Theorie des erfinderischen Problemlösens · Zielsetzung von TRIZ: Doppelerfindungen innerhalb...
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TRIZTheorie des erfinderischen Problemlösens
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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
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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
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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
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Ordnungsschema der TRIZ-Methoden
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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.“
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Technologische TrendsBeispiel: Airbag
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r Tec
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Schrittmacher-Technologie
Schlüssel-Technologie
Basis-Technologie
1951Zeichnung aus Patent-schrift
1981Daimler-Benz bietet den Airbag an
1999Airbags gehören zur Serienausstattungim Kfz
Zeit
Substitutions-technologie
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WiederspruchsanalyseBeispiel: Trennen von Schweißrohren
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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
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Stoff-Feld-Analyse
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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.
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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
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