Warum Brainstorming allein bei schwierigen Problemen oft nicht reicht
In Entwicklungsprojekten läuft Problemlösung häufig ähnlich ab: Eine bekannte Lösung funktioniert nicht ausreichend, das Team verändert Geometrien, Materialien oder einzelne Komponenten und bewertet anschließend die nächste Variante.
Dieses Vorgehen kann funktionieren. Bei schwierigen technischen Problemen besteht aber die Gefahr, dass immer wieder Varianten innerhalb desselben bekannten Lösungsraums entstehen. Die entscheidende Frage wird dann nicht gestellt: Warum existiert das Problem überhaupt und welcher technische Widerspruch steckt dahinter?
Nicht möglichst viele Ideen erzeugen – zuerst das richtige Problem formulieren.
Eine präzise Problembeschreibung kann den Lösungsraum stärker erweitern als zehn zusätzliche CAD-Varianten.
Funktionsanalyse: Was passiert im System tatsächlich?
Eine Funktionsanalyse betrachtet ein Produkt nicht primär als Sammlung von Bauteilen, sondern als System von Wechselwirkungen. Welche Komponente wirkt auf welche andere Komponente? Welche Wirkung ist nützlich, welche unzureichend und welche schädlich?
Damit lässt sich eine komplexe Konstruktion auf die Beziehungen reduzieren, die für das konkrete Problem entscheidend sind. Besonders interessant werden dabei Funktionen, die zu schwach, zu stark, instabil oder unerwünscht sind.
Nützliche Funktion
Eine notwendige Wirkung wird wie vorgesehen erfüllt und unterstützt die Hauptfunktion des Systems.
Unzureichende Funktion
Die gewünschte Wirkung ist vorhanden, reicht aber für die geforderte Funktion oder den Betriebszustand nicht aus.
Schädliche Funktion
Eine Wechselwirkung erzeugt unerwünschte Effekte wie Verschleiß, Wärme, Geräusch, Reibung, Leckage oder Verformung.
Übermäßige Funktion
Eine Wirkung ist stärker als erforderlich und kann dadurch Kosten, Belastung oder andere Nachteile erzeugen.
Der technische Widerspruch ist häufig der Schlüssel
Viele Entwicklungsprobleme entstehen, weil eine Verbesserung an einer Stelle einen Nachteil an einer anderen Stelle erzeugt. Ein Bauteil soll beispielsweise leichter werden, gleichzeitig aber steifer sein. Eine Verbindung soll sich leicht montieren lassen, im Betrieb jedoch sicher halten. Eine Dichtung soll geringe Reibung besitzen und trotzdem zuverlässig abdichten.
Solche Zielkonflikte werden häufig durch einen Kompromiss gelöst. TRIZ versucht dagegen, den Widerspruch ausdrücklich zu formulieren und nach Lösungsprinzipien zu suchen, mit denen sich der Konflikt zumindest teilweise auflösen lässt.
Ein Kompromiss akzeptiert den Widerspruch. Eine innovative Lösung versucht, ihn aufzulösen.
Genau deshalb ist die Formulierung des Widerspruchs ein wichtiger Schritt der systematischen Lösungsentwicklung.
Ein möglicher Ablauf für schwierige technische Aufgaben
Problem und Ziel präzisierenWas funktioniert heute nicht ausreichend und welches messbare Verhalten soll erreicht werden?
System und Funktionen analysierenWelche Komponenten, Einflüsse und Wechselwirkungen sind für das Problem tatsächlich relevant?
Ursachen und Widersprüche formulierenWelche Verbesserung erzeugt welchen Nachteil? Welche Randbedingung verhindert die offensichtliche Lösung?
Lösungsrichtungen systematisch erzeugenTRIZ-Prinzipien, physikalische Effekte, Funktionsübertragung, Trennung und weitere Denkwerkzeuge erweitern den Lösungsraum.
Konzepte bewerten und konkretisierenDie interessantesten Ansätze werden technisch bewertet und als CAD-Konzept, Berechnung oder Funktionsmuster weiterentwickelt.
Früh validierenKritische Annahmen werden mit Simulation, einfachem Versuch oder Funktionsprototyp überprüft, bevor unnötig detailliert konstruiert wird.
TRIZ ist kein Ideenautomat
TRIZ liefert nicht auf Knopfdruck die fertige Konstruktion. Die Methode strukturiert vielmehr die Suche nach Lösungen und hilft, eingefahrene Denkmuster zu verlassen. Fachwissen über Funktion, Fertigung, Werkstoffe und die jeweilige Anwendung bleibt unverzichtbar.
Besonders wirkungsvoll wird die Methode deshalb in Verbindung mit klassischem Engineering: Das Problem wird abstrahiert, neue Lösungsrichtungen werden erzeugt und anschließend wieder auf die konkrete technische Aufgabe übertragen.
Warum man nicht sofort ins CAD gehen sollte
CAD ist hervorragend, um eine Lösung geometrisch auszuarbeiten. Es ist aber nicht automatisch das beste Werkzeug, um den Lösungsraum zu öffnen. Wird zu früh detailliert modelliert, entsteht schnell eine psychologische Bindung an die erste Variante – und bereits investierte Konstruktionszeit macht einen grundlegenden Richtungswechsel schwieriger.
Bei komplexen Problemen kann es daher sinnvoll sein, zunächst Funktionen, Wirkprinzipien und grobe Konzepte zu untersuchen. Erst wenn eine Lösungsrichtung technisch plausibel ist, wird sie detaillierter konstruiert.
Funktionsanalyse, TRIZ, CAD, FEM und Prototyping als Kette
Die Methoden konkurrieren nicht miteinander. Sie beantworten unterschiedliche Fragen. Die Funktionsanalyse hilft zu verstehen, wo das Problem entsteht. TRIZ unterstützt bei der Frage, welche neuen Lösungsrichtungen denkbar sind. CAD macht daraus konkrete Geometrie. FEM kann kritische Lastfälle virtuell untersuchen. Der Prototyp zeigt schließlich, wie sich das Konzept in der Realität verhält.
Damit entsteht ein Entwicklungsprozess, in dem nicht möglichst schnell detailliert konstruiert wird, sondern technische Unsicherheit Schritt für Schritt reduziert wird.
Ein kleines Problemlösungspaket kann der bessere Projektstart sein
Ein Unternehmen muss nicht sofort eine komplette Produktentwicklung extern vergeben. Wenn ein Projekt an einem konkreten technischen Problem hängt, kann zunächst ein klar abgegrenztes Arbeitspaket sinnvoll sein: Problem analysieren, Funktionen und Widersprüche herausarbeiten, mehrere Lösungsrichtungen entwickeln und die erfolgversprechendsten Konzepte technisch bewerten.
Das Ergebnis kann anschließend intern weiterentwickelt oder gemeinsam mit BOLTCAD in CAD, FEM und Prototyping überführt werden.
Weiterführend: Für die nächste Entscheidung passen auch Entwicklungsprojekt festgefahren? 5 typische Ursachen – und wie man wieder zu belastbaren Konzepten kommt und Vom technischen Widerspruch zur patentfähigen Lösung: TRIZ-Werkzeuge zielgerichtet einsetzen. Die passende BOLTCAD-Leistung finden Sie unter Consulting / technische Problemlösung.
Technische Problemlösung und TRIZ aus Hilden bei Düsseldorf
BOLTCAD ENGINEERING unterstützt Unternehmen bei schwierigen Entwicklungsaufgaben, Konzeptentwicklung und konstruktiver Problemlösung. Funktionsanalyse und TRIZ können dabei mit Siemens-NX-Konstruktion, FEM/ANSYS, ISO GPS und Prototyping kombiniert werden. Die Zusammenarbeit ist für Unternehmen aus Hilden, Düsseldorf, Solingen, Langenfeld, Wuppertal, Köln sowie überregional möglich.
Wann lohnt sich eine externe technische Perspektive?
Besonders dann, wenn mehrere interne Varianten bereits ausprobiert wurden, ein Problem immer wieder zurückkehrt, ein Zielkonflikt scheinbar nur durch Kompromisse lösbar ist oder ein Projekt vor einer grundlegenden Konzeptentscheidung steht.
Für eine erste Einschätzung genügt häufig die Beschreibung des technischen Problems, der bisherigen Lösungsversuche und der wichtigsten Randbedingungen. Vertrauliche Konstruktionen und Projektdaten können über den geschützten BOLTCAD-Projektstart unter NDA ausgetauscht werden.
