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Seite 1© Fraunhofer IPT TRIZ-basierte Technologiefrüherkennung Ein guter Technologiemanager wird nicht von neuen Technologien überrascht! Dipl.-Ing. Markus.

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1 Seite 1© Fraunhofer IPT TRIZ-basierte Technologiefrüherkennung Ein guter Technologiemanager wird nicht von neuen Technologien überrascht! Dipl.-Ing. Markus Grawatsch Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT Berlin, 4. November 2005

2 Seite 2© Fraunhofer IPT Was ist Technologiefrüherkennung? Gegenstand der Technologiefrüherkennung ist die frühzeitige Potenzialbestimmung neuer Technologien sowie das Erkennen der Grenzen herkömmlicher technologischer Problemlösungen. [Quelle: Eversheim; Schuh: Betriebshütte] Technologische Leistungsfähigkeit Potenzial T n (PT n ) Potenzial T n+1 Technologie n Technologie n+1 Ist-Leistung T n Zeit Ist-Leistung T n+1 Leistungsgrenze T n+1 Leistungsgrenze T n Das Technologiepotenzial stellt die zukünftige Erfolgsaussicht einer Technologie dar. Determinanten des Technologiepotenzials sind insbesondere - die Weiterentwickelbarkeit der Technologie, - der Zeitbedarf bis zur nächsten Entwicklungsstufe, - der Anwendungsumfang sowie - der Diffusionsverlauf der Technologie. [Quelle: Gebler Lexikon Technologiemanagement]

3 Seite 3© Fraunhofer IPT Filter Formatieren Fokussieren Finden Wie funktioniert Technologiefrüherkennung? Informationsbedarf bestimmen Informationen recherchieren Informationen kommuniziere n Informatione n bewerten TECHNOLOGIEPLANUNG auf Informationen reagieren und sie nutzen Technologiepotenziale TRENDS & DISKONTINUITÄTEN identifizieren und prognostizieren Chancen & Risiken Wie kann das Technologiepotenzial abgeschätzt werden, um daraus Chancen und Risiken für ein Unternehmen abzuleiten? Alternativtechnologien finden Entwicklungen antizipieren Entwicklungsgrenzen bestimmen Informationen systematisch auswerten Quellen: Klopp; Hartmann: Das Fledermaus-Prinzip Lang; Tschirky: Technology Intelligence

4 Seite 4© Fraunhofer IPT Projektbeispiel 2: Innovative Lösungskonzepte für Haushaltsgeräte (Haushaltsgeräte-Industrie, 2004) Zielsetzung Identifikation alternativer, innovativer Lösungen für eine spezielle Einheit in Haushaltsgeräten Vorgehensweise Einführung in die TRIZ-Methodik, Definition der Anforderungen und detaillierte Problemanalyse Methodisches Generieren und Klassifizieren von Lösungsideen (Teillösungen) Systematisches Ableiten von Gesamtkonzepten Bewertung und Auswahl der Gesamtkonzepte Ergebnisse 81 Einzelideen, 10 Ideencluster, 7 Gesamtkonzepte Ausgearbeitete Gesamtkonzepte mit Einordnung der Markteintrittszeitpunkte in eine Roadmap Dokumentation aller entwickelten Ideen Anzahl Nutzungszyklen ohne Bedienereingriff 10 x 30 x

5 Seite 5© Fraunhofer IPT TRIZ-Erfahrung bei der systematischen Produktentwicklung Zielführende Lösungsansätze durch systematisches Vorgehen Innovative Lösungsansätze durch Identifizierung und Auflösung der Widersprüche Zukunftsweisende Lösungsansätze durch Aufbrechen psychologischer Barrieren Erfolg versprechende Lösungsansätze durch Nutzung von Wissen aus anderen Bereichen Wie kann das Technologiepotenzial abgeschätzt werden, um daraus Chancen und Risiken für ein Unternehmen abzuleiten? Alternativtechnologien finden Entwicklungen antizipieren Entwicklungsgrenzen bestimmen Informationen systematisch auswerten

6 Seite 6© Fraunhofer IPT Entwicklungsgeschichte der TRIZ*-Methodik Analyse von westlichen Patenten seit Beginn des 2. Weltkrieges im Dienste der sowjetischen Marine Suche nach zugrunde liegender, allgemeingültiger Systematik zur Lösung technischer Probleme Verurteilung zur Zwangsarbeit im GULAG wegen landesschädigender Erfindungstätigkeit bis zu Stalins Tod 1953 Entwicklung von Problemlösungstechniken und ARIZ 1956 erste wissenschaftliche Veröffentlichungen Seit der Öffnung des Ostblocks verbreiten ehemalige Mitarbeiter die Methode zunächst in den USA TRIZ-Methodik ist heute ein weltweit verbreitetes Instrument zum innovativen Problemlösen *) TRIZ ist das russische Akronym für Die Theorie des erfinderischen Problemlösens "Creativity is not a born gift. Every engineer can learn to be inventive. Genrik Altshuller Genrik S. Altshuller (geb. 1920, gest. 1998) Begründer der TRIZ-Methodik

7 Seite 7© Fraunhofer IPT konkretes Problem innovative Lösung Standard Lösung Standard Problem TRIZ-Werkzeug Abstraktion Anwendung Grundlagen der TRIZ-Methodik Die systematische Analyse eines Problems führt häufig schon zu Problemlösungen. Der Widerspruch ist zentrales, die Innovation provozierendes Element technischer Probleme. Viele Probleme wurden bereits in anderen Gebieten gelöst. Die Weiterentwicklung technischer Systeme zum idealen Produkt folgt bestimmten (Evolutions-) Gesetzen.

8 Seite 8© Fraunhofer IPT Ziel: Gesteigerte Bohrgeschwindigkeit Randbedingungen: -Gegebene, begrenzte Vorschubkraft -Kostengünstige Bohrspitze (kaltgeformter Standard-Stahl) Erster Versuch: Erhöhung der Drehgeschwindigkeit Probleme: -Übermäßige Wärmeentstehung -Reibschweißung Quelle: EJOT Holding GmbH & Co. KG Standard Innovations- prinzip Konkrete Lösung Konkretes Problem Abstrahierte Problem- stellung Bohr- werk- zeug Span Grundmaterial Beispiel: Problemstellung

9 Seite 9© Fraunhofer IPT Auszug aus der Widerspruchsmatrix: Negativ beeinflusster Faktor Haltbarkeit eines bewegten Objektes Haltbarkeit eines festen Objektes Temperatur Helligkeit Volumen eines bewegten Objekts 35, 34, 38 35, 6, 4 Geschwindigkeit 3, 19, 35, 5 28, 30, 36, 2 10, 13, 19 Kraft19, 2 35, 10, 21 Spannung, Druck 19, 3, 27 35, 39, 19, 2 Optimierungs- faktor Vorschlag erfolgsversprechender Innovationsprinzipien Konkrete Lösung Konkretes Problem Abstrahierte Problem- stellung Standard- Innovations- prinzip (Bohr-) Geschwindigkeit soll erhöht werden. Temperatur darf sich nicht erhöhen. Legende Innovationsprinzipien: -28Mechanik ersetzen -30Flexible Hüllen und Filme -36Phasenübergang -2Abtrennung Beschreibung des Problems als Widerspruch: Beispiel: TRIZ-Werkzeug Widerspruchsmatrix

10 Seite 10© Fraunhofer IPT Leitlinie des Innovationsprinzips 36 (Phasenübergang): Nutze die Effekte während des Phasenübergangs einer Substanz aus: -Volumenveränderung -Wärmeentwicklung -Wärmeabsorption Beispiele: Um gerippte Rohre gleichmäßig zu dehnen, werden sie mit Wasser gefüllt und gefroren. Latentwärmespeicher z.B. für Kühlwasser im Kraftfahrzeug Konkrete Lösung Konkretes Problem Abstrahierte Problem- stellung Standard- Innovations prinzip Beispiel: Innovationsprinzip 36: Phasenübergang

11 Seite 11© Fraunhofer IPT Beispiel: Erfinderische Lösung - Paraffinbeschichtete Bohrschraube Verdampfendes Kühlmittel (Abtransport der Wärme) Schmierung durch Kühlmittel Schneidgeschwindigkeit wird erhöht Wärme wird durch verdampfendes Paraffin abgeführt Nebeneffekt: Verbesserte Schmierung durch Paraffin Innovationsprinzip 36: Phasenübergang Konkrete Lösung Konkretes Problem Abstrahierte Problem- stellung Standard- Innovations prinzip Paraffinbeschichtung Quelle: SFS Stadler Befestigungs- und Umformtechnik AG

12 Seite 12© Fraunhofer IPT TRIZ-Philosophien: Technische Evolution strebt Idealität an Innovative Ideen lösen Widersprüche auf Wissen aus anderen Bereichen nutzen Lösungen systematisch erarbeiten Die 4 Säulen der TRIZ - Methodik TRIZ Widerspruch Konfliktanalyse Widerspruchs- analyse Stoff-Feld- Analyse Ziel 1Ziel 2 Wissen Effekte- Datenbank Daten Systematik Innovations- Checkliste Funktions- analyse Ressourcen- Checkliste Trimming Vision Idealität S-Kurve Evolutions- prinzipien Können die Säulen der TRIZ-Methodik für die Technologiefrüherkennung genutzt werden?

13 Seite 13© Fraunhofer IPT Erfahrungssatz: Die Technische Evolution geht in Richtung Idealität. Vision: Ideales Produkt Bringt den vollen Nutzen ohne unerwünschte Nebeneffekte und zusätzliche Kosten Benötigt keinen Raum, hat kein Gewicht, ohne Mehrarbeit oder Wartung Erfüllt die Funktion, ohne vorhanden zu sein Beispiel für das Evolutionsprinzip Regelung, Selbstregelung und Automatisierung: TRIZ-Philosophie 1: Technische Evolution strebt Idealität an Idealitätsgrad = Schaden Nutzen Solarbetriebener, automatischer Rasenmäher Quelle: Husqvarna Das ideale Rasenmäherrad... Elektro-Luftkissenmäher Quelle: Flymo Regelungswirkung direkt auf Objekt Wirkung über Aktuator System mit Rückmeldung

14 Seite 14© Fraunhofer IPT Ergebnis: Die Invention Nutzt ein neues Prinzip, um Konflikt aufzulösen Wird beiden Forderungen voll gerecht Macht eine der Forderungen unnötig Beispiel: Druckbehälter Forderung 1:Geringes Gewicht Forderung 2:Hohe Druckfestigkeit für hohe Luftmenge Kompromiss:Schwere Stahlbehälter mit mittlerem Druckniveau Neuer Ansatz: Nutzung von Faserverbundwerkstoffen Dünner Innenliner dichtet ab Kohlefasern halten den Druckkräften stand Halbiertes Gewicht bei erhöhtem Druckniveau Grundsatz: Reale technische Systeme haben konkurrierende Anforderungen, die zu Kompromisslösungen führen. TRIZ-Philosophie 2: Innovative Ideen lösen Widersprüche auf

15 Seite 15© Fraunhofer IPT Der Entwickler sucht in seinem Fachgebiet nach Lösungen. Die Ideale Lösung zeigt die Notwendigkeit neuer Denkrichtungen auf. Die TRIZ-Methodik ermöglicht über ihre Wissensbasis das Finden von Lösungskonzepten außerhalb der persön- lichen Fachkompetenz des Entwicklers. Fachübergreifendes Wissen nutzen TRIZ-Philosophie 3: Wissen aus anderen Bereichen nutzen *)Problem: Verzehr von heißem Kaffee an jedem Ort und zu jeder Zeit Lösung: Erhitzen des Kaffees durch Ausnutzung einer chemischen Reaktion; im Behältnis integriert Mechanik Chemie Thermo- dynamik Problem* Konzept 1 Konzept 2 Konzept 3 Varianten Ideale Lösung Elektronik

16 Seite 16© Fraunhofer IPT Anwendung klassischer Ideenfindungsmethoden Ohne explizite Methodenanwendung Anwendung der TRIZ-Methodik Ideen überwiegend in Richtung des psychologischen Trägheits- vektors; wenig weiterführ- ende Ideen Ideen in alle Richtungen, viele weiterführende Ideen Zielgerichtete Ideen innerhalb eines engen Suchfeldes hoher Zeitaufwand geringe Qualität der Ergebnisse hoher Zeitaufwand innovativste Lösungen in kürzester Zeit hohe Qualität der Ergebnisse AufgabeLösung psychologischer Trägheitsvektor ideales Endresultat verbesserte Qualität der Ergebnisse TRIZ-Philosophie 4: Lösungen systematisch erarbeiten Problem analysieren Problem fokussieren Lösungswerkzeug auswählen Problem abstrahieren Lösung zielgerichtet erarbeiten Verdichter- einheit Antrieb Pumpe Steuerung Beispiel:

17 Seite 17© Fraunhofer IPT (Wie) kann TRIZ für die Technologiefrüherkennung genutzt werden? Wie kann das Technologiepotenzial abgeschätzt werden, um daraus Chancen und Risiken für ein Unternehmen abzuleiten? Alternativtechnologien finden Entwicklungen antizipieren Entwicklungsgrenzen bestimmen Informationen systematisch auswerten Technologie- früherkennung TRIZ Widerspruch Konfliktanalyse Widerspruchs- analyse Stoff-Feld- Analyse Wissen Effekte- Datenbank Daten Systematik Innovations- Checkliste Funktions- analyse Ressourcen- Checkliste Trimming Vision Idealität S-Kurve Evolutions- prinzipien Ziel 1Ziel 2

18 Seite 18© Fraunhofer IPT Systematische Analyse der Wettbewerbsarena Fokus auf Produkt- technologien Produktions- technologien Werkstoff- technologien Informations- technologien Technologie des Zulieferers Stärke des Zulieferers Stärke des Kunden Technologien des Kunden Eintrittsbarriere Kunde (Super- system) Zulieferer (Sub- system) Alternative Technologien Technologisches Wissen Rivalität unter Unternehmen Wertschöpfungskette Bedrohung durch Ersatz- produkte/ -dienste Neue Wettbe- werber Wettbe- werbs- situation der Branche (System) In Anlehnung an Porters Five Forces [Porter: Wettbewerbsstrategie]

19 Seite 19© Fraunhofer IPT Alternativtechnologien finden Sub-System (Komponente) System (Anzeige) Funktion: Elektrisches Signal in optisches wandeln Super-System (Bildschirm) Funktion: Veränderliches Bild anzeigen Super²-System (Anwendung) Variante IIVariante I Flüssigkristall Polaroidgläser und Flüssigkristall verändert optisches Signal TFT/LCD Bildschirm zzgl. Steuerung Mobiles Telefon Träger (Glas, Kunststoff) Auftreffender Elektronenstrahl erzeugt optisches Signal Braunsche Röhre zzgl. Steuerung Fernseher Dünnfilm Transistor Plasma- Entladung erzeugt optisches Signal Autocockpit Plasma Bildschirm zzgl. Steuerung Daten Beispiel: Bildschirm Aufstellen der Super- und Subsysteme entlang der Wertschöpfungskette (Zulieferer und Kunde) Alternative Systeme über Hauptfunktion identifizieren (Wettbewerbsprodukte)

20 Seite 20© Fraunhofer IPT Entwicklungsgrenzen bestimmen Ziel 1Ziel 2 Technologische Leistungsfähigkeit = (Fläche; Tiefe) Potenzial T n (PT n ) Potenzial T n+1 Technologie n Technologie n+1 Ist-Leistung T n Zeit Ist-Leistung T n+1 Leistungsgrenze T n+1 Leistungsgrenze T n Beispiel: Bildschirm Potenzielle Kunden wünschen großen und flachen Bildschirm Mit der Braunschen Röhre kann der Widerspruch –große Fläche –geringe Tiefe nicht überwunden werden.

21 Seite 21© Fraunhofer IPT Entwicklungen antizipieren Starres System Einfaches Gelenk Mehrfache Gelenke Vollständig elastisch Liquid, Aerosol Feld Zunehmende Dynamisierung und Einsatz von Feldern F Entwicklungsmöglichkeiten Starrer Computer Flexibler Computer (Blatt Papier) Virtueller Computer Starrer Bildschirm Flexibler/ elastischer Bildschirm Projektion auf bspw. Wind- schutzscheibe, Brille, Retina Beispiel: Bildschirm Ableitung von Entwicklungsrichtungen der Super- und Subsysteme Analyse des Entwicklungspotenzials von Systemen Ideenfindung zur Ableitung von Entwicklungs- möglichkeiten für Systeme

22 Seite 22© Fraunhofer IPT Informationen systematisch auswerten Das Technologie-potenzial kann nur relativ bewertet werden. Das Technologie-potenzial ist durch die aktuelle und zukünftige technologische Leistungsfähigkeit definiert. Parameter der technologischen Leistungsfähigkeit garantieren eine möglichst hohen Anwendungsumfang. Legende: w k :Wichtigkeit der Funktionen für den Erfolg einer Technologie p k + :Beschreibung einer nützlichen Funktion durch einen dimensionslosen, normierten und messbaren Parameter p k + :Beschreibung einer schädlichen Funktion durch einen dimensionslosen, normierten und messbaren Parameter Technologische Leistungsfähigkeit: Technologische Leistungsfähigkeit Potenzial T n (PT n ) Potenzial T n+1 Technologie n Technologie n+1 Ist-Leistung T n Zeit Ist-Leistung T n+1 Leistungsgrenze T n+1 Leistungsgrenze T n

23 Seite 23© Fraunhofer IPT Informationsbedarf bestimmen Informationen beschaffen Informationen bewerten Erkenntnisse kommunizieren Systematische Eingrenzung Datenbanken Patentanalyse WorkshopsExperten- befragung Portfolio- Analyse Technische Evolution Technologie- kalender Technologie- Datenblatt Abschlussdiskussion: Kann TRIZ für die Technologiefrüherkennung genutzt werden?


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