Falle der Gefahr automatisch oder durch willkürliche Auslösung aufbläht, so dass die betreffen-de Person bei einem Zusammenstoß gegen diesen weichen, elastischen Behälter geschleudert wird, wo sie keine Verletzung erleidet....“

Patentschrift US 5957483 vom 28. 9 1998:„A covering for an airbag moduleaccommodated in the door liningand/or in the instrument panel of a vehicle.“


Technologische TrendsBeispiel: Airbag

Leis

tung

sfäh

igke

it de

r Tec

hnol

ogie

Schrittmacher-Technologie

Schlüssel-Technologie

Basis-Technologie

1951Zeichnung aus Patent-schrift

1981Daimler-Benz bietet den Airbag an

1999Airbags gehören zur Serienausstattungim Kfz

Zeit

Substitutions-technologie


WiederspruchsanalyseBeispiel: Trennen von Schweißrohren


Idealität

Aufgabe

Psycholo-gischerTrägheits-vektor

Ideale Maschine

Lösung

Suchwinkel

αβ

Idealität = Summe aller nützlichen FunktionenSumme aller schädlichen Funktionen

nützliche Funktion: unterstützt die Gesamtfunktionschädliche Funktion: alle Arten von Kosten, Ressourcen-Verbrauch (Platz, Abfall, Energie ...), Emissionen etc.

Idee der idealen Maschine:stimuliert zielgerichtetes Engineering-Denkend.h. die Gedanken des Konstrukteurs werden indie Richtung einer Lösung gelenkt, die dieAnforderungen bestmöglich erfüllt.

Idealität einer Lösung verbessen - Beispiel: Transport von Motoren

Bisherige Lösung:

Verbesserung der Idealität:

Fazit:

Die Rotoren der Motoren sind auf Kugellagern gelagert. Aufgrund vonVibrationen und Stößen bei dem Transport verursachen stillstehendeKugellager Vertiefungen auf der Lauffläche der Kugeln.

Es wird eine Maschine eingesetzt, die die Rotorenperiodisch weiterdreht.

Anstelle der Maschine wird ein Pendel an der Rotorachse aufgehängt und mit einer Ratsche verbunden, welche eine Fortbewegung nur in eine Richtung zuläßt. Tritt ein Stoß auf, regt dieser das Pendel zum Schwingen an. Das Pendel schwingt in die zu-gelassene Richtung und dreht gleichzeitig den Rotor.

Vorhandene Stöße werden genutzt, um den Rotor zu drehen. Maschine zum Drehen wird durch ein einfaches Pendel ersetzt. Verbesserte Lösung


Stoff-Feld-Analyse


Beispiel zur Anwendung der Stoff-Feld-Analyse

Metallfläche (S )1

Wasser (S )2

Eisschicht (S )3

Kavitationsfeld (F)

Problem:Hohe Fahrgeschwindigkeit führt zu starkerKavitationserosion an den Tragflächen.

F

Wasser

S1 S2

Metallfläche

Kavitationsfeld

F

Wasser

S2

Kavitationsfeld

F

Eisschicht

S1 S3

Metallfläche

KältefeldModifikation des Systemsdurch Standardlösung 13

Einführung eines drittenStoffes, der eineModifikation eines Vorhandenen ist.

Selbstaufbau, Selbstregulation.

Problem:Hohe Fahrgeschwindigkeit führt zu starker Kavitationserosion an den Tragflächen.

Lösung:Kühlung der Tragflächen, so daß sich ein schützender und sich selbst regenerierender Eisfilm ausbildet.


ARIZAlgorithmus des erfinderischen Problemlösens

Formuliere den technischen Widerspruch

Formuliere den physik. Widerspruch

Identifiziere einen Konflikt

Stoff-Feld-Modellierung

Analyse der Konfliktzone sowie der verfügbaren Ressourcen

Zwerge-Modell

Ideales Endresultat

Zentraler physikalischer Widerspruch

KeineLösungsmöglichkeit

ausgewähltesTeilproblem

Widerspruchs-tabelle

System der Operatoren, Separations-

prinzipien

System der Operatoren, 76

Standardlösungen

System der Operatoren, Ressourcen

Effekte Lexikon

System der Operatoren, Separations-

prinzipien

System der Operatoren, 76

Standardlösungen

Lösungs-konzepte


Inhalte

Diese Inhalte werden Ihnen zur Verfügung gestellt durch das Heinz Nixdorf Institut:Dipl.-Wirt.-Ing. Christoph WenzelmannTel: 05251 606264Fax: 05251 606268E-Mail: [email protected]

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