TRIZ ist das russische Akronym für „теория решения изобретательских задач“ (Teoria reschenija isobretatjelskich sadatsch), was sinngemäß übersetzt bedeutet: „Theorie des erfinderischen Problemlösens“ oder „Theorie zur Lösung erfinderischer Probleme“ bzw. im Englischen „Theory of Inventive Problem Solving (TIPS)“. Die Wirksamkeit des TRIZ-Konzepts ist dabei umstritten.
Methodik Die Methodik wurde von Genrich Saulowitsch Altschuller und Rafael Borissowitsch Shapiro unter Einfluss von Dmitri Dmitrijevitsch Kabanov um 1954–1956 ins Leben gerufen. Im Nachhinein wurde der Beginn der Forschungen oft mit 1948 oder gar 1946 durch G. Altschuller angegeben. Diese früheren Daten konnten jedoch nicht dokumentarisch belegt werden (vgl. „Wie viele Eltern hat die TRIZ?“qz-online.de (PDF)).
400px|mini|TRIZ-Vorgehen zum kreativen Problemlösen
TRIZ entstand auf der Basis der Annahme, dass durch die Sichtung einer großen Anzahl von Patentschriften, anschließende Auswahl und Werten derjenigen, die technischen Durchbrüche beschreiben, allgemeingültige innovative Prinzipien und sogar Gesetze des Erfindens zu entdecken wären. So erkannten G. Altschuller und R. Shapiro bereits 1956 drei wesentliche Gesetzmäßigkeiten:
Einer großen Anzahl von Erfindungen liegt eine vergleichsweise kleine Anzahl von allgemeinen Lösungsprinzipien zugrunde. Erst das Überwinden von Widersprüchen macht innovative Entwicklungen möglich. Die Evolution technischer Systeme folgt bestimmten Mustern und Gesetzen.
Mit Hilfe dieser Methode versuchen Erfinder, ihre Arbeit zu systematisieren, um schneller und effizienter zu neuen Problemlösungen zu kommen. Die TRIZ-Methode hat sich inzwischen weltweit verbreitet und ist „in stürmischer Entwicklung begriffen“ (Zobel).
Die TRIZ enthält eine Reihe von methodischen Werkzeugen, die es erleichtern, ausgehend von einer Zielbeschreibung ein spezifisches technisches Problem zu definieren und zu analysieren, um es auf seine abstrakten Bestandteile herunterzubrechen und eine Lösung im abstrakten Raum zu finden. Im Anschluss daran wird die abstrakte Lösung kreativ in mögliche spezifische Lösungen übersetzt; aus dieser Menge wird eine Lösung ausgewählt.VDI Standard 4521. Inventive problem solving with TRIZ. Fundamentals, terms and definitions. Berlin 2016.
Damit wird vermieden, dass vorschnell vom Problem auf eine Lösung geschlossen wird. TRIZ greift stattdessen auf einen Vorrat bereits existierender Lösungsverfahren zurück.
Die Methoden der klassischen TRIZ sind:Genrich Saulowitsch Altschuller: Erfinden – Wege zur Lösung technischer Probleme. 2. Auflage. Verlag Technik, Berlin 1986
Innovationsprinzipien und Widerspruchstabelle Separationsprinzipien zur Lösung physikalischer Widersprüche Algorithmus oder auch Schrittverfahren zur Lösung der Erfindungsprobleme (ARIZ) System von 76 Standardlösungen und Stoff-Feld-Analyse (SFA, früher auch WEPOL-Analyse (russisch) genannt) S-Kurven und Gesetze der Entwicklung von Systemen (Evolutionsgesetze der technischen Entwicklung, Gesetzmäßigkeiten der technischen Evolution) Prinzip (Gesetz) der Idealität Modellierung technischer Systeme mit Hilfe „Kleiner Männchen“ (Zwerge-Modelle)
Weitere Methoden, die der TRIZ zugeordnet werden, die aber nicht in der klassischen Lehre enthalten sind, sondern durch Schüler von Altschuller entwickelt wurden, sind:
Innovations-Checkliste (Innovation Situation Questionaire) Funktionsstruktur nach TRIZ (eine Art Ursache-Wirkungs-Diagramm, das aber nicht dem Ursache-Wirkungs-Diagramm von Ishikawa Kaoru entspricht, wird auch Problemformulierung genannt) SAO-Funktionsmodell (Subject-Action-Object, ein erweitertes Funktionsmodell, das auf der Basisarbeit von Miles zur Wertanalyse beruht) Prozessanalyse GZK-Operator (Größe-Zeit-Kosten) Antizipierende Fehlererkennung Ressourcen-Checklisten
Widerspruchstabelle und 40 innovative Prinzipien Meist wird unter der TRIZ nicht die oben genannte Sammlung der Methoden und Werkzeuge verstanden, sondern es wird nur auf die Widerspruchstabelle und die 40 innovativen Prinzipien als „das TRIZ“ verwiesen. Diese sind aber in der Fachwelt bezogen auf Umgang und Wirkungsweise umstritten.
Die TRIZ enthält 40 Prinzipien oder auch „40 Regeln der Innovation“ (teilweise auch 40 innovative Prinzipien, 40 IGP – 40 innovative Grundprinzipien genannt). Eine dieser Regeln ist das „Prinzip der Steckpuppe (Matrjoschka)“ (auch „Integration“ genannt): Man überführe ein Objekt in das Innere eines anderen.trisolver.eu; TRIZ/TIPS – Methodik des erfinderischen Problemlösens
Diese abstrakten Regeln sind im Einzelnen:
Zerlegung Abtrennung Örtliche Qualität Asymmetrie Kopplung Universalität Integration (Steckpuppe, Matrjoschka) Gegengewicht (Gegenmasse) Vorherige Gegenwirkung (vorgezogene Gegenwirkung) Vorherige Wirkung (vorgezogene Wirkung) Prinzip des „vorher untergelegten Kissens“ (Prävention) Äquipotentialität Funktionsumkehr (Inversion) Kugelähnlichkeit (Sphäroidalität) Dynamisierung Partielle oder überschüssige Wirkung Übergang zu anderen Dimensionen (Übergang zur höheren Dimension) Ausnutzung mechanischer Schwingungen Periodische Wirkung Kontinuität der nützlichen Wirkung (Kontinuität der Wirkprozesse) Prinzip des Durcheilens (Überspringen) Umwandlung von Schädlichem in Nützliches Rückkopplung (Feedback) Prinzip des „Vermittlers“ Selbstbedienung Kopieren Billige Kurzlebigkeit anstelle teurer Langlebigkeit Ersetzen des mechanischen Systems (Ersatz mechanischer Wirkprinzipien) Anwendung von Pneumo- und Hydrosystemen Anwendung biegsamer Hüllen und dünner Folien Verwendung poröser Werkstoffe Farbveränderung Gleichartigkeit (Homogenität) Beseitigung und Regenerierung der Teile Veränderung der physikalischen und chemischen Eigenschaften (Veränderung des Aggregatzustandes) Anwendung von Phasenübergängen Anwendung der Wärmeausdehnung Anwendung starker Oxidationsmittel Anwendung eines trägen Mediums (Verwendung eines inerten Mediums) Anwendung von Verbundwerkstoffen (Anwendung zusammengesetzter Stoffe)
Genutzt werden diese Regeln zumeist in Verbindung mit einer sogenannten Widerspruchsmatrix oder Widerspruchstabelle. Diese Matrix hat in der ersten Zeile und der ersten Spalte jeweils (in identischer Reihenfolge) verschiedene technische Parameter aufgetragen. In den einzelnen Feldern der Matrix stehen sich somit (ähnlich einer Saison-Spieletabelle beim Fußball) die einzelnen Parameter gegenüber. Die Diagonale der Matrix bleibt leer, weil sich hier jeweils ein und derselbe Parameter gegenübersteht (das wäre mit den physikalischen Widersprüchen zu lösen). Was die anderen Felder anbelangt, so wird davon ausgegangen, dass sich der zugeordnete Parameter in der Spalte verbessern soll, während sich der Parameter in der zugehörigen Zeile dadurch verschlechtert. Hierin liegt der Widerspruch. Das Feld, in dem sich Zeile und Spalte kreuzen, nennt anhand einzelner Nummern die innovativen Grundsatzregeln der TRIZ, die helfen können, diesen Widerspruch zu überwinden.
Ein Entwickler, der mit der Widerspruchsmatrix arbeitet, muss sich also zuerst darüber klar werden, welche Parameter des von ihm entwickelten Systems sich verbessern sollen. Sodann muss er ermitteln, welche anderen Parameter sich durch diese Verbesserungen üblicherweise verschlechtern würden. Schließlich abstrahiert der Entwickler diese Parameter, so dass er sie Parametern der ersten Zeile und Spalte der Widerspruchsmatrix zuordnen kann. Letztendlich gelangt er hiermit zu den abstrakten Regeln der TRIZ, die geeignet sind, bei der Überwindung der im Rahmen der Entwicklung auftretenden Widersprüche zu helfen. Anhand von Beispielen und der Konkretisierung der Regeln auf den Entwicklungsgegenstand hin werden Gedanken angeregt, wie die bestehenden Entwicklungswidersprüche zu überwinden sind.
Ein Beispiel eines Widerspruchs ist der Konflikt zwischen dem Wunsch nach Massereduzierung eines Bauteils und seiner geforderten Festigkeit, den man evtl. durch das Prinzip der Verwendung poröser Werkstoffe lösen kann. Ein weiteres Beispiel für die Wirksamkeit eines der genannten Lösungsprinzipien, nämlich der „Abtrennung“ ist die Verlagerung des Kondensationsprozesses aus dem Zylinder in einen Kondensator in der Dampfmaschine von James Watt im Unterschied zur Maschinen Newcomens, bei der die Kondensation des Dampfes – verbunden mit hohen Energieverlusten – im Zylinder erfolgte. Für eine genaue Erläuterung und Konkretisierung der Regeln der TRIZ sowie Beispiele sei auf die unten genannte Fachliteratur verwiesen.
Dass Altschuller selbst noch die Prinzipien 41 bis 50 aufgestellt hat, welche es wegen mangelnder Belegbarkeit nicht in die offizielle Liste geschafft haben, ist den meisten deutschsprachigen TRIZ-Kennern nicht bewusst.
Effektivität der Tabelle Die von der Widerspruchstabelle vorgeschlagenen Lösungsprinzipien liefern in der Regel keine fertigen Lösungen, sondern regen den Anwender an, in die richtige Richtung zu denken. Oft findet man die Lösung in der Kombination unterschiedlicher Prinzipien.
In der Praxis ist es aber nicht einfach, für eine konkrete Aufgabe einen technischen Widerspruch mit Hilfe der Widerspruchstabelle präzise zu formulieren. Eine Vereinfachung wäre deshalb eine direkte zeitsparende Anwendung von Innovationsprinzipien in der Reihenfolge ihrer statistischen Anwendungshäufigkeit.
Nach der Erfahrung zahlreicher Problemlösungen (Pavel Livotov, Wladimir Petrow) liefern die ersten 10 Prinzipien aus dieser Liste brauchbare Lösungsansätze für ca. 60 % aller Aufgabenstellungen:
35. Veränderung der physikalischen und chemischen Eigenschaften 10. Vorherige Wirkung 1. Zerlegung 28. Ersetzen des mechanischen Systems 2. Abtrennung 15. Dynamisierung 19. Periodische Wirkung 18. Ausnutzung mechanischer Schwingungen 32. Farbveränderung 13. Funktionsumkehr (Inversion)
Grundsätzlich sind die 40 Innovationsprinzipien zur Lösung leichter bis mittelschwerer Probleme gut geeignet.
Alternatives Vorgehen nach S. Fayer Nach FayerInternational TRIZ Association (MA TRIZ): Advanced Workshop on Theory for Inventive Problem Solving, MA TRIZ Level 3 Trainingsunterlagen, Dezember 2005 hat die Widerspruchstabelle ausgedient. Er schlägt eine Einteilung der Innovationsprinzipien in vier Gruppen vor. Diese können verwendet werden, um spezielle Problemstellungen anzugehen. Es werden die folgenden Gruppen und ihnen zugeordneten innovativen Prinzipien vorgeschlagen:
Gruppe 1: Sie wollen etwas an einer Substanz verändern (Quantität, Qualität, Struktur, Form):1, 2, 3, 4, 7, 14, 17, 30, 31, 40 Gruppe 2: Sie wollen schädliche Interaktionen oder Faktoren beseitigen:9, 10, 11, 12, 13, 19, 21, 23, 24, 26, 33, 39 Gruppe 3: Sie wollen Kosten reduzieren, die Effektivität erhöhen und/oder die Idealität verbessern:5, 6, 15, 16, 20, 25, 26, 34 Gruppe 4: Sie wollen wissenschaftliche Effekte, Felder und spezielle Substanzen benutzen:8, 18, 28, 29, 32, 35, 36, 37, 38 + 30, 31, 40
Matrix 2003 Mit der Matrix 2003Darrel Mann, Simon Dewulf, Boris Zlotin, Alla Zusman: Matrix 2003 – Updating the TRIZ Contradiction Matrix, CREAX Press, Ieper 2003, ISBN 90-77071-04-0 wird die klassische Widerspruchsmatrix in überarbeiteter Form wieder aufgelegt. Die Autoren erkannten den Wert der Matrix, waren sich aber auch der negativen Seiten und der Probleme bewusst. Deshalb trieben sie eine Patentrecherche voran, in der sie 150.000 Patente sichteten, um ein Update der Widerspruchsmatrix zu schaffen. Die neue Matrix 2003 hat 48 technische Parameter und es werden zusätzlich zu den 40 innovativen Prinzipien noch 37 der wichtigsten Kombinations- und Spezialprinzipien vorgestellt. In ihren Patentstudien fanden die Autoren heraus, dass die Trefferwahrscheinlichkeit der Matrix 2003 anhand „zufällig“ ausgewählter Beispiele wesentlich höher sei als mit der alten Matrix. (PDF)
Physikalische Widersprüche und Separationsprinzipien