Systematische Innovation E-Book

Karl Koltze

• Herausgeber: Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG
• Kategorie: Fachliteratur
• Sprache: Deutsch

Seitenzahl: 421

Veröffentlichungsjahr: 2025

Beschreibung

Innovation durch erfinderische Problemlösung

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.

Leseprobe

Karl KoltzeValeri Souchkov

Systematische Innovation

TRIZ-Anwendung in der Produktund Prozessentwicklung

3., überarbeitete Auflage

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Erscheint in der Praxisreihe Qualitätswissen, die ab 2016 von Kurt Matyas herausgegeben wird; Herausgeber vom Gründungsjahr bis 2016 Franz J. Brunner

Print-ISBN:        978-3-446-48088-9E-Book-ISBN:   978-3-446-48135-0E-Pub-ISBN:     978-3-446-48495-5

Die allgemein verwendeten Personenbezeichnungen gelten gleichermaßen für alle Geschlechter.

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© 2025 Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, MünchenKolbergerstraße 22 | 81679 München | [e-mail]: Lisa Hoffmann-BäumlHerstellung: le-tex publishing services GmbH, LeipzigCoverkonzept: Marc Müller-Bremer, www.rebranding.de, MünchenCovergestaltung: Thomas WestTitelmotiv: © Stephan Rönigk, unter Verwendung von Grafiken von gettyimages.de/aleksandarvelasevic

Inhalt

Titelei

Impressum

Inhalt

Vorwort zur dritten Auflage

Vorwörter zur ersten Auflage

1 Einleitung

1.1 Erfindung und Innovation

1.2 Innovationstechnologien

1.3 Bedarf für systematische Innovation

1.4 Ganzheitliche Produkt- und Prozessentwicklung

1.5 Erfolgsfaktoren systematischer Innovation mit TRIZ

2 Kreativität und Methodik

2.1 Kreativitätstechniken

2.2 Klassische Konstruktionsmethodik

2.3 Kreativität und Methodik – ein Widerspruch?

2.4 Effizienz der Problemlösungstechniken

2.5 Der Prozess systematischer Innovation mit TRIZ

3 Die Theorie der erfinderischen Problemlösung

3.1 Ein systematischer Weg zur Erfindung

3.2 Der Widerspruch als Aufgabenstellung

3.3 Evolution technischer Systeme

3.4 Niveau von Problemlösungen

3.5 Nutzung bekannter Lösungsprinzipien und vorhandenen Wissens

3.6 Werkzeuge der TRIZ im Problemlösungsprozess

3.7 VDI-Richtlinie 4521

4 Werkzeuge systematischer Innovation mit TRIZ

4.1 Idealität

4.1.1 Maximaler Nutzen

4.1.2 Ideales technisches System

4.1.3 Ideales Endresultat (IER)

4.1.4 Erhöhung der Idealität als universelles Entwicklungsziel

4.1.5 Wege zur Erhöhung der Idealität

4.1.6 Grad der Idealität als Auswahlkriterium

4.2 Ressourcenanalyse

4.2.1 Stoffliche Ressourcen

4.2.2 Feldförmige Ressourcen

4.2.3 Räumliche Ressourcen

4.2.4 Zeitliche Ressourcen

4.2.5 Informations-Ressourcen

4.2.6 Funktionale Ressourcen

4.3 Widersprüche

4.3.1 Erfindung als Auflösung von Widersprüchen

4.3.2 Formulierung von Widersprüchen

4.3.3 Innovationsprinzipien zur Auflösung technischer Widersprüche

4.3.4 Auswahl der Lösungsprinzipien technischer Widersprüche

4.3.4.1 Strukturierung der Innovationsprinzipien

4.3.4.2 Widerspruchsmatrix zur geführten Lösung

4.3.4.3 Widerspruchsmatrix nach Altschuller

4.3.4.4 Matrix 2003

4.3.5 Separationsprinzipien zur Auflösung physikalischer Widersprüche

4.3.5.1 Separation im Raum

4.3.5.2 Separation in der Zeit

4.3.5.3 Separation in der Struktur

4.3.5.4 Separation durch Bedingungswechsel

4.3.6 Problemlösung durch Kombination von Innovations- und Separationsprinzipien

4.3.7 Betrachtung der Parameter widersprüchlicher Anforderungen

4.3.8 Lösung widersprüchlicher Anforderungen durch Veränderung des Wirkprinzips

4.4 Funktionsanalyse

4.4.1 Funktionsmodell der TRIZ

4.4.2 Aufgabenformulierung am Funktionsmodell

4.5 Prozessanalyse

4.5.1 Klassische Funktionsstruktur

4.5.2 Prozessorientiertes Funktionsmodell

4.6 Trimmen

4.7 Root-Conflict-Analysis (RCA+)

4.7.1 Methoden der Ursachenanalyse

4.7.2 Anwendung des Ursache-Wirkungs-Ketten-Modells zur Problemformulierung

4.7.3 Anwendung der Root-Conflict-Analysis (RCA+)

4.8 Evolution technischer Systeme

4.8.1 Modelle der Evolution technischer Systeme

4.8.2 Generelle Trends funktionaler Evolution

4.8.3 S-Kurven-Analyse

4.8.4 Evolutionsbaum technischer Systeme

4.8.5 Gesetze der Evolution technischer Systeme

4.8.5.1 Gesetz der Vollständigkeit des Systems

4.8.5.2 Gesetz der Vollständigkeit des Obersystems

4.8.5.3 Gesetz der Erhöhung der Idealität

4.8.5.4 Gesetz der ungleichen Entwicklung von Systemteilen

4.8.5.5 Gesetz der Erhöhung von Stoff-Feld-Interaktionen

4.8.6 Evolutionslinien und -trends technischer Systeme

4.8.6.1 Dynamisierung

4.8.6.2 Koordination und Evolution der Rhythmik

4.8.6.3 Gestalt- und Formkoordination

4.8.6.4 Evolution der Geometrie

4.8.6.5 Erhöhung des Energie-Leitvermögens

4.8.6.6 Übergang auf die Mikro-Ebene

4.8.6.7 Zunehmende Steuerbarkeit

4.8.6.8 Erhöhung der Automation

4.8.6.9 Übergang zum Obersystem

4.8.6.10 Zusammenfall

4.8.7 Evolutionspotenzial-Analyse

4.8.8 TRIZ-Vorhersage

4.8.8.1 TRIZ-Based Evolution Forecast

4.8.8.2 Gerichtete Evolution (Directed Evolution®)

4.9 Stoff-Feld-Modell

4.9.1 Aufbau eines Stoff-Feld-Modells

4.9.2 Problemformulierung im Stoff-Feld-Modell

4.10 Erfinderische Standards

4.10.1 Aufbau des Systems der erfinderischen Standards

4.10.2 Anwendung erfinderischer Standards zur Problemlösung

4.11 Denkhilfen und Unterstützung der Kreativität

4.11.1 Methode der kleinen Zwerge

4.11.2 Operator MZK

4.11.3 9-Felder-Denken (System-Operator)

4.12 Effekte

4.13 Value-Conflict-Mapping (VCM)

4.14 Feature-Transfer

4.15 Funktionsorientierte Suche (FOS)

4.16 Lösungsbewertung und -auswahl

5 Der systematische Innovationsprozess

5.1 Die Innovationscheckliste

5.1.1 Informationen zum System

5.1.2 Informationen zum Problem

5.1.3 Formulierung der Idealität

5.1.4 Historie vorangegangener Lösungsversuche

5.1.5 Analoge Probleme und Lösungen

5.1.6 Ressourcen

5.1.7 Veränderbarkeit des Systems

5.1.8 Lastenheft und Auswahlkriterien

5.2 TRIZ-Prozess-Ablaufplan

5.2.1 Negative Effekte und widersprüchliche Anforderungen

5.2.2 Kostenreduzierung

5.2.3 Neuentwicklung von Systemen

5.2.4 Patentumgehung

5.2.5 Festlegung zukünftiger Entwicklungsschritte

5.2.6 Weiterentwicklung ohne erkennbare Problemstellung

5.3 Algorithmus der erfinderischen Problemlösung (ARIZ)

5.3.1 Anwendung des ARIZ-85C

6 Integration der TRIZ in den Produktentwicklungsprozess

6.1 TRIZ und klassische methodische Konstruktion

6.1.1 Unterstützung der Entwicklungsphasen

6.1.2 Denken in Funktionen und Prozessen

6.1.3 Verknüpfung mit der Morphologischen Matrix

6.2 TRIZ und strategische Marketingplanung

6.3 TRIZ und Total Quality Management

6.3.1 Technische und physikalische Widersprüche in der QFD

6.3.2 QFD und das TRIZ-Denken in Funktionen

6.3.3 Antizipierende Fehlererkennung (AFE) in der FMEA

6.4 TRIZ und (Design for) Six Sigma

6.5 TRIZ für Business und Management

6.6 Softwareunterstützung

7 TRIZ und Nachhaltigkeit

7.1 Kriterien für Nachhaltigkeit

7.2 Idealität und Nachhaltigkeit

7.3 9-Felder-Modell und Nachhaltigkeit

7.4 Funktionsanalyse aus Nachhaltigkeitssicht

7.5 Trimmen für Suffizienz, Konsistenz und Effizienz

7.6 Ideal nachhaltige Ressourcen

7.7 Zielkonflikte der Nachhaltigkeitskonzeption

7.8 TRIZ-Nutzung für Nachhaltigkeitsprojekte

8 Qualifizierung und Zertifizierung

8.1 TRIZ-Zertifizierung

8.2 ETRIA TRIZ-Level

9 Anhang der Arbeitsmittel

9.1 Roadmap systematischer Innovation mit TRIZ

9.2 Ressourcen und Effekte

9.3 Widerspruchsmatrix nach Altschuller

9.4 Widerspruchsmatrix „Matrix 2003“

9.5 76 Standards

9.5.1 Klasse 1: Synthese und Zerlegung von Stoff-Feld-Systemen

9.5.2 Klasse 2: Weiterentwicklung von Stoff-Feld-Systemen

9.5.3 Klasse 3: Übergang in das Obersystem und zur Mikro-Ebene

9.5.4 Klasse 4: Messung und Erkennung in Stoff-Feld-Systemen

9.5.5 Klasse 5: Hilfestellungen

9.6 ARIZ-85C

9.6.1 Analyse der Aufgabe

9.6.2 Analyse des Problemmodells der Aufgabe

9.6.3 Definition des IER und des physikalischen Widerspruchs

9.6.4 Mobilisierung und Anwendung der Stoff-Feld-Ressourcen

9.6.5 Anwendung der Wissensdatenbank der TRIZ

9.6.6 Veränderung oder Ersatz der Aufgabe

9.6.7 Analyse der Prinzipien zur Beseitigung des physikalischen Widerspruchs

9.6.8 Anwendung der gewonnenen Lösung

9.6.9 Analyse des Lösungsverlaufs

Die Autoren

Literatur

Vorwort zur dritten Auflage

Nach Erscheinen der ersten Auflage im Jahr 2011 hat das vorliegende Buch viel Anerkennung bekommen und sich recht schnell zum Standardwerk der TRIZ-Ausbildung im deutschsprachigen Raum entwickelt. Wir freuen uns, dass das ganzheitliche Konzept bei Studierenden und Praktikern gleichermaßen den Zuspruch gefunden hat, den wir uns erhofft hatten.

Im Jahr 2013 wurde vom Verein Deutscher Ingenieure (VDI) eine Expertengruppe ins Leben gerufen, um die klassischen TRIZ-Werkzeuge in einer VDI-Richtlinie in Kurzform zu beschreiben und damit insbesondere die Vielzahl unterschiedlicher Bezeichnungen und inhaltlicher Zuordnungen zu vereinheitlichen. Hieraus entstand die VDI 4521 „Erfinderische Problemlösung mit TRIZ“.

Zum Redaktionsschluss der zweiten Auflage unseres Buches waren Blatt 1 und 2 der VDI 4521 veröffentlicht, Blatt 3 war weitgehend fertiggestellt.

Mit den Inhalten der ersten Auflage konnten wir einerseits wesentlich zur Erarbeitung dieser Richtlinie beitragen, andererseits haben wir einzelne Bezeichnungen und Werkzeuge in unserer zweiten Auflage angepasst und ergänzt, um nun auch zur VDI 4521 konform zu sein.

Die Nutzung unseres Buches als konsistentes Lehrmaterial und Nachschlagewerk hat in Verbindung mit der VDI 4521 die Ausbildung der TRIZ wesentlich transparenter gemacht. Basierend darauf wurden zwischenzeitlich die Inhalte stufenweiser Zertifikatskurse von der European TRIZ Association (ETRIA) definiert (Kapitel 8), um für die (Hochschul-)Lehre einen Qualitätsmaßstab zur Verfügung zu stellen. Entsprechende Seminare und Zertifikatsprüfungen können z. B. an der Hochschule Niederrhein belegt werden.

Die dritte Auflage des Buches haben wir um das Thema „Nachhaltigkeit“ ergänzt (Kapitel 7). Die Entwicklung von nachhaltigen Produkten und Prozesses ist in den letzten Jahren immer mehr in den Fokus gerückt, um die aufkommenden ökologischen, sozi-alen und auch wirtschaftlichen Probleme zu lösen. Hier bietet die TRIZ grundlegende Denkmodelle und unterstützende adaptierte Werkzeuge, die bei Nachhaltigkeitsprojekten hilfreich eingesetzt werden können. Ergänzende Dokumente und Arbeitsmittel zu diesem Buch finden Sie unter plus.hanser-fachbuch.de.

Wir wünschen den Leserinnen und Lesern weiterhin interessante Erkenntnisse und erfolgreiche Problemlösungen bei der praktischen Anwendung der beschriebenen TRIZ-Werkzeuge.

Wegberg, Frühjahr 2025

Karl Koltze

Vorwörter zur ersten Auflage

Nach der Öffnung der Sowjetunion entstand in der westlichen Welt etwa ab 1989 eine Theorie, die Herangehensweise an das Thema „Erfinden“ zu revolutionieren: die von G. S. Altschuller entwickelte „Theorie der erfinderischen Problemlösung“, kurz TRIZ. Worin liegt die Faszination der TRIZ?

Ob es um die Entwicklung und Vermarktung neuer Produkte und Prozesse geht oder um die Optimierung bestehender Lösungen im Rahmen des Qualitätsmanagements, immer ist kreative erfinderische Problemlösung die Grundlage für den Erfolg. Daher weckt eine Theorie, die behauptet, Erfindungen ließen sich systematisch erarbeiten, lebhaftes Interesse. Valeri Souchkov ist einer der Pioniere, die die TRIZ in den Westen und von dort in viele weitere Länder getragen haben. Mit diesem Buch haben sich die beiden Autoren das Ziel gesetzt, einen weiteren Beitrag zur Verbreitung der TRIZ-Anwendung zu leisten.

Das vorliegende Buch wendet sich nicht nur als Lehrbuch an Studierende technischer Studiengänge der Hochschulen und Fachhochschulen, sondern auch an interessierte Produktentwickler, (Wirtschafts-)Ingenieure und Techniker. Es ist ein Handbuch für alle „Problemlöser“ in der Praxis. Es beinhaltet alle Methoden bzw. Werkzeuge der sogenannten „klassischen TRIZ“ sowie weitere hilfreiche neue Methoden. Alle vorgestellten Werkzeuge sind sowohl in der Produkt- als auch in der Prozessentwicklung anwendbar.

Wir haben besonderen Wert auf eine vollständige und konsistente Beschreibung mit vielen Anwendungshinweisen und einfachen Beispielen gelegt. Dies ermöglicht es dem Leser, die Fülle von Werkzeugen effizient zu erlernen und auch einzeln kompetent anzuwenden. Ebenso wichtig war es uns, einen Überblick über die Zuordnung der Werkzeuge in die Schritte des Problemlösungs- bzw. Innovationsprozesses zu geben, um dem Anwender sowohl die Orientierung zu erleichtern als auch die notwendige Flexibilität bei der Anwendung zu geben.

Kapitel 1 erläutert die Erfolgsfaktoren und den Bedarf von TRIZ bei der industriellen Anwendung innerhalb der Produkt- und Prozessentwicklung und Kapitel 2 macht deutlich, warum sich Kreativität und Methodik nicht ausschließen, sondern im Rahmen ganzheitlicher systematischer Innovation ergänzen.

Kapitel 3 erläutert die wesentlichen Gedanken und grundlegenden Erkenntnisse der „Theorie der erfinderischen Problemlösung“ (TRIZ) und Kapitel 4 stellt die darauf aufbauenden einzelnen TRIZ-Werkzeuge ausführlich mit einfachen Beispielen, umfangreichen Checklisten und schrittweisen Anwendungsanleitungen vor. Die Reihenfolge der Vorstellung der einzelnen Werkzeuge wurde aus didaktischen Gründen bewusst in der vorliegenden Form gewählt.

Kapitel 5 zeigt, wie die einzelnen TRIZ-Werkzeuge zu einem systematischen Innovationsprozess zusammengeführt werden können, und gibt hierzu Hilfestellungen sowie einige Beispiele anhand typischer Entwicklungsaufgaben.

Kapitel 6 zeigt anhand einiger Anwendungsempfehlungen, wie die TRIZ in den vorhandenen Produktentwicklungsprozess zur Unterstützung von methodischer Konstruktion, strategischer Marketingplanung und Qualitätsmanagement, hier speziell bei Themen wie QFD, FMEA und DFSS, integriert werden kann.

In Kapitel 7 wird dargestellt, in welcher Reihenfolge der Aufbau von TRIZ-Kompetenzen in Unternehmen erfolgen kann und in welchen Aufgabenbereichen die Mitarbeiter die erworbenen Fertigkeiten einsetzen können.

Kapitel 8 rundet schließlich die vorgestellten TRIZ-Werkzeuge mit detaillierten Arbeitsmitteln einschließlich des „Algorithmus zur erfinderischen Problemlösung“ (ARIZ) ab.

Die Realisierung eines solchen Buchs ist nur durch viele helfende Hände möglich. Wir danken all jenen, die zum Gelingen des Buchs beigetragen haben. Insbesondere danken wir der Altschuller Foundation, namentlich Frau Jana Komarcheva, der Enkelin Altschullers, für die freundliche Genehmigung zur Übersetzung und Veröffentlichung der originalen Altschuller-Arbeiten. Wir danken den Firmen Invention Machine und CREAX für die Zurverfügungstellung von erläuternden Grafiken aus ihren Software-Produkten sowie Darrell Mann für die Matrix 2003. Wir danken Herrn Univ.Doz. Dr. Franz Brunner für die Herausgabe des Buchs in der „Praxisreihe Qualitätswissen“ und dem Hanser Verlag, vertreten durch Herrn Dipl.-Ing. Volker Herzberg, für die angenehme Zusammenarbeit.

Ein besonderer Dank gilt unseren Familien, die uns bei der Arbeit an unserem Buchprojekt nicht zuletzt durch ihre Geduld unterstützt haben. Ein brüderlich-kollegialer Dank gilt außerdem Herrn Dipl.-Ing. Bodo Koltze für die fachlich-kritische Manuskriptdurchsicht. Durch seine TRIZ-Aktivitäten ist ursprünglich vor über zehn Jahren die fachliche Zusammenarbeit der Autoren entstanden.

Das vorliegende Buch kumuliert viele Jahre Entwicklungs-, Lehr- und Anwendungserfahrung der beiden Autoren. Trotz aller Sorgfalt wird es Fragen und Ansätze zur Verbesserung geben. Über Hinweise oder Ergänzungen, z. B. in Form weiterer illustrierender Beispiele, würden wir uns freuen. Bitte schreiben Sie an karl.koltze@hs-niederrhein. de (in deutscher Sprache) oder an [e-mail] (in englischer Sprache).

Erfinden ist eines, Umsetzen im Rahmen der gegebenen Möglichkeiten ist etwas anderes. Die TRIZ macht Mut, neue Wege zu gehen. Ihre erfinderischen Problemlösungen überzeugen. Notwendig bleiben die Entschlossenheit und das Durchhaltevermögen all derer, die eine Realisierung der Erfindungen bis in den Markt möglich machen.

Wir sind uns sicher, dass die TRIZ den Leser fesseln wird, ihn mit dem „TRIZ-Fieber“ anstecken wird. In diesem Sinne wünschen wir Ihnen erfolgreiche Innovationen bei der Anwendung Systematischer Innovation mit TRIZ!

Karl Koltze

***

Dear Readers,

It is a great pleasure to me to present to you our new book.

My first encounter with TRIZ happened back in 1987, when I bought a book “To Find an Idea” written by the creator of TRIZ, Genrich Altschuller. To say honestly, my first impression during reading the book was rather sceptical. Like everyone else I tended to believe that invention was a result of mystic and chaotic thinking which eventually led to an unpredictable insight. And of course, due to the random nature of this pro-cess it could neither be structured nor controlled. The very idea of a “controlled insight” seemed to me nonsensical. But a year later, when I was working on a difficult technical problem and was unable to get results after three months, I tried to apply TRIZ and what a surprise – it took me less than a day to come up with a needed solution! It occurred that the solution was situated in the area where I did not look and would probably never look upon without TRIZ at all. I was so impressed that this moment became a turning point of my life: I decided to learn as much as possible about TRIZ and shortly afterwards found myself fully engaged in professional TRIZ activities.

Contemporary technological innovation is a complex process which involves a broad range of activities: from market studies to commercialization of invention. However the most critical part of the process of innovation is what we call “front-end of innovation”: a stage where new ideas and solutions are produced. Although traditional creativity supporting methods based on brainstorm can help to produce numerous ideas, practice shows that only those ideas that fully match required constraints and demands predetermine future success of innovation. Traditional brainstorm often fails to deal with complex issues and produces low-quality ideas which result in unsuccessful trials and errors leading to wasting time and money. To overcome the shortcomings of the method of trials & errors TRIZ was developed on the basis of massive studies of various technical inventions. These studies introduced a scientific ground to solving inventive problems and generating high-quality inventive ideas.

The power of modern TRIZ resides in a unique combination of a “left-brain” logical, analytical approach to understanding problems and a structured approach to boosting “right-brain” creative thinking via a system of abstract patterns and psychological operators. Instead of directly jumping to a solution through trials and errors and spending numerous resources to implement a solution which is not going to work, TRIZ offers a structured process. This process targets at first, understanding what really the problem is and second, generating most cost-effective solutions based on the re-use of knowledge experience of many generations of inventors accumulated in the TRIZ knowledge bases. I would like to specifically stress that TRIZ does not replace thinking but structures and guides it thus drastically accelerating the process of finding new and most effective ideas.

I am often asked, what is TRIZ? Science, method, tool? It is not easy to answer this question. The term “TRIZ” which stands for a “Theory of Solving Inventive Problems” originally was introduced in the 1970 s to give a title to the work of Altschuller and his colleagues which started 20 years before that and primarily focused on creating the algorithm of solving specific inventive problems. However, today TRIZ is much bigger than that. Modern TRIZ studies evolution of technical systems, causes of inventive problems, driving forces of innovation, provides means for analyzing complex systems and situations, and so forth. That’s why the term “Systematic Innovation” was introduced to show a broader scope of modern TRIZ applications.

I personally see TRIZ-based Systematic Innovation as an emerging scientific discipline which governs both development of theories of innovation and building practical tools which can be used by engineers and technology professionals to innovate. There are more than 20 different tools in TRIZ today, and each tool is intended to accomplish a certain task: either to analyze a system, or formulate a problem, or help with generating solutions, or help to forecast a future evolution of a given technical system. And today, dozens of TRIZ professionals all over the world continue to research and develop new theories and tools related to TRIZ and Systematic Innovation.

Therefore, this book not only provides you with classical TRIZ tools but also presents some new tools which were developed recently and which effectiveness was successfully tested on hundreds of real-life projects. This book also accumulates more than 20 years of experience with organizing TRIZ tools to the processes.

It also seems to us that this book is coming out at the right time. It is widely accepted today that industrial evolution bypassed two large periods: the Age of productivity and the Age of quality. Today we do not need magic to develop high-quality technical products and massively manufacture them because we have all needed knowledge. And currently we are entering the third age: Age of innovation. In the past, it was enough to patent one-two ideas and then run successful business for many years ba-sed on these patents. Today the situation is radically changing: any business which is willing to survive and prosper in the long run, should continuously come up with new innovative solutions. TRIZ turns magic into knowledge which helps to solve innovative problems and create inventions on demand, exactly when you need them. It is a major reason why such world-leading companies as Intel, Procter and Gamble, Matsushita, Samsung have been steadily incorporating TRIZ into their activities during the last 10 years. We hope this book will help you enter the world of TRIZ and help with creating new inventions.

I would like to express my sincere gratitude to many people who made this book possible. First of all, to Karl Koltze, who undertook a great effort to write the book in German language in which I am far from being fluent. Second, to the Official G. S. Altschuller Foundation (www.altshuller.ru) which kindly provided us with permission to translate and publish original texts of Altschuller. Third, to Hanser Fachbuch, which agreed to publish and promote this book. And last but not least to all my TRIZ colleagues, teachers and customers thanks to whom I can continue working with TRIZ and further contribute to developing TRIZ and Systematic Innovation.

I wish you successful innovations!

Valeri Souchkov

Enschede, The Netherlands

ICG Training & Consulting

www.xtriz.net

European TRIZ Association (ETRIA)

www.etria.eu

1Einleitung

2Kreativität und Methodik

3Die Theorie der erfinderischen Problemlösung

TRIZ ist keine Methode, sondern eine Theorie, eine auf Analysen und Beobachtungen basierende Einsicht. Entstanden ist diese Theorie durch Arbeiten von Genrich Altschuller (1926 – 1998) in der ehemaligen Sowjetunion. Die russische Originalbezeichnung lautet „теория решения изобретательских задач“ (Teoria Reshenia Izobretatelskih Zadatch), woraus sich die Abkürzung „TRIZ“ ableitet. Sinngemäß bedeutet die Übersetzung „Theorie des erfinderischen Problemlösens“ oder „Theorie zur Lösung erfinderischer Probleme“. Bekannt ist auch die englischsprachige Bezeichnung „Theory of inventive problem solving“, woraus sich die in manchen Literaturquellen genannte Abkürzung „TIPS“ ableitet. International hat sich jedoch die Originalabkürzung „TRIZ“ durchgesetzt.

Die Theorie der erfinderischen Problemlösung basierte auf der jahrelangen Analyse von zunächst mehr als 400 000 erfinderischen Lösungen, dokumentiert in Form von Patenten. Heute sind mehr als 1,5 Millionen Patente analysiert und die Theorie wurde weiter bestätigt. Die umfangreiche Analysearbeit einer Vielzahl erfinderischer Problemlösungen brachte folgende wesentliche Erkenntnisse hervor:

a)      Über 99 % der kreativen Problemlösungen beinhalten die Nutzung bereits zuvor bekannter Lösungsprinzipien. Nur weniger als 0,3 % sind wirkliche Pioniererfindungen, technisch/physikalische Entdeckungen.

b)      Innovative Problemlösungen resultieren aus der Überwindung von Widersprüchen. Die Arbeit mit Widersprüchen ist damit wesentliches Kennzeichen des erfinderischen Problemlösungsprozesses.

c)      Technische Systeme zeigen Evolutionsschritte. Es gibt Gesetzmäßigkeiten in der Evolution technischer Systeme.

d)      Die gefundenen Muster im kreativen Problemlösungsprozess sind bereichsübergreifend.

e)      Neue, innovative Ideen können auf einem systematischen Weg erarbeitet werden, indem frühere Erfahrungen und Konzepte früherer Lösungen wiederverwendet werden.

Diese in der TRIZ formulierten Erkenntnisse begründen neuartige Wege des Denkens. Wenn neue Problemlösungen durch Nutzung bereits bekannter Lösungsprinzipien möglich sind, wenn Widersprüche Ausgangspunkt erfinderischer Lösungen sind, wenn Evolutionsschritte von bekannten technischen Systemen auf neue Systeme übertragbar sind, dann lassen sich Erfindungen systematisch erarbeiten. Das durch die TRIZ veränderte Denken, die veränderte Herangehensweise an Problemstellungen hat in den vergangenen Jahrzehnten eine Fülle von neuartigen Methoden und Hilfsmitteln hervorgebracht. Die wesentlichen werden in diesem Buch beschrieben. Dabei müssen diese Werkzeuge, muss die TRIZ nicht nachweisen, dass sie wirksam sind. Der Nachweis ist bereits in den vielen hunderttausend analysierten Patentschriften, die die Grundlage der TRIZ bildeten, erbracht.

3.1Ein systematischer Weg zur Erfindung

Die ursprüngliche Motivation für die Entstehung der TRIZ bestand darin, einen systematischen Weg zur Erarbeitung erfinderischer Lösungen zu finden. Genrich Altschuller begann 1946 damit, Patente auf der Suche nach Gemeinsamkeiten in der Lösungsfindung zu analysieren, und entwickelte erste Erkenntnisse der TRIZ. Die erste Veröffentlichung dieser Erkenntnisse entstand 1956 (vgl. [Alt56]), in der er Konzepte wie den Technischen Widerspruch, die Idealität, das erfinderische Systemdenken (heute auch bekannt als das „9-Felder-Denken“), das Gesetz der Vollständigkeit technischer Systeme sowie erste Innovationsprinzipien beschrieb. Im gleichen Jahr folgte die Veröffentlichung der ersten Version des „Algorithmus zur Lösung erfinderischer Problemstellungen“ (kurz „ARIZ“), in dem 10 Schritte und 5 Innovationsprinzipien beschrieben wurden.

Auf dem Weg der Weiterentwicklung und Optimierung des „Algorithmus zur Lösung erfinderischer Problemstellungen“ entstanden auf der Basis des TRIZ-Denkens nach und nach weitere unterstützende Methoden, die ihrerseits in der Lehre diskutiert und in zahlreichen Projekten erprobt und weiterentwickelt wurden. Meilensteine dieser Entwicklung sind Tabelle 3.1 aufgelistet.

Tabelle 3.1 Meilensteine der TRIZ-Entwicklung

Jahr

Meilenstein

1959

Der Algorithmus enthält 15 Schritte und 18 Innovationsprinzipien; der Schritt der Betrachtung des „Idealen Endresultats“ wird hinzugefügt.

1963

Der Begriff „ARIZ“ wird eingeführt (ARIZ-63). Der Algorithmus beinhaltet nun 18 Schritte mit 7 Innovationsprinzipien, die in 39 Unterprinzipien aufgeteilt sind. Altschuller veröffentlicht das erste System der Gesetze technischer Evolution.

1964

Die erste Version der Widerspruchsmatrix wird veröffentlicht.

1968

Eine weitere Version des ARIZ (ARIZ-68) enthält 25 Schritte und 35 Innovationsprinzipien. Zu dieser Zeit beginnt Altschuller, auch Techniken zur Entwicklung der Kreativität zu unterrichten (z. B. Operator MZK; vgl. Kapitel 4.11.2).

1971

Eine weitere Version des ARIZ (ARIZ-71) mit 35 Schritten und 40 Innovationsprinzipien sowie die Widerspruchsmatrix in ihrer vorerst endgültigen Form mit 39 × 39 technischen Eingangsparametern wird veröffentlicht. Der Algorithmus enthält auch das Modell der kleinen Zwerge sowie Hinweise auf physikalische Effekte zur erfinderischen Lösung von Problemen.

1975

Eine neue Herangehensweise zur Problemlösung wird mit dem Stoff-Feld-Modell und den ersten 5 Innovationsstandards (die später auf 76 Standards erweitert werden) in den Algorithmus (ARIZ-75) eingebaut. Altschuller entfernt die Widerspruchsmatrix aus dem Algorithmus und konzentriert sich auf die Formulierung und Eliminierung physikalischer Widersprüche.

1979

Altschuller definiert die Theorie der Evolution technischer Systeme und beschreibt eine Anzahl von Entwicklungslinien technischer Systeme, die später als „9 Gesetze der Evolution technischer Systeme“ bekannt werden.

1985

Der letzte offiziell von Altschuller entwickelte Algorithmus wird unter der Bezeichnung „ARIZ-85C“ veröffentlicht. Er findet heute noch verbreitet Anwendung und enthält 32 Schritte sowie einige Regeln und Empfehlungen. Die 76 Standard-Lösungen werden in 5 Klassen entsprechend der Strukturierung der Evolution technischer Systeme eingeteilt. Gleichzeitig werden die Funktionsanalyse sowie Datenbanken physikalischer, chemischer und geometrischer Effekte eingeführt.

1989– heute

Mit der Öffnung der Sowjetunion emigrierten zahlreiche Schüler Altschullers als TRIZ-Experten unter anderem in die USA. Damit beginnt die Ausbreitung, Anwendung und Ergänzung der sogenannten klassischen TRIZ in der „westlichen Welt“.

Die Entwicklungen der TRIZ bis 1989 bezeichnet man als die „klassische TRIZ“. Nach 1989 entstanden zahlreiche Varianten und Erweiterungen der TRIZ-Methoden und des ARIZ-Algorithmus, nicht zuletzt, um diese in Consulting und Softwareprodukten zu vermarkten. Dem Einsteiger wird durch die entstandene Vielfalt der Methoden und Methodenverknüpfungen der selbstständige Zugang zur Anwendung nicht gerade leicht gemacht. Das vorliegende Buch beschränkt sich daher im Wesentlichen auf die Elemente der „klassischen TRIZ“, die auch heute noch erfolgreich angewandt werden. Sie wurden in manchen Teilen leicht modifiziert und anwendungsgerecht angepasst sowie um neue, praxiserprobte Methoden zu wichtigen Problemlösungsschritten ergänzt.

Die TRIZ ist eine komplexe Thematik. Sie beinhaltet viele Techniken, Methoden, Werkzeuge und Denkweisen, deren vollständiges Erlernen einen nicht unerheblichen Zeitaufwand erfordert. Die Werkzeuge der TRIZ sind jedoch größtenteils auch unabhängig voneinander erlernbar und nutzbar. So kann auch mit einzelnen Werkzeugen bereits erfolgreich erfinderisch gearbeitet werden.

3.2Der Widerspruch als Aufgabenstellung

Die Arbeit mit Widersprüchen ist an sich nicht neu. Schon in der Antike wurde im Rahmen der Dialektik als Kunst der Gesprächsführung mit Widersprüchen gearbeitet. Und auch über zweihundert Jahre vor den Erkenntnissen Altschullers war man sich über den Wert der Betrachtung von Widersprüchen bewusst:

Das Gleiche lässt uns in Ruhe, aber der Widerspruch ist es, der uns produktiv macht.

(Johann Wolfgang von Goethe, 1749 – 1832)