E-Book, Deutsch, 350 Seiten
Koltze / Souchkov Systematische Innovation
3. überarbeitete Auflage 2025
ISBN: 978-3-446-48495-5
Verlag: Hanser, Carl
Format: EPUB
Kopierschutz: 6 - ePub Watermark
TRIZ-Anwendung in der Produkt- und Prozessentwicklung
E-Book, Deutsch, 350 Seiten
ISBN: 978-3-446-48495-5
Verlag: Hanser, Carl
Format: EPUB
Kopierschutz: 6 - ePub Watermark
Die Theorie der Erfinderischen Problemlösung (TRIZ) beschreibt eine Fülle von Erkenntnissen und Methoden zur systematischen Entwicklung von Produkt- und Prozessinnovationen. Die Basis ist eine umfangreiche Patentanalyse, die das Denkmuster bei der Lösung technischer und nicht-technischer Probleme entschlüsselt und übertragbar macht. Das vorliegende Buch zeigt Ihnen umfassend und anschaulich den praktischen Nutzen der TRIZ. Das Buch bietet
- die schrittweise Erläuterung der einzelnen Werkzeuge systematischer Innovation,
- anwendungsorientierte Hilfestellungen und viele Beispiele für die leichtere Adaption der TRIZ auf eigene Problemstellungen,
- die Verbindung von TRIZ mit der klassischen Konstruktionsmethodik, der strategischen Marketingplanung und dem Qualitätsmanagement,
- Beispiele deutlicher Leistungssteigerung von FMEA und QFD durch die Ergänzung mit TRIZ,
- viele Checklisten, Tabellen, Vorgehensanleitungen und weitere unterstützende Arbeitsmittel.
Dieses Buch beflügelt Sie zu revolutionierenden Lösungskonzepten! Egal ob Sie es als Lehrbuch in der Hochschulausbildung oder als 'Problemlöser' und Nachschlagewerk in der Berufspraxis verwenden.
Die dritte Auflage des Buches wurde um ein Kapitel zum Thema 'Nachhaltigkeit' ergänzt. Die Entwicklung nachhaltiger Produkte und Prozesse trägt dazu bei, die ökologischen, sozialen und wirtschaftlichen Probleme zu lösen. Hierzu bietet die TRIZ grundlegende Denkmodelle und unterstützende Werkzeuge, die auch bei Nachhaltigkeitsprojekten hilfreich eingesetzt werden können.
Karl Koltze ist seit 2004 Professor für Konstruktionslehre mit Schwerpunkt Textilmaschinen im Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik der Hochschule Niederrhein.
Autoren/Hrsg.
Weitere Infos & Material
| 1 | Einleitung |
| 1.1 | Erfindung und Innovation |
Innovation entsteht auf Basis einer Erfindung (engl. „Invention“). Eine Erfindung ist eine neuartige Idee, wie ein Problem prinzipiell lösbar ist, ein Lösungskonzept. Oftmals erscheint eine derartige Idee so wertvoll, dass der Wunsch besteht, sie rechtlich gegen Nachahmung zu schützen. Dies geschieht, indem das Lösungskonzept zum Patent angemeldet wird. Ein Patent ist ein Schutzrecht, das heißt das Recht auf die alleinige Nutzung der Erfindung. Es garantiert jedoch noch kein erfolgreiches Produkt. Das Lösungskonzept muss weiterentwickelt und in ein marktfähiges Produkt umgesetzt werden. Von einer technisch erfolgreichen Umsetzung kann gesprochen werden, wenn das Produkt bzw. der Prozess zunächst einmal fehlerfrei funktioniert. Wenn der Markt dann einen besonderen Wert bzw. eine Wertsteigerung gegenüber den bisher im Markt befindlichen Produkten bzw. Prozessen erkennt, ist die Erfindung erfolgreich vermarktbar.
Innovation = Neue Idee (+ Patent) + Erfolgreiche Umsetzung + Erkennbarer (Markt-)Wert
Der Innovationsprozess beinhaltet im Wesentlichen die Schritte
a) Ideenfindung,
b) Ideenbewertung und Auswahl,
c) Umsetzung der erfinderischen Idee in ein marktfähiges Produkt bzw. einen marktfähigen Prozess,
d) Vermarktung.
Beispiel 1.1
In der Vergangenheit wurde die Erfindung „Auftrieb mit einem speziell geformten Flügelprofil“ nach und nach in die Innovation „Flugzeug“ umgesetzt und vermarktet.
In der industriellen Praxis gibt es unterschiedliche Problemstellungen, die die Grenzen herkömmlicher Lösungen aufzeigen und Innovationsprozesse auslösen können, beispielsweise
Barrieren in der Leistungsfähigkeit von Produkten und Prozessen,
sich neu entwickelnde oder verändernde Marktbedürfnisse,
das Erkennen bisher unerkannter (sog. „latenter“) Kundenbedürfnisse,
neue wissenschaftliche Entdeckungen,
strategisch notwendige Technologie- und Marktdiversifikation,
störende negative Effekte bisheriger Produkte und Prozesse,
zu hohe Kosten,
aufkommende Wettbewerbsaktivitäten.
Ergebnis des Innovationsprozesses sind Problemlösungen, die besser als zuvor funktionieren und besser als zuvor an die Bedürfnisse des Kunden, des Marktes bzw. des sich verändernden Umfelds angepasst sind. Innovationen sind dann erfolgreich, wenn einerseits ihr Wert deutlich für den Markt erkennbar ist, sie andererseits aber auch in das konkrete Umfeld passen. Wenn Letzteres nicht gegeben ist, können selbst technisch innovative Produkte und Prozesse keinen Markterfolg haben. In der Technikgeschichte gibt es immer wieder Beispiele für Produkte, „deren Zeit noch nicht reif war“, wie die Entwicklungen von Elektrofahrzeugen um 1900. Der Innovationsprozess beinhaltet also nicht nur die Erarbeitung von einzelnen Problemlösungen, sondern auch die Integration dieser Lösungen in das Umfeld – gegebenenfalls sogar die aktive Schaffung eines geeigneten Umfelds für das neu zu vermarktende Produkt. In den kommenden Kapiteln wird auf die Berücksichtigung des Aspekts „Umfeld“ insbesondere zur Lösungsauswahl noch ausführlicher eingegangen.
| 1.2 | Innovationstechnologien |
Die Phasen des Innovationsprozesses, der schrittweisen, systematischen Produktund Prozessentstehung, sind durch die Richtlinien des VDI (Verein Deutscher Ingenieure) und die grundlegende Literatur der klassischen methodischen Konstruktion beschrieben (vgl. VDI 2221, VDI 2222, VDI 2223, VDI 2206 sowie [Pah97], [Koll98]). In der industriellen Praxis haben sich einige den Innovationsprozess unterstützende Methoden, Techniken, Verfahren und Werkzeuge, sogenannte Innovationstechnologien, etabliert. Im Produktentwicklungsprozess sind dies insbesondere
die virtuelle Produktentwicklung mit Werkzeugen wie CAD/CAE (Computer Aided Design/Computer Aided Engineering), FEM (Finite Elemente Methode), CFD (Computational Fluid Dynamics) für Strömungssimulationen, Toleranzanalysen oder Berechnungs- und Simulationssoftware wie MatLab und Simulink,
die Verfahren der klassischen methodischen Konstruktionslehre wie die Funktionsstruktur oder die Morphologie,
klassische Kreativitätstechniken wie Brainstorming, MindMap und andere.
Auch das Qualitätsmanagement kennt Techniken und Verfahren zur Optimierung von Produkten und Prozessen, die inzwischen standardmäßig genutzt werden, angefangen von einzelnen Werkzeugen wie
QFD (Quality Function Deployment),
FMEA (Failure Mode and Effect Analysis),
DoE (Design of Experiments),
SPC (Statistical Process Control),
bis hin zu umfangreichen systematischen Projekten wie Six-Sigma-Projekte zur Prozessoptimierung im Rahmen des Total Quality Management (vgl. [Pfei96a], [Wap06]).
Der Umfang der Anwendung von Innovationstechnologien variiert in den Unternehmen je nach Unternehmensgröße bzw. Größe des Entwicklungsteams sowie Umfang bzw. Dauer des Entwicklungsvorhabens, aber auch je nach Neigung des Anwenders. Etablierte Innovationstechnologien werden durch neue Technologien ergänzt und mit ihnen verknüpft. So ist das Vorgehen im Rahmen von Six-Sigma-Projekten nicht zuletzt deshalb erfolgreich, weil es bereits bekannte, etablierte Methoden und Verfahren in einen systematischen und konsequenten Zusammenhang bringt. Die Theorie der erfinderischen Problemlösung (TRIZ) hat eine Fülle neuer Methoden hervorgebracht, die in den folgenden Kapiteln zunächst einzeln beschrieben werden. Diese Methoden lassen sich in den Rahmen etablierten Vorgehens eingliedern, besitzen jedoch auch derart „revolutionäre“ Gedankengänge, dass sie langfristig einzelne bisherige Vorgehensweisen ersetzen werden. Mit zunehmender Anwendungsroutine wird der TRIZ-Nutzer selbst bestimmen können, wie weit einzelne Methoden und Strategien die vorhandene Entwicklungssystematik ergänzen oder ersetzen.
Der Zeitpunkt der Anwendung einzelner Innovationstechnologien lässt sich den Phasen des Innovationsprozesses zuordnen, in denen sie meist genutzt werden (Bild 1.1).
Bild 1.1 Typische Innovationstechnologien in den Phasen des Innovationsprozesses
In der Praxis zeigt sich, dass Innovationstechnologien oftmals in verschiedenen Phasen des Innovationsprozesses, ggf. nach geringfügigen Anpassungen, effizient genutzt werden können. Ein Beispiel hierfür ist die mehrstufige QFD-Analyse. Die systematische und gleichzeitig pragmatische Nutzung von Innovationstechnologien „mit Augenmaß“ in den verschiedenen Phasen der Entwicklungstätigkeit ist eine besondere Schlüsselkompetenz. Aus diesem Grund ist die Unterstützung durch interne oder externe Methodenexperten bzw. -moderatoren im Innovationsprozess meist recht hilfreich.
| 1.3 | Bedarf für systematische Innovation |
Auf der Grundlage von Studien in der Industrie wurde insbesondere durch Pannebäcker [Pan07] beschrieben, inwieweit bei der Produkt- und Prozessentwicklung ein methodisches, systematisches Vorgehen in der industriellen Praxis gewünscht und „gelebt“ wird. Eine Befragung, die 1998 bei 400 Unternehmen durchgeführt wurde, zeigte zusammenfassend folgende Aussagen, die durch unsere eigenen Praxiserfahrungen bestätigt werden können:
Allen Phasen des Innovationsprozesses wird eine große Bedeutung für den Erfolg der Innovation beigemessen. Eine frühe Analyse- und Definitionsphase scheint jedoch recht stark zum Erfolg beizutragen.
Die frühen Phasen des Innovationsprozesses bedürfen eher einer (Anwendungs-) Verbesserung als die späten Phasen, die eher der „klassischen“ Ingenieurarbeit entsprechen, die routiniert ausgeführt wird.
Für eine erfolgreiche Problemlösung wird der Schritt der Zielbildung bzw. Problemdefinition als besonders wichtig...
