TRIZ - Theorie des erfinderischen Problemlösens

Innovation ist kein Zufall

Die Wurzeln der TRIZ-Methodik reichen bis in die 40er Jahre des vorigen Jahrhunderts zurück. Der russische Wissenschaftler Genrich Altschuller analysierte über 200.000 Patente und entdeckte, dass alle technischen Systeme sich nach bestimmten Gesetzmäßigkeiten entwickeln.

Führungskräften und Entscheidungsträgern aller Sparten hilft TRIZ, neue Produktideen umzusetzen und neue, patentfähige Konzepte und Detaillösungen zu realisieren. Die Methode trägt dazu bei, Denkbarrieren zu überwinden und die Ergebnisse anderer Fachgebiete zu nutzen und dadurch die Produktivität und Wirtschaftlichkeit ihrer Bereiche zu steigern.

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TRIZ steht für das russische Akronym "Theorie des erfinderischen Problemlösens" - im Englischen TIPS für "Theory of Inventive Problem Solving". Es handelt sich um eine wissensbasierte, systematische Methode, um innovative Produkte zu entwickeln und innovative Aufgaben zu lösen.

Seit 1986 gibt es die ersten praktischen Erfahrungen mit TRIZ. In den Vereinigten Staaten setzen viele Firmen die TRIZ-Methode in Forschung und Entwicklung ein. Im deutschsprachigen Raum haben mittlerweile namhafte Firmen begonnen, diese neue Methode in ihrem Unternehmen zu implementieren oder erste Projekte durchzuführen z.B. Rockwell International, Shell, IBM, Motorola, BMW, Siemens und Boehringer Ingelheim.

TRIZ basiert auf der Idee, dass viele grundlegende technische Aufgabenstellungen schon einmal gelöst wurden. Im Gegensatz zu konventionellen Lösungswegen, wo teilweise mit Kompromissen gearbeitet wird, sucht TRIZ den Widerspruch und versucht, diesen zu lösen. TRIZ basiert auf der Analyse von vergleichbaren technischen Problemen und bietet einen systematischen Ansatz zur Entwicklung neuer, innovativer Produkte.

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Die Widerspruchsmatrix: 40 Prinzipien und 39 Parameter

Ansatzpunkt vieler Methoden ist es, Kosten möglichst gering zu halten: CAD, SPC (Statistic Prozeß Control) oder DoE (Design of Experiments) wirken sich auf die Ressourcen aus. Aber gerade im ständig stärker werdenden globalen Wettbewerb ist u.a. Ziel der Unternehmen ihren Wettbewerbsvorteil und ihren wirtschaftlichen Gewinn zu sichern.

Wer schneller als die Konkurrenz Innovationen auf den Markt bringt, kann aus der immer schnelleren technologischen Entwicklung seinen Nutzen ziehen. Und ist dadurch auch in Zukunft erfolgreich.
Altschuler ging bei der Klassifizierung von mehr als einer Million Patente und der detaillierteren Analyse von ca. 40.000 Patenten von zwei Aspekten aus:

  • Gibt es Gemeinsamkeiten in der Aufgabenstellung?
  • Gibt es Lösungen, die sich wiederholen?

Beide Fragen ließen sich positiv beantworten. Also unabhängig vom Wirtschaftszweig oder der Industriesparte wiederholen sich abstrahierte Probleme und deren Lösungen.
Bei dieser Untersuchung wurden 39 technische Parameter gefunden, auf die sich fast alle technischen Probleme zurückführen lassen. Daneben ergaben sich 40 innovative Grundprinzipien.

Die 39 Parameter

Oftmals werden Probleme gelöst, indem ein ähnliches Problem als Vergleich herangezogen wird, von dem man die Lösung bereits kennt. D.h. die Lösung des Problems erfolgt durch eine zutreffende Analogie. Was aber, wenn es sich um ein "neuartiges Problem" handelt?
Mit Hilfe der 39 Parameter lassen sich verschiedene technische Systeme einheitlich beschreiben. Einige Beispiele:

  • Weight of moving object: Auswirkungen des Eigengewichts eines bewegten Teiles auf eine Fläche (Führungselemente).

  • Speed: Arbeitsgeschwindigkeit oder Prozessgeschwindigkeit.

  • Power: Leistung, erforderlicher Betrag der Arbeit pro Zeiteinheit, um die Funktion durchzuführen, ebenso die Veränderung bzw. unerwünschter Leistungsbedarf.

  • Adaptability: Die Fähigkeit eines Teiles oder Systems sich an veränderte Bedingungen anzupassen.

Nimmt man nun die 40 Grundprinzipen hinzu, ist es möglich, beliebige vergleichbare Lösungsmöglichkeiten zu erarbeiten.

Die 40 innovativen Grundprinzipien

 Herkömmlich werden Widersprüche durch Kompromisse gelöst. TRIZ versucht, den Widerspruch zu eliminieren, ohne Kompromisse eingehen zu müssen.
Grundprinzipien zur Lösung technischer Widersprüche sind beispielsweise:

  • Segmentation: Gliederung,
  • Extraction: Ausgliederung,
  • Inversion: Umkehrung,
  • Thermal expansion: Wärmeausdehnung.

Die 40 Prinzipien, zusammen mit der Widerspruchstabelle, sind das erste TRIZ-Werkzeug zur Unterstützung von Entwicklern. Jedes einzelne Prinzip stellt eine Empfehlung zur Veränderung eines technischen Systems dar.
Kombiniert man diese 40 Grundprinzipien mit den 39 Parameter entsteht eine Widerspruchsmatrix.

Widerspruchsmatrix

Mit dieser Matrix werden zwei Funktionen erfüllt:

  • Die Konzentration auf den Kernkonflikt des Problems, um dann
  • zielgerichtet potenzielle Lösungsansätze zu finden.

Man geht folgendermaßen vor:

  • Schritt 1: improving feature
    Welcher System-Parameter soll verbessert werden? Was wird den Bedingungen der Aufgabe entsprechend verändert (vergrößert, verringert, verschlechtert)?
  • Schritt 2: worsening feature
    Welcher System-Parameter verändert sich nicht so, dass die gewünschte Verbesserung eintritt? Was verändert (vergrößert, verringert, verschlechtert) sich unzulässig, wenn Veränderungen gemäß 1. mit herkömmlichen Verfahren herbeigeführt werden?
  • Schritt 3: Welche Prinzipien sind jetzt bei der Lösungssuche auf die Prinzipien im Schnittpunkt (aus 1. und 2.) in der Tabelle aufgelistet?
  • Schritt 4: Welche der empfohlenen Prinzipien kommen in Betracht um das Problem zu lösen?

TRIZ bietet eine gezielte und schnelle Lösungssuche und hilft, den technischen Widerspruch durch die Parameter und Grundprinzipien gezielt zu klassifizieren. Neben ARIZ (Algorithmus zur erfinderischen Problemlösung) erweitert TRIZ seine Betrachtungsweise auf die prospektive also vorausschauende Fehlerentdeckung. TRIZ sucht wie die traditionelle FMEA (Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse, engl. Failure Mode and Effect Analysis) nach möglichen Fehlern, Ursachen und Folgen.

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Die Kombination mit anderen Entwicklungsmethoden

Die Anwendung von TRIZ ist aber nicht die einzige Methode zur Lösungssuche. Der Einsatz verschiedener Methoden und Techniken führt letztendlich bei der Suche nach Innovationen oder dem Lösen von Problemen zum Erfolg. Die Nutzung von Synergien ist ausschlaggebend. So fügt sich TRIZ in die Reihe weiterer Entwicklungsmethoden und Techniken:
Am Anfang unterstützen vor allem Kreativitätstechniken auf der Suche nach einer Idee für ein neues Produkt.

Mit Hilfe von QFD (Quality Function Deployment) wird überprüft, ob die Idee beim Kunden ankommen könnte: Die Kundenanforderungen werden in technische Funktionen übersetzt.

Treten bei der Umsetzung von Kundenanforderungen in technische Funktionen Widersprüche auf, findet TRIZ dafür innovative, technische Lösungen. Ohne Anwendung der TRIZ-Methode würde hier eventuell ein Kompromiss eingegangen.

Die von Altschuller entwickelte TRIZ-Methode hat sich in den Jahren weiterentwickelt. Einige der "Weiterentwicklungen" sind: WOIS (Widerspruchsorientierte Innovationsstrategie), SIT (Systematic Inventive Thinking), USIT (Unified Structured Inventive Thinking) und das PI-Konzept (Konzept der Problemzentrierten Invention).

Produktevolution

Ein weiteres Anwendungsgebiet ergibt sich aus der Frage, wie ein erfolgreiches Produkt in einigen Jahren aussehen wird? Um diese Frage beantworten zu können, wurden unzählige "Produktlebensläufe" analysiert. Das Ergebnis dieser Untersuchung ist beeindruckend.

Genauso wie bei den Erfindungen technische Parameter und innovative Grundprinzipien gefunden werden konnten, liegen der Produktevolution einige Gesetzmäßigkeiten zugrunde. TRIZ hat diese Regeln in den Evolutionsgesetzen für Produkte zusammengefasst, wie zum Beispiel:

  • Ein immer geringer werdender Einfluss des Menschen auf das System.
  • Eine Vergrößerung der Idealität. TRIZ orientiert sich an der ursprünglichen Funktion des Produktes. Diese Konzentration auf die Hauptfunktion dient als Modell zur Produktentwicklung und je näher das Produkt an dieses Modell herankommt, desto besser/idealer.

Wendet man diese Technik schon in der Entwicklung eines Produktes an, so erhält man frühzeitig Impulse und Anregungen wie das Produkt zukünftig aussehen kann.
TRIZ kann Unternehmen also helfen, durch zielgerichtete Innovationen der Konkurrenz voraus zu sein.

Links und Literatur

Mehr über diese Regeln, die 40 Prinzipien und 39 Parameter von TRIZ finden Sie dort:

Systematisches Erfinden. Was haben Raketenforschung und Verkaufszahlen gemeinsam? Laut Triz-Anhängern, jede Menge, denn hinter jeder technischen Innovation steckt ein Trick. Spielen Sie die Tricks weltweiter Innovationen für die eigene Problemstellung durch, ohne Ingenieurwissen und das Wälzen von Fachbüchern. Der weltgrösste Darjeeling-Importeur "Teekampagne" erdachte so spielend seinen neuen Marktauftritt. Und auch im strategischen Marketing bei Siemens sind die Karten im Einsatz. Erfahren Sie mehr zum Systematischen Erfinden mit TRIZ.

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