Serie „Methodische präventive Produktoptimierung“, Teil 2 Wie Triz- und DFMA-Methode sich zielführend ergänzen

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In unserer Serie „Methodische präventive Produktoptimierung“ beleuchten wir Methoden für die Optimierung der Produktentwicklung. Heute geht es um die Kombination aus Triz- und DFMA-Methode und wie diese dabei unterstützt, die gewohnten Denkpfade zu verlassen, um neue Lösungen zu finden.

Wie in Teil 1 unserer Serie „Methodische präventive Produktoptimierung“ dargelegt, sinken die Kosten von Produkten, wenn weniger Teile benötigt werden. Nicht selten stößt man dabei aber auf Hindernisse oder Denkblockaden, weil die Standardvorgehensweisen nicht mehr weiterhelfen.

Denn gerade unter Stress oder wenn Anforderungen gestellt werden, die über das Alltägliche hinausgehen, kommen selbst gestandene Techniker an ihre Grenzen und kämpfen mit Denkblockaden.

Technische Probleme strukturiert lösen mit Triz

Wie kann dann Abhilfe geschaffen werden? Eine Möglichkeit ist, zu schauen, was andere so machen. Gleichwohl – wie erfolgsgekrönt wird es wohl sein, unter Stress unzählige Produktanalysen, -beschreibungen oder Patente durchzustöbern? Gut, dass diese Aufgabe schon jemand gemacht und die Erkenntnisse auf einer Art Metaebene zusammengefasst hat: Die Rede ist von der Triz-Methode.

Sinngemäß steht Triz für „Theorie des erfinderischen Problemlösens“. Genrich Saulowitsch Altschuller analysierte vor über 60 Jahren unzählige Patente. Er wollte eine Systematik finden, um technische Probleme zu lösen. Auf der Basis dieser „Big Data“-Analyse formulierte er drei Erkenntnisse:

• Das Erfinden macht das Überwinden von Widersprüchen notwendig.

• Einer großen Anzahl von Patenten liegen eine verhältnismäßig kleine Zahl von Lösungsprinzipien zugrunde

• Die Entwicklung von technischen Systemen verläuft nach bestimmten Mustern.

Wie Triz bei der Umsetzung von DFMA-Ergebnissen hilft

Wie hilft das jetzt aber, wenn wir vor einem technischen Problem stehen und uns keine Lösung einfällt? Angenommen, durch die DFMA-Analyse wird ein Teil identifiziert, welches dem Minimum-Teile-Kriterium nach zu eliminieren ist. Es fehlt uns aber eine Idee, wie das gehen könnte. An dieser Stelle kann die sogenannte Widerspruchsmatrix aus dem Triz-Baukasten zum Einsatz kommen.

Ein Beispiel aus der Praxis:

• Ein Motorblock soll gegossen werden. An der Unterseite des Motorblocks ist ein Deckel befestigt.

• Die DFMA-Analyse nach dem MTK besagt: Das ist ein Kandidat zum Eliminieren.

• Das Material ist dasselbe wie beim Motorblock, es findet dank sechs Schrauben auch keine Bewegung statt, und die restlichen Komponenten lassen sich laut Montagespezialisten auch ohne diese Öffnung montieren.

Warum also diesen Deckel? Die Antwort ist plausibel: Hier wird nach dem Guss des Motors ein formgebender Kern entnommen. Was tun?

Technische Widersprüche verlangen neue Wege

Das Konzept des Konstrukteurs ist plausibel. Er hat sich für eine bewährte und erprobte Lösung entschieden. Funktionalität und die Herstellbarkeit stehen für ihn im Vordergrund. Die aus dem Deckel und der damit verbundenen Montage resultierenden 8 € direkte Kosten und rund 8000 € Werkzeugkosten stehen eher im Hintergrund.

Wenn der Deckel jedoch eliminiert werden soll, ergibt sich ein klassischer technischer Widerspruch. Deshalb muss die übliche Vorgehensweise verlassen werden. Hier könnte die Triz-Widerspruchsmatrix mit den 40 Innovationsprinzipien weiterhelfen. Dabei wird das Problem im ersten Schritt anhand von 48 technischen Merkmalen abstrahiert. Welches Merkmal verbessert sich, welches Merkmal verschlechtert sich, wenn wir das Konzept verändern?

Am Beispiel Deckel ergibt die Analyse folgendes – sich verbessernde Merkmale:

• Das Gewicht des Objekts verbessert sich.

• Die Festigkeit des Objekts verbessert sich.

• Die Komplexität des Systems verbessert sich.

• Die Montagefreundlichkeit verbessert sich.

Sich verschlechternde Merkmale:

• Die Fertigungsfreundlichkeit verschlechtert sich.

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Veränderung des Aggregatzustands als Problemlösungsstrategie

Aus der Matrix lassen sich folgende Innovationsprinzipien als Hinweis auf eine Problemlösungsstrategie entnehmen:

Als das stärkste Innovationsprinzip wird dabei das Prinzip 35 „Veränderung des Aggregatzustands“ benannt. Übertragen auf die aktuelle Problemstellung bestehend aus den drei Elementen Gehäuse, Deckel und Kern heißt das: Deckel bzw. das den Deckel umfassende Gehäuse wird gegossen, der Aggregatszustand verändert sich also ohnehin bereits. Könnte der Aggregatzustand des Kerns während oder nach dem Gießen verändert werden?

Die Rücksprache mit dem Gussspezialisten ergibt, dass der Ersatz von Sandkernen durch Salzkerne es ermöglicht, den Salzkern nach dem Guss mit heißem Wasser auszuspülen. Folge: Auf den Deckel könnte verzichtet werden.

Serie „Methodische präventive Produktoptimierung“, Teil 1

Die DFMA-Methode – Grundlagen, Praxisbeispiel und Potenzial

Bereits in der Konzeptphase „um die Ecke“ denken

Aus einer konkreten Problemstellung (Deckel/Montage soll aus Kostengründen eliminiert werden) wurde per Technischem Widerspruch eine abstrakte Problemstellung formuliert: Welche Merkmale des technischen Systems verbessern sich, welche verschlechtern sich? Die 40 Innovationsprinzipien der Triz-Widerspruchsmatrix fokussierten auf verschiedene abstrakte Lösungsmöglichkeiten. Diese wurden zu einer konkreten Lösung weiterentwickelt.

Die Kombination aus DFMA und Triz hilft Konstrukteuren und Technikern bereits in der Konzeptphase, „um die Ecke“ zu denken. Mögliche Kostenpotenziale lassen sich per DFA und DFM schnell abschätzen, Problemstellungen und neue Lösungsmöglichkeiten mit Triz erfinden.

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Anwendungen der Triz-Methode

In Triz werden auch größere technische System betrachtet, auch über die konkrete Bauteilbetrachtung hinaus. Die Prinzipien der technischen Evolution gelten grundsätzlich. Die neuesten Überlegungen zielen darauf ab, Triz auch bei Geschäftsmodellen und organisatorischen Problemen anzuwenden.

Ein spezielles Augenmerk könnte auch auf Triz als didaktisches Element gelegt werden, einfach um Kindern bereits beim Heranwachsen das Bewusstsein zu geben, ein Problem nicht als Lebenshindernis zu begreifen, sondern als Lösungsmotivation, und dies mit verschiedenen Innovationsprinzipien zu unterfüttern.

Wer wendet Triz an? Neben den Spitzen der deutschen Industrie wie Siemens lässt sich unter anderem Samsung nennen, die in den 1990er Triz in verschiedenen Bereichen als Corporate Innovation Strategy implementiert haben, um die Qualität Ihrer Produkte mit innovativen Methoden zu steigern. Der Qualitätsbegriff wurde jedoch weiter gefasst und schließt u.a. Marktbedürfnisse mit ein.

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* Bernd Haußmann, Inhaber konzept:WERT, DFMA Senior Trainer, TRIZ Level III (Matriz Nb 03/01805/A-03), TRIZ Teach Level I (Matriz Mb 080/02-2022/1E), VA Professional PVM (VDI 202007P1051), LSS BB (PEEC 20140284), DGQ Qualitätsfachingenieur (M5810);

* konzept:WERT arbeitet im Bereich TRIZ mit dem Unternehmen TRIZ Consulting zusammen

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