TRIZ, gestructureerd problemen oplossen1

Dr. Gert Poppe Ir. Bart Gras

1 Dit artikel is gepubliceerd in het “Handboek Integrale Kwaliteitszorg” en in het handboek “Kwaliteit in Ontwerpbeleid” van Ir. J.G.V. Maas

De auteurs

Dr. Gert Poppe is afgestudeerd als fysicus aan de Universitaire Instelling Antwerpen. Hij is gepromoveerd bij de vakgroep Vaste Stof Fysica aan de Universiteit Twente. Daarna heeft hij een aantal jaren de functie bekleed van Consultant Kennistechnologie bij DSM Research. In deze functie was hij verantwoordelijk voor het vinden van opportunities voor kennissystemen binnen de verschillende onderdelen van DSM en voor het uitwerken en begeleiden van de projectaanpak. Vanuit deze functie is hij in contact gekomen met het TRIZ gedachtengoed. Hij heeft TRIZ geïntroduceerd bij DSM Research, heeft ervoor gezorgd dat er in de verschillende lagen van de organisatie voldoende initiële interesse ontstond voor deze methodologie en dat de eerste successen binnen DSM op dit gebied gerealiseerd werden.

Ir. Bart Gras is afgestudeerd als toegepast wiskundige aan de Universiteit Twente. Na werkzaam te zijn geweest als bij DSM Research, waar hij mede verantwoordelijk was voor het opstarten van de Expertise Kennistechnologie, heeft hij een aantal jaren gewerkt als Business Consultant Industrie bij Bolesian. Bolesian houdt zich bezig met de ontwikkeling, implementatie en invoering van kennisgebaseerde computerapplicaties. Daar heeft hij zich bekwaamd in kennisanalyse, requirementanalyse, facilitatie workshops en advies met betrekking tot kennis gebaseerde systemen. Verder heeft hij implementatietrajecten voor kennissystemen binnen een aantal bedrijven begeleid.. Beide auteurs hebben halverwege het jaar 2000 het bedrijf Innovation Quotient opgezet met als doel het leveren van een essentiële bijdrage tot het vergroten van de efficiëntie van de R&D investeringen door het bedrijfsleven in de Benelux. TRIZ is één van de methodieken waarvan zij zich bedienen om dit doel te realiseren. E-mail : info@innovation-quotient.nl

Samenvatting Het belang van innovatie en continue verbetering is voor elk bedrijf overduidelijk. Voor doorbraak innovaties zijn goede ideeën de basis. Maar juist de creatieve fase die aan de basis ligt van goede ideeën is vaak erg ongrijpbaar. Toch worden hier voor een groot deel de noodzakelijke verdere investeringen

bepaald. En als een idee toch minder goed uitpakt, moet er weer opnieuw begonnen worden. TRIZ : de “Theorie van Inventief Probleem Oplossen” biedt ons een gestructureerde aanpak om deze creatieve fase te ondersteunen. Bovendien zorgt TRIZ ervoor dat we kennis en inzichten uit andere industrieën kunt gebruiken bij het aanpakken van onze technologische vraagstukken. Problemen in technologische systemen worden vaak erg ad-hoc aangepakt. Wij zijn geneigd om terug te vallen op oplossingen die eerder reeds, onder vergelijkbare omstandigheden, hun efficiëntie bewezen hebben. Maar wat als dat nu dit keer niet het geval is? Onze producten, onze productiesystemen zelf benemen ons vaak het zicht op de essentie van een probleem. Wij zijn geneigd om te denken in termen van componenten, van wat wijzelf kunnen maken. Maar onze klanten willen functionaliteit : geen “boor” maar een “gat”. Systemen worden in de loop van de tijd vaak complexer dan nodig. We voegen extra functies toe en lossen problemen die ontstaan bij de werking van het systeem vaak op door er onderdelen aan toe te voegen die het probleem wegnemen. Maar extra componenten kosten geld, dus de vraag dringt zich op of het niet simpeler kan. TRIZ ontleent zijn toegevoegde waarde aan twee belangrijke aspecten : 1. Problemen worden functioneel geanalyseerd. Niet zozeer de onderdelen van het technologische

systeem als basis genomen voor de analyse, maar wel de functies die deze onderdelen vervullen. TRIZ voegt aan de functionele aanpak die ook in andere analysemethodes gebruikt wordt, een kwalitatieve beoordeling van deze functies toe. Op deze manier worden naast de gewenste ook de probleemfuncties inzichtelijk gemaakt en wordt het mogelijk om niet zozeer het systeem maar wel het probleem te analyseren.

2. Oplossingen worden gevonden via abstractie. Wellicht het belangrijkste inzicht van TRIZ is dat het benoemen van functionaliteit de weg opent om kennis en met name oplossingsmethoden te gebruiken uit andere industrieën. Wanneer “roeren” een specifieke manier blijkt te zijn van “homogeen maken”, dan kunnen we gebruik maken van alle technologieën en oplossingsrichtingen die elders reeds gebruikt zijn om deze functie te implementeren. TRIZ maakt deze kennis toegankelijk.

Leeswijzer en toepassing In de volgende paragrafen wordt de TRIZ methodologie geïntroduceerd. De focus hierbij ligt op het proces dat doorlopen wordt bij het aanpakken van technologische vraagstukken. TRIZ omvat verschillende technieken die de achtereenvolgende fasen in zo’n proces sneller en efficiënter maken. Deze technieken worden kort verduidelijkt en in de referentielijst wordt verwezen naar literatuur en websites waar meer informatie kan gevonden worden over deze technieken. TRIZ kan zowel gebruikt worden door individuen om hun vaardigheden op het gebied van probleemoplossen te vergroten, als door organisaties om het proces waarmee technologische problemen aangepakt worden te systematiseren.

TRIZ, Gestructureerd problemen oplossen......................................................................... 1

De auteurs ....................................................................................................................... 2 Samenvatting................................................................................................................... 2 Leeswijzer en toepassing ................................................................................................ 3

1 TRIZ............................................................................................................................ 5 2 Het ontstaan van TRIZ................................................................................................ 6 3 TRIZ, een proces......................................................................................................... 6

3.1 Probleemoplossen door abstractie....................................................................... 6 3.2 TRIZ, de praktijk ................................................................................................ 9

3.2.1 Probleembeschrijving en functioneel model............................................... 9 3.2.2 Analyse functioneel model en toepassen TRIZ technieken...................... 12

3.2.2.1 Het oplossen van contradicties.......................................................... 13 3.2.2.2 In kaart brengen technologisch potentieel tot verbetering.........Error! Bookmark not defined. 3.2.2.3 Alternatieven om functies te realiseren............ Error! Bookmark not defined. 3.2.2.4 Geavanceerde TRIZ technieken........................................................ 17

3.2.3 Genereren specifieke oplossingsrichtingen............................................... 17 4 Praktijkvoorbeeld...................................................................................................... 18

4.1 TRIZ in de procesindustrie ............................................................................... 18 4.1.1 Het proces ................................................................................................. 18 4.1.2 De analyse................................................................................................. 18 4.1.3 Het resultaat .............................................................................................. 18

4.2 TRIZ in productontwikkeling ........................................................................... 19 4.2.1 Het probleem............................................................................................. 19 4.2.2 De analyse................................................................................................. 19 4.2.3 De resultaten ............................................................................................. 19

5 Implementatie ........................................................................................................... 20 6 Voor- en nadelen....................................................................................................... 21

6.1 Voordelen.......................................................................................................... 21 6.2 Nadelen ............................................................................................................. 21

7 Tips en valkuilen....................................................................................................... 22 8 Instrumenten ............................................................................................................. 23 Verwijzingen..................................................................................................................... 24

1 TRIZ Het vermogen om betere producten af te leveren en dit sneller te doen dan de concurrentie bepaalt meer en meer het succes van een bedrijf. Hierbij zijn kennis en technologie cruciaal. De OESO heeft vastgesteld [1,2] dat kennis en technologie in de meeste landen sleutelfactoren zijn geworden voor toekomstige economische groei. Dit wordt geïllustreerd in de Verenigde Staten. Hier wordt de helft van de economische groei gerealiseerd via activiteiten die 10 jaar geleden niet of nauwelijks aanwezig waren [3]. Onze toekomstige welvaartsontwikkeling zal vooral afhangen van het vermogen van onze bedrijven om hun producten en productieprocessen te vernieuwen, en flexibel in te spelen op de snel veranderende omgeving. Een innovatief bedrijf als 3M heeft dit goed begrepen. Één van de “innovation credentials” van dit bedrijf is dat 30% van hun verkoop afkomstig moet zijn van producten die minder dan 4 jaar op de markt zijn [4]. Producten moeten tegenwoordig uniek zijn, vernieuwend en nauw aansluiten op de (dikwijls onuitgesproken) wensen van de consument. Om dit te realiseren moeten bedrijven flexibel georganiseerd zijn. Ze moeten producten afleveren met de hoogste kwaliteit, tegen de laagste prijs, binnen de kortst mogelijke vernieuwingscyclus en tegelijkertijd met de inzet van zo weinig mogelijk resources (energie, grondstoffen, mankracht, …). Dit is de uitdaging waarvoor wij staan. Na dit geconstateerd te hebben moeten we ons realiseren dat innoveren mensenwerk is en zal blijven. Computertechnologie zorgt ervoor dat grote hoeveelheden informatie snel en gemakkelijk beschikbaar zijn. Maar, het zijn nog steeds mensen die deze informatie omzetten in kennis en die deze kennis benutten via de ontwikkeling van technologie. Het versterken van het vernieuwingsvermogen vereist, naast uiteraard het ontwikkelen van nieuwe kennis, ook in toenemende mate de vaardigheden om deze kennis slim toe te passen. Een uitgebreide studie van octrooien [5] heeft uitgewezen dat minder dan 0.3% ervan echt nieuwe technologie betreffen. De overgrote meerderheid van octrooien beschrijven inventieve toepassingen van bestaande technologie. Verder zijn persoonsgebonden kennis en vaardigheden in de loop der tijd steeds belangrijker geworden voor het realiseren van die “inventieve toepassingen”. Communicatie, menselijke interactie en niet-technologische aspecten van innoveren blijken daarbij van essentieel belang [2,6-8]. TRIZ is een methodologie waarmee iedereen geleerd kan worden om de kennis en technologie, nodig voor het oplossen van technologische problemen, beschikbaar te krijgen. Zo lost TRIZ 3 bestaande bottlenecks op bij het versnellen van bij innovatie in producten en processen :

1. Het informatie-infarct : informatie is in overvloed beschikbaar maar op welke manier kan je ervoor zorgen dat de juiste informatie aanwezig is op het juiste moment.

2. Het technologisch jargon : problemen in een specifieke tak van de industrie, zoals bijvoorbeeld de

kunststofverwerking, zijn dikwijls al opgelost in een andere tak, zoals bij ijzergieterijen. Door gebruik van vakspecifiek jargon bij de beschrijving van zo’n oplossing, is dit dikwijls niet breder bekend.

3. De menselijke factor : om technologische problemen aan te pakken zijn drie belangrijke

eigenschappen nodig. Het vermogen om een probleem scherp te definiëren c.q. te analyseren, het vermogen om divergent na te denken over mogelijke oplossingen en tenslotte het vermogen om gerichte keuzes te maken uit een verzameling mogelijke oplossingsrichtingen. Deze vermogens zijn dikwijls niet in dezelfde persoon verenigd en dikwijls zelfs niet binnen dezelfde groep mensen.

TRIZ biedt het volgende :

Het verschaft organisaties een gestructureerde methode om lastige technologische problemen aan te pakken

Het verschaft individuen de vaardigheden om dit soort problemen te analyseren en van

oplossingen te voorzien. Het is een efficiënte en goedkope manier om de kennis van andere technologieën en industrieën

toe te passen bij het oplossen van de eigen problemen.

2 Het ontstaan van TRIZ TRIZ (in het Cyrillisch ТРИЗ) is het Russiche acroniem voor “Теория Решения Изобретательских Задач” of “De theorie van inventief probleem oplossen”. TRIZ is ontwikkeld door Genrich Altshuller, een ingenieur die vanaf 1946 werkzaam was bij het octrooibureau van de Russische marine. Zijn taak was het om uitvinders te helpen bij het indienen van hun octrooien. Via deze functie kwam hij in aanraking met veelsoortige problemen, en hij werd meer en meer geïntrigeerd door het feit dat problemen uit verschillende expertisegebieden via soortgelijke technologieën opgelost werden. Om slechts één voorbeeld te geven ; zowel

het schoonmaken van bepaalde filters in industriële processen als het pellen van zonnebloemzaden als het splijten van diamantkristallen

wordt gedaan op een vergelijkbare manier. Hierbij worden de producten in een atmosfeer met hoge druk gebracht en vervolgens wordt plots de druk omlaag gebracht. Hij raakte overtuigd van de aanwezigheid van patronen en wetmatigheden in de manier waarop mensen problemen oplossen. Én, wat nog veel belangrijker was, hij realiseerde zich dat hij een belangrijke bron van informatie ter beschikking had om erachter te komen wat deze patronen zouden kunnen zijn : de verzameling octrooien die hij onder z’n beheer had. Hij begon samen met een aantal medewerkers een uitgebreide analyse van octrooien. Deze analyse resulteerde in de bevindingen en technieken die nu bekend staan als TRIZ [5].

3 TRIZ, een proces

3.1 Probleemoplossen door abstractie Essentieel in de TRIZ methodologie is het ontdoen van een probleem van de vakspecifieke technologie. Pas dan wordt het mogelijk om te profiteren van de inzichten van anderen. De manier waarop TRIZ aankijkt tegen het analyseren en oplossen van problemen kan het best geïllustreerd worden door de volgende analogie met mathematische problemen. Stel we moeten de volgende vergelijking oplossen:

x2 + 4x + 3 = 0

Zonder kennis van wiskunde zouden we dit kunnen oplossen met trial-and-error. Na het proberen van een aantal waarden voor x zal al snel blijken dat x = -1 en x = -3 goede oplossingen zijn. Maar we weten niet zeker of we alle oplossingen hebben. Verder zou een trial-en-error benadering ongetwijfeld veel moeilijker zijn geweest als de vergelijking x2 + 4x + 2 = 0 was geweest. Met kennis van wiskunde wordt het eenvoudiger (zie figuur 1)

Abstract probleem

ax2 + bx + c = 0

Specifieke oplossing

x = -1, x = -3

Specifiek probleem

x2 + 4x + 3 = 0

Abstractie

Abstracte oplossingx = [ -b ± b2 - 4ac]

2a

Specialisatie

Trial & Error

Figuur 1

In dit geval is de eerste stap het herkennen van het probleem in het kader linksonder als een speciaal geval van een kwadratische vergelijking. De algemene formulering van zo’n vergelijking staat in het kader linksboven. Hiervoor kennen we een algemene formule voor de beide oplossingen, de kwadratische formule in het kader rechtsboven. Invullen van de verschillende parameters geeft ons de specifieke oplossingen, waarbij we tegelijk weten dat het aantal oplossingen maximaal 2 is. Bij nadere beschouwing blijkt dat we met het abstracte probleem een hele verzameling van specifieke problemen hebben gevangen, immers a, b en c zijn onbekend. In principe werkt het oplossen van een technologisch probleem met behulp van de TRIZ methodiek op een analoge manier (zie figuur 2). Wanneer we uitgaan van een specifiek probleem komt het erop neer om, via een analyse van het probleem, te identificeren in welke klasse van generieke problemen dit ondergebracht kan worden. Afhankelijk van het soort van generiek probleem levert de TRIZ methodologie één of meerdere generieke oplossingsrichtingen. Dit zijn globale aanwijzingen die aangeven in welke richting de oplossing voor het probleem gezocht zou kunnen worden. Met behulp van deze generieke richtingen moet dan verder gezocht worden naar specifieke oplossingen. Het voorbeeld in figuur 3 kan dit verduidelijken. Een halflege fles wijn wordt na verloop van tijd slecht. De oorzaak van het probleem is dat de in de fles aanwezige lucht er, via oxidatie, voor zorgt dat de kwaliteit van de wijn achteruit gaat. We moeten er dus voor zorgen dat de lucht niet met de wijn in contact komt. Op generiek niveau komt dit neer op “het verminderen van de interactie met de omgeving (de lucht)”. TRIZ levert ons dan de toegang tot alle mogelijke generieke oplossingsmethoden die ooit toegepast zijn om een soortgelijk probleem op te lossen :

Introduceer een isolerende substantie Introduceer tijdelijk een additionele stof Gebruik lege ruimte Gebruik schuim …

Deze suggesties vormen de eerste stap in de richting van het oplossen van het probleem. De volgende stap is om met deze suggesties te kijken, op welke manier ze gebruikt kunnen worden om ons specifieke probleem naar een specifieke oplossing te vinden. Het wegpompen van de lucht en vervolgens afsluiten van de fles is hierbij een specifieke toepassing van de generieke suggestie “Gebruik lege ruimte”. Een oplossing die ook gebruikt wordt bij vacuüm verpakking, clean-rooms, beeldbuizen, …

Generiek probleem“Verminder interactie

met de omgeving”

Specifieke oplossing“Pomp de lucht uit de fles

en sluit hem af”

Specifiek probleem “Zuurstof oxideert wijn”

Abstractie

Generieke oplossing“Gebruik lege ruimte

of schuim”

Specialisatie

Trial & Error

Figuur 2 : TRIZ, probleemoplossen via abstractie

Het oplossen van een technologisch probleem is natuurlijk complexer dan het oplossen van een algebraïsch probleem. Zo zijn inventieve problemen meer gevarieerd en is het aantal veel groter. Bovendien kan een specifiek probleem vaak in meerdere klassen van abstracte problemen vallen en kunnen op één abstract probleem meerdere TRIZ technieken toegepast worden. Dit leidt ertoe dat een specifiek probleem vaak vele specifieke oplossingen kent en dat voor het vinden van deze oplossingen de nodige creativiteit nodig is. Het blijkt dan ook dat, daar waar bij een traditionele aanpak de meeste energie en creativiteit gaat zitten in de “trials”, deze bij de TRIZ aanpak met name zit in de “specialisatie” stap. Er zijn dus een aantal stappen nodig om, met behulp van TRIZ, te komen van een specifiek probleem tot één of meerdere specifieke oplossingen. Hieronder zullen we deze stappen identificeren en aangeven welke technieken TRIZ introduceert om deze stappen zo efficiënt mogelijk te laten verlopen. Tabel 1 : het TRIZ proces Stap Aanpak Werkwijze 1 Formuleren specifiek

probleem Vaststellen van achtergrond van het probleem aanwezige functies in het

systeem

Opstellen : probleembeschrijving “Innovatie

Template” functioneel model

2 Abstractie + genereren generieke oplossingsrichtingen

Identificatie van het soort van generiek

probleem bijbehorende generieke

oplossingsrichtingen

Analyse functioneel model en selectie meest geschikte TRIZ techniek vb.: 40 TRIZ principles Separation principles Trends of evolution TRIZ knowledge base

3 Specificatie Uitgaande van generieke oplossingsrichtingen specifieke oplossingen genereren

Idee generatie via toepassen van TRIZ technieken

In Het volgende hoofdstuk wordt ingegaan op hoe in de praktijk dit proces in z’n werk gaat.

De TRIZ aanpak 2. Analyse FM & toepassen

3.2 TRIZ, de praktijk

3.2.1 Probleembeschrijving en functioneel model Voordat een technologisch innovatie probleem aangepakt kan worden moet het voldoende begrepen worden. Het strategische belang van het oplossen is een belangrijke drijfveer. Verder zijn er opties om een evolutionaire of een revolutionaire innovatie na te streven. Dit betekent dat er een afbakening is vanuit het bedrijf van de ruimte waarin oplossingen gezocht mogen worden. Ookwordt er een richting vastgesteld waarin de oplossing gezocht wordt: het ideale eind resultaat (IFR = Ideal Final Result). Dit wordt allemaal vastgelegd in een document: de “innovatie template.” Dit document om vat de volgende onderdelen:

1. Korte omschrijving van het innovatie probleem of de innovatie opgave 2. Beschrijving van het huidige systeem of conceptuele systeem. Het systeem kan een product zijn

of een productieproces. In de beschrijving staan: a. Schematisch grafisch overzicht van het systeem b. Beschrijving van de belangrijkste onderdelen in het systeem c. Beschrijving van de werking van de belangrijkste onderdelen in het systeem d. Gegevens over de omgeving waarin het systeem opereert

3. Beschrijving van het op te lossen innovatie probleem rond het systeem. Het kan om een reeds bestaand product of productieproces gaan, maar ook over een die nog op de tekentafel ligt. In de beschrijving staan:

a. Korte samenvatting van het probleem met het systeem b. Identificatie van mogelijke oorzaken van het probleem c. Beschrijving van de mechanismes volgens welke de oorzaken het probleem veroorzaken d. De ongewenste (strategische) gevolgen als het probleem niet wordt opgelost e. De historie van oplossingspogingen (waarom is het nog niet gelukt en kan daarop

voortgebouwd worden of moet er echt een nieuwe oplossing komen) f. Beschrijving van soortgelijke systemen waarin het probleem bestaat (hiernaar kan

gekeken worden om te kijken hoe het probleem daar eventueel is opgelost) g. Beschrijving van soortgelijke systemen waarin het probleem niet bestaat (wat vormt het

kernverschil en kan daarom heen een oplossing bedacht worden) 4. Ideale eind resultaat; Als u middelen en tijd voldoende had hoe zou het ideale systeem (met het

probleem opgelost) er dan uit moeten zien. 5. Beschrijving van de zogenaamde resources. Alle technische middelen in het systeem aanwezig die

we eventueel kunnen gebruiken bij het realiseren van een technische innovatie. De resources zijn in een 6-tal categorieën onderverdeeld. Deze categorieën zijn:

a. “substance resources” alle tastbare onderdelen van een systeem, die een belangrijke rol spelen in het innovatieprobleem

1. Probleembeschrijving & Functioneel model (FM)

TRIZ technieken

3. Genereren specifieke

oplossingsrichtingen

b. veld resources: alle chemisch en fysische velden die in het systeem aanwezig zijn

(bijvoorbeeld: electromagnetische velden, gravitatie, frictie etc. hiervan zijn vaste lijsten) c. tijd resources: tijden waar de mogelijkheid bestaat het systeem iets anders te laten doen

(bijvoorbeeld transporttijd. Dit kan gebruikt worden om fruit te laten rijpen) d. ruimte resources: ruimte in het systeem die niet gebruikt wordt. Hierin kunnen andere

systeemfuncties vervuld worden (bijvoorbeeld achterkant van een enkelvoudige lintzaag wordt niet gebruikt. Dit kan gebruikt worden om ook een zaagvlak aan te brengen)

e. informatie resources: bronnen die informatie over mijn systeem geven (bijvoorbeeld weefselverschillen bij een mens worden gebruikt om met echo organen zichtbaar te maken)

f. functionele resources: onderdelen in een systeem die meerdere functies kunnen vervullen (bijvoorbeeld een barometer kan de druk meten maar ook de hoogte)

6. Beschrijving van de criteria die achteraf worden gebruikt om ideeën te selecteren en te prioriteren. Deze selectiecriteria bestaan uit de volgende:

a. Technologische criteria (bijvoorbeeld zijn er restricties in de technologie die gebruikt mag worden om het probleem op te lossen, moet het systeem onder bepaalde condities kunnen en blijven werken)

b. toegestane veranderingen aan het systeem (bijvoorbeeld moeten bepaalde onderdelen ongewijzigd blijven, is een evolutionaire verandering gewenst of mag er een volledig nieuw systeem ontwikkeld worden)

c. economische criteria (bijvoorbeeld wat mogen de investeringen zijn in hardware) d. tijd criteria (bijvoorbeeld wat is de toegestane ontwikkeltijd om de ideeën

geïmplementeerd te krijgen) e. verwachte nieuwheidsgraad (bijvoorbeeld moet de uiteindelijke innovatie gepatenteerd

kunnen worden) f. overige criteria (bijvoorbeeld fit met strategische of innovatie doelstellingen)

7. Beschrijving van de business omgeving. Hierin wordt vastgesteld welke concurrenten er zijn welke consequenties de innovatie moet hebben voor de marktpositie, de bredere inzet van de innovatie in andere producten.

Bovenstaande “innovatie template” heeft zijn nut in de praktijk veelvuldig bewezen. De onderdelen hebben een functie in de rest van het TRIZ proces. Een korte toelichting op 2 onderdelen kan dit illustreren: Ad 3d (ongewenste gevolgen van niet opgelost probleem): Een chemisch bedrijf heeft zeer veel investeringen gepleegd om een chemische component uit de afgassen van een van haar processen te halen. De afgassen verlaten het proces door een schoorsteen. De concentratie van de component is ver beneden allle wettelijke voorschriften. Bij sommige weersomstandigheden zorgt de chemische component er echter voor dat de rook uit de schoorsteen zeer goed zichtbaar is. Het regent dan klachten van omwonenden. Verdere terugdringing van de component vraagt om torenhoge investeringen. Maar de huidige concentraties van de component vormen geen enkel gevaar voor de omwonenden. De meest ernstige gevolgen van het niet oplossen zijn dus de klachten uit de omgeving. Bij het genereren van oplossingen kan hier rekening mee gehouden worden. Ad 5 (gebruik van aanwezige resources): Het opnemen van resources is cruciaal voor het vinden van doorbraak oplossingen. Het is bekend dat batterijen van een laptop snel leeg lopen. Dit gebeurt met name als de gebruiker met de laptop aan het werk is. Als we de resources rond de laptop inventariseren dan komen we bij de veld resources ook de energie tegen die de gebruiker opwekt met het indrukken van de toetsen. Compaq realiseerde dit zich het eerst en heeft technologie ontwikkeld die deze mechanische energie in elektrische energie omzet en opslaat in de batterij. De volgende stap in het proces is het opstellen van een zogenaamd “functioneel model”. Elk technologisch systeem is ontworpen om nuttige dingen te doen voor zijn gebruiker. Dit noemen we de nuttige funties of interacties van het systeem :

• CPU van een computer verzorgt processing van signalen • Een gloeilamp geeft licht • Een katalysator versnelt een chemische reactie

Een innovatief probleem dat optreedt in zo’n technologisch systeem is meestal complex en bestaat uit verschillende deelproblemen. Elk deelprobleem speelt zich af rond een onderdeel van het product of productieproces waarover we praten :

• CPU van een computer wordt warm • Glas van een lamp wordt minder transparant • Katalysator in een reactor veroudert…

en ontstaat door de interactie van onderdelen : • kleine behuizing van computeronderdelen verhindert efficiënte warmteafvoer • wolfraam verdampt door de warmte en slaat neer op het glas van een lamp • bijproducten van een reactie beïnvloeden geometrie katalysator

In het functionele model worden de belangrijke onderdelen (componenten) opgenomen die bijdragen tot het ontstaan van het probleem dat we op willen lossen. Verder wordt aangegeven welke nuttige én schadelijke functies de componenten samen vervullen. Hierbij is het van belang om niet elk onderdeel op te nemen, maar het probleem op een zodanig niveau te modelleren dat de essentie ervan in het model staat. Dit model wordt voor verschillende doeleinden gebruikt: 1. Het is een manier om iedereen in de projectgroep die aan het probleem werkt, hetzelfde beeld van het

probleem (= hinderlijke functies van het systeem of onvoldoende uitgevoerde nuttige functies) te geven .

2. Het model kan gebruikt worden om te bepalen of onderdelen van het bestaande systeem weggelaten kunnen worden als de nuttige functies van die onderdelen overgenomen worden door andere onderdelen. Deze stap noemen we het trimmen van het systeem.

3. Het model wordt verder gebruikt om alle richtingen voor verbetering genereren (zie “Analyse functioneel model en toepassen TRIZ technieken”).

Er zijn verschillende modelleertalen mogelijk voor het opbouwen van een functioneel model. De belangrijkste eigenschappen van zo’n modelleertaal zijn :

Ze moet simpel zijn. Anders wordt teveel tijd besteed aan het leren beheersen van de modelleertaal, eerder dan aan het analyseren van het probleem

Het moet makkelijk mogelijk zijn om de essentie van een technisch probleem weer te geven. Een mogelijkheid is het componentgebaseerde modelleren. We gebruiken hierbij de volgende symbolen: Tabel 2 : De functionele modelleertaal Soorten componenten

Component van het systeem

Supersysteem element (i.e. element dat niet veranderd kan of mag worden)

Product : de output van het product of proces

Soorten functies

Nuttige normale functie, d.i. functie die voldoet aan ontwerpeisen

Nuttige onvoldoende functie, d.i. functie die niet voldoet aan ontwerpeisen

Nuttige overdadige functie, d.i. functie die overmatig voldoet aan ontwerpeisen

Schadelijke functie

Component

Supersysteem

Produkt

De richting van de pijlen is belangrijk. Als een pijl gericht is van A naar B dan oefent A de functie uit op B. In figuur 3 staat een voorbeeld van een functioneel model. In dit model worden een 4-tal problemen gerepresenteerd : 1. De zuurstof in de lucht verbrandt het wolfraam filament (schadelijke functie) 2. Het glas dat gebruikt wordt om de zuurstof te scheiden van het wolfraam filament maakt het gehele

systeem fragiel (schadelijke functie) 3. Het licht wordt opgewekt door de hoge temperatuur in het wolfraam filament. Dit is inefficiënt omdat

de meeste energie gebruikt wordt om warmte te genereren en niet om licht te produceren (nuttige, onvoldoende functie)

4. De warmte verdampt geleidelijk het wolfraam. Dit verdampte wolfraam zal na verloop van tijd de transparantie van het glas verminderen (schadelijke functies)

© Copyright Innovation Quotient 2001

Functioneel model Gloeilamp

wolfraamfilament

fitting

glas

(verdampt)wolfraam

warmte

electriciteit

licht oxygen

houdt tegen

houdt vast

verdampt

vermindert transparantie

verbrandtproduceert (door straling)

transporteert

laat door

houdt vast

is fragiel

produceert

produceert

Figuur 3 : functioneel model gloeilamp

3.2.2 Analyse functioneel model en toepassen TRIZ technieken In het functioneel model worden de mogelijkheden tot verbeteringen in het systeem expliciet gemaakt. Er zijn in het algemeen 4 richtingen om verbeteringen in het systeem te realiseren :

Verbeteren van nuttige, onvoldoende functies Toevoegen van additionele functies Verminderen van schadelijke functies Verwijderen van schadelijke functies

Via een analyse van het functioneel model kunnen we vaststellen welke TRIZ techniek we het best kunnen gebruiken bij het oplossen van een deelprobleem. Het voert ons hier te ver om tot in detail te beschrijven op welke manier de diverse “probleemfuncties” het best kunnen aangepakt worden met de diverse TRIZ technieken, maar we zullen in deze paragraaf de belangrijkste oplossingsrichtingen uiteenzetten :

• het oplossen van contradicties • het systeem verbeteren m.b.v. evolutie trends • functies realiseren via alternatieve technologieën

3.2.2.1 Het oplossen van contradicties In vrijwel alle technische systemen waarin we verbeteringen willen doorvoeren komen we één of meer contradicties tegen. Contradicties zijn er in twee categorieën2 :

1. “Technische” contradicties : wanneer een bepaalde functie in het systeem verbetert dan verslechtert een andere functie. Bijvoorbeeld bij een gloeilamp : meer licht kan opgewekt worden door de temperatuur van het wolfraam filament te verhogen, maar dan verdampt er ook meer wolfraam waardoor de transparantie van het glas achteruit gaat.

2. “Fysische” contradicties : een functie in het systeem is om een bepaalde gewenst, maar om een andere reden ongewenst. Bijvoorbeeld bij een gloeilamp: het glas houdt de zuurstof tegen is gewenst omdat anders het filament opbrandt, maar ongewenst omdat het gehele systeem er breekbaar van wordt.

Deze contradicties worden vaak lastig gevonden en opgelost door het treffen van compromissen. Ze zijn lastig omdat elke verbetering van de gewenste functie, negatieve consequenties heeft. Binnen de TRIZ methodologie zijn twee technieken beschikbaar om dit soort van contradicties op te lossen. We zullen hieronder kort ingaan op deze technieken :

3.2.2.1.1 De 40 TRIZ principes De 40 TRIZ principes zijn 40 generieke “Best practices” op het gebied van probleemoplossen. Bij zijn analyse van octrooien heeft Altshuller deze principes geïdentificeerd. Alle oplossingen voor technologische problemen die hij tegenkwam heeft hij gecategoriseerd onder één of meerdere van deze principes. De 40 principes worden in de praktijk vooral gebruikt om technische contradicties op te lossen zonder dat er compromissen moeten getroffen worden. In tabel 3 worden ter illustratie 4 principes toegelicht. Een goed overzicht van de 40 principes wordt gegeven in [9]. In dit boek wordt ook dieper ingegaan op de “Contradictie matrix” van Altshuller. Deze contradictie matrix stelt je in staat om, uitgaande van een specifieke technische contradictie, een selectie te maken uit de 40 principes. Deze selectie is in de praktijk het meest toegepast om de generieke contradictie op te lossen. Dit geeft je dus de meeste kans op het genereren van oplossingen voor de specifieke contradictie. Tabel 3 : De 40 TRIZ principes 1 Segmentatie Verdeel een object in onafhankelijke delen

Verdeel een object in secties Vergroot de mate waarin een object gesegmenteerd kan worden

Voorbeelden : Modulaire bouwcomponenten Lamellen i.p.v. gordijnen Hagel gebruiken om te schieten i.p.v. kogels

4 Asymmetrie Vervang een symmetrische vorm door een asymmetrische

Als een object reeds asymmetrisch is, vergroot dan de mate van asymmetrie Voorbeelden :

Links- en rechtshandige computermuis

2 Bij het benoemen van deze categorieën wordt de terminologie gebruikt die binnen de TRIZ methodologie gebruikelijk is.

Tabel 3 : De 40 TRIZ principes

Asymmetrische stekker maakt foutief aansluiten onmogelijke Asymmetrische trechter verhoogt capaciteit

10 Actie vooraf Voer een deel van een actie (of de volledige actie) vooraf uit Voorbeelden :

Kant-en-klaar maaltijden Vooraf geperforeerd papier Startpagina’s op internet

18 Mechanische vibratie Laat een object oscilleren

Als een object reeds oscilleert, vergroot dan de frequentie (tot zelfs ultrasoon) Gebruik de resonantiefrequentie I.p.v. mechanische vibratie, gebruik piezo-vibratie Gebruik ultrasone vibratie in combinatie met een electrisch veld

Voorveelden : Gebruik ultrasoon geluid om schoon te maken Gebruik piezo-vibratie om trillingen te compenseren Trillingen verbeteren doorstroming van deeltjes

3.2.2.1.2 De 4 scheidingsprincipes De 4 scheidingsprincipes kunnen toegepast worden in situaties waar een systeem een bepaalde eigenschap (functie) moet hebben en tegelijk deze eigenschap (functie) niet moet hebben. De principes zijn :

1. Scheiding in plaats 2. Scheiding in tijd 3. Scheiding onder bepaalde condities 4. Scheiding tussen systeem en sub- of supersysteem

In tabel 4 worden deze 4 scheidingsprincipes geïllustreerd. Tabel 4 : De 4 scheidingsprincipes Naam Vraag om vast te stellen of het principe toepasbaar is 1 Scheiding in plaats Moet het systeem overal de eigenschap hebben? Voorbeeld :

Metalen voorwerpen worden in een coating vloeistof geplaatst. De vloeistof moet warm zijn om het coatingproces efficiënt genoeg uit te voeren, maar ze mag eigenlijk niet warm worden omdat de coating dan degradeert. Een oplossing is om alleen het oppervlak van de metalen voorwerpen op te warmen, daar waar het eigenlijke coaten plaatsvindt. Dit kan door de metaaldeeltjes vooraf te verwarmen, of door ze via inductie te verwarmen. De coatingvloeistof zelf kan dan koeler blijven.

2 Scheiding in tijd Moet het systeem altijd de eigenschap hebben? Voorbeeld :

Een stofzuiger moet hard zuigen om het stof te verwijderen, maar niet hard zuigen zodat de zuigkop zich niet vastzuigt aan de ondergrond. Pulserend zuigen kan dit oplossen : een gedeelte van de tijd hard zuigen een gedeelte van de tijd zacht zuigen.

3 Scheiding onder bepaalde condities

Moet het systeem onder alle omstandigheden de eigenschap hebben?

Voorbeeld : Deurknoppen moeten ervoor zorgen dat de deur geopend kan worden als een volwassene dit

probeert, maar niet wanneer een klein kind dit doet. Er bestaan systemen in flexibel materiaal die over de deurknop geschoven kunnen worden. Ze kunnen door volwassenen voldoende ingedrukt worden om de eigenlijke deurknop te bedienen. Kinderen missen de kracht daartoe.

Tabel 4 : De 4 scheidingsprincipes 4 Scheiding tussen systeem en

sub- of supersysteem Moet het supersysteem of de subsystemen ook de eigenschap hebben?

Voorbeeld : Een fietsketting moet flexibel zijn om rond een tandwiel te passen, en star om de mechanische

krachten efficiënt over te brengen. Het systeem zelf is flexibel gemaakt, de subsystemen (schakels van de ketting) star.

3.2.2.2 Systeem verbeteren evolutie trends Door de continue inspanning van productontwerpers en procestechnologen verbetert een product of proces geleidelijk aan. Dit gebeurt niet arbitrair, maar er zijn bepaalde wetmatigheden in te ontdekken. In TRIZ zijn een aantal van deze patronen blootgelegd. Deze worden “TRIZ trends in technologische evolutie” genoemd. De trends beschrijven fasen waarin een technisch systeem kan komen gedurende zijn levenscyclus.De grondgedachte is dat elke volgende fase een verbetering van de eigenschappen en functies van het systeem inhoud.Deze technologische trends waaraan systemen voldoen, zijn de volgende [10] :

1. Toenemende dynamiek 2. Toenemende regelbaarheid 3. Toenemende complexiteit gevolgd door simplificatie3 4. Toenemende geometrische aanpassing 5. Overgang van macro naar microniveau 6. Toenemend gebruik en efficiëntie van velden 7. Vermindering van menselijke actie

In tabel 5 worden twee van deze trends verder verduidelijkt en geïllustreerd. Bij het gebruik van de trends bij het zoeken naar manieren om functies in het systeem te verbeteren,wordt eerst geïnventariseerd op welk gebied de functie nog potentieel tot verbetering heeft:

Wordt er reeds gebruik gemaakt van velden ? (trend 6) In hoeverre is het systeem uniform of niet-uniform ? (trend 4) Is het nuttig om de functionaliteiten in het systeem uit te breiden of moet er daarentegen gezocht

worden naar mogelijkheden tot vereenvoudiging ? (trend 3) Tabel 5 : TRIZ trends in technologische evolutie 5 Overgang van macro naar micro niveau Subtrend : Object segmentatie

Voorbeeld : Drukken / Printen 1. Zetten van letters 2. Matrixprinter

2. Gesegmenteerde monoliet

3. Vloeistof, poeder

1. Monoliet 4. Gas, plasma 5. Veld

3 Toenemede complexiteit in het eerste deel van de levenscyclus van een systeem, simplificatie daarna.

Tabel 5 : TRIZ trends in technologische evolutie

3. Ink-jet printer 4. Ion printer 5. Laser printer

6 Toenemend gebruik en efficiëntie van velden Subtrend : Ritme coördinatie

Voorbeeld : Stofzuiger 1. Continue luchtstroom 2. Pulserende luchtstroom 3. Luchtstroom die pulseert bij de resonantie frequentie van het materiaal dat schoongemaakt moet

worden 4. Combineren van luchtstroom met een mechanische actie (“kloppen”) om het stof los te maken

1. Continue actie 2. Pulserende actie 3. Resonantie 4. Meerdere acties

Wanneer op deze manier de trends zijn geïdentificeerd die de meest mogelijkheid bieden tot verbetering van het systeem, dan wordt geanalyseerd in welke fase van een trend het systeem zich nu bevindt. Vervolgens biedt de trend zicht op de mogelijkheden om het systeem verder te laten evolueren, en zelfs om bepaalde fasen in technologische ontwikkeling over te slaan. De TRIZ trends van technologische evolutie kunnen “tactisch” toegepast worden. Dit betekent dat we in het functioneel model functies vaststellen die we moeten verbeteren en we vervolgens kijken of dit mogelijk is met het potentieel dat we volgens de trends nog hebben. Er bestaat echter ook de mogelijkheid om deze trends “strategisch” te gebruiken om een volgende generatie van een product of productieproces uit te werken of via “technology forcasting” te kijken in welke richtingen een industrie zich zal gaan ontwikkelen [11].

3.2.2.3 Functies realiseren met alternatieve technologieën We hebben in het functioneel model vastgesteld welke functies we willen verbeteren. Een belangrijke oplossingsrichting bestaat in het realiseren van dezelfde functie via een alternatieve technologie : gebruik makend van een ander fysisch of chemisch effect. Dit is binnen de TRIZ methodologie efficiënt gemaakt door het samenstellen van een functionele database van fysische en chemische effecten4. In deze TRIZ knowledge base zijn alle effecten die een bepaalde functie kunnen realiseren zoals :

Verhogen van de temperatuur Scheiden van deeltjes Meten van de viscositeit ….

bij elkaar gebracht, voorzien van een beschrijving en referenties en van een aantal voorbeelden die illustreren op welke manier een bepaald effect toegepast is en hoe efficiënt het effect is.

4 Veruit de meest omvangrijke en gebruiksvriendelijke implementatie van deze TRIZ knowledge base kan gevonden worden in de “Effects module” van de TechOptimizer software van Invention Machine.

In tegenstelling tot de andere TRIZ technieken, waarbij gebruik gemaakt wordt van de kennis en inventiviteit van diegenen die aan het oplossen van het probleem werken, is de TRIZ knowledge base een manier om externe5 kennis in het idee generatie proces in te brengen.

3.2.2.4 Geavanceerde TRIZ technieken Naast deze technieken, die veruit het meest gebruikt worden bij het toepassen van TRIZ, zijn er ook nog een aantal “geavanceerde” TRIZ technieken zoals :

SU-field analyse De 76 “Standard Solutions” ARIZ (“Algorithm of Inventive Problem solving”)

Informatie hierover is te vinden in referenties [12-13]

3.2.3 Genereren specifieke oplossingsrichtingen In deze stap van het TRIZ proces worden de verschillende TRIZ technieken toegepast. Het startpunt hierbij zijn de generieke suggesties die gedaan worden door de TRIZ principes, de trends en/of de TRIZ knowledge base. Aan de hand hiervan wordt gekeken op welke manier deze toepasbaar zijn voor het oplossen van het specifieke probleem dat bekeken wordt. Het is o.m. tijdens deze stap dat het gebruik van de TRIZ software tools toegevoegde waarde kan hebben. Elk van de software tools illustreert namelijk de generieke suggesties door de diverse TRIZ technieken, met specifieke voorbeelden uit verschillende takken van de industrie. Deze toepassingen kunnen een tweeledig doel dienen :

Ze geven de gebruiker inzicht in de manier waarop bij het oplossen van problemen binnen andere industrietakken gebruik is gemaakt van de diverse generieke suggesties

Ze bieden de gebruiker een stimulus bij het genereren van eigen oplossingsrichtingen voor zijn specifieke probleem

De activiteiten tijdens deze “specialisatie” stap (zie fig. 2) komen het meest overeen met traditionele vormen van “brainstorming”. Aan de hand van diverse stimuli wordt getracht om zo divergent mogelijk te zoeken naar specifieke oplossingsrichtingen voor het gestelde probleem. De bevindingen die opgedaan zijn bij het toepassen van “brainstorming” technieken m.b.t. :

groepsdynamica processen het creëren van omstandigheden waarbij associatief en divergent denken gestimuleerd wordt het genereren van commitment bij de deelnemers omtrent de gegenereerde ideeën

blijven bij een TRIZ aanpak geldig. De belangrijkste verschillen tussen de TRIZ aanpak en een traditionele “brainstorm” hierbij zijn :

De stimuli die gebruikt worden hebben een technologische achtergrond en sluiten op deze manier aan bij het kennisdomein van de materie experts.

Via de functionele analyse zijn die functies in het systeem, die verantwoordelijk zijn voor het ontstaan van het probleem, expliciet gemaakt. Dit resulteert in een efficiënter idee generatie proces.

5 Met “extern” wordt hier bedoeld : niet bekend bij de organisatie of het projectteam dat het probleem moet oplossen.

4 Praktijkvoorbeeld

4.1 TRIZ in de procesindustrie

4.1.1 Het proces Om te illustreren op welke manier TRIZ kan toegepast worden in de procesindustrie nemen we onderstaand proces als voorbeeld. Twee stoffen A en B worden toegevoegd aan een continu geroerde reactor. Deze producten reageren en vormen het reactieproduct C en een aantal bijproducten. Het reactieproduct is erg stroperig (hoog viskeus) en om het mengsel (A, B, C en de bijproducten) na verloop van tijd nog te kunnen roeren, wordt een oplosmiddel toegevoegd dat het geheel meer vloeibaar maakt. Nadat A en B gereageerd hebben, wordt de inhoud van de reactor afgevoerd naar scheidingsvat M, waar het reactieproduct C gescheiden wordt van de andere stoffen. Het probleem met dit proces nu is dat er een aantal nadelen verbonden zijn aan het gebruik van dit specifieke oplosmiddel. Het bedrijf ging op zoek naar alternatieven

CSTRBA

M

Oplosmiddel +bijproducten

C + Oplosmiddel+Bijproducten

Oplosmiddel C

Figuur 4 : TRIZ in de procesindustrie

4.1.2 De analyse Het bedrijf richtte zijn inspanningen op het zoeken naar een goed alternatief voor het gebruikte oplosmiddel : een ander oplosmiddel. Via een TRIZ analyse van de functies van de verschillende componenten en processtappen in het systeem werd duidelijk dat de generieke functie van het oplosmiddel niet zozeer was om “een oplossing te maken van de verschillende stoffen” of “ervoor te zorgen dat de componenten A en B voldoende makkelijk bij elkaar in de buurt konden komen” (dat is de primaire functie van het roermechanisme) maar om “de viscositeit van het mengsel te verlagen” zodat de motor van het roermechanisme in staat kon gesteld worden om het geheel verder te mengen.

4.1.3 Het resultaat Vervolgens werd via de TRIZ knowledge base gekeken naar alternatieve manieren om de viscositeit van een mengsel te beïnvloeden en met name te verlagen. Daar werd gevonden dat de viscositeit verlaagd kan worden door het toepassen van ultrasoon geluid. Omdat de factor waarmee ultrasoon geluid de viscositeit verlaagt voor soortgelijke producten als C van de orde 3 á 4 is, kwam het bedrijf tot de conclusie dat dit

een, weliswaar zeer nieuwe, maar erg veelbelovende richting was om te komen tot een verbetering in het proces.

4.2 TRIZ in productontwikkeling

4.2.1 Het probleem Recentelijk is de TRIZ methodologie gebruikt door een projectgroep van de Brunel University (GB) bij een “eco-innovation” studie over vaatwassers [14]. Het doel van deze studie (en i.h.a. van “eco-innovation”) is om nieuwe producten en processen te ontwikkelen die niet gebaseerd zijn op herontwerp of incrementele veranderingen, maar om consumenten een product te verschaffen dat de “functie” die het moet vervullen op een zo efficiënt (i.e. milieuvriendelijk) mogelijke manier realiseert. Hierbij wordt gekeken naar de gehele levenscyclus van het apparaat : van het gebruik van grondstoffen, productieprocessen, transport, gebruik, tot en met het “opruimen” van het apparaat aan het einde van de levensduur.

4.2.2 De analyse De projectgroep heeft de huidige stand van de technologie geanalyseerd door een uitgebreide octrooi studie. Ze constateerden het gebruik van vaatwassers een redelijk recent verschijnsel is Desondanks worden er al veel inspanningen gedaan om het gebruik van de vaatwasser milieuvriendelijker te maken. Hierbij richt men zich vooral op de vermindering van energie- en waterverbruik : sommige apparaten zijn wat dat betreft reeds zuiniger dan een handwas. Er is gekeken naar de meest recente inspanningen om tot milieuverbeteringen van de vaatwasser te komen. De projectgroep heeft met name gebruik gemaakt van de “TRIZ trends in technologische evolutie” om :

1. te bepalen in welke fase van technologische evolutie de vaatwasser zich bevindt 2. te kijken in hoeverre de volgende fasen van de TRIZ trends kunnen aangeven in welke richting

verdere verbeteringen te verwachten zijn.

4.2.3 De resultaten Één van de trends in technologische evolutie is de toenemende effectiviteit van gebruikte velden. Dit uit zich o.a. via de trend “Ritme coordinatie” (zie tabel 5). De eerste fase in deze trend is het gebruik van continue velden. Een toepassing daarvan bij vaatwassers is het gebruik van continue waterstralen. Deze worden ook door de meeste producenten gebruikt. De trend suggereert dat een volgende stap het gebruik van pulserende waterstralen zou zijn. Het blijkt uit de studie inderdaad dat de eerste vaatwassers die hiermee uitgerust zijn op de markt komen. Volgens deze trend zou men kunnen verwachten dat hierna gebruik zal gemaakt worden van resonantie principes. Deze worden bij vaatwassers nog niet toegepast, hoewel het gebruik van resonantie bij onder andere hoge druk reinigen van scheepswanden al wel gebruikt wordt. Een andere trend die onderzocht is, is die van toenemende segmentatie : “Object segmentatie” (zie tabel 5). Hierbij zien we dat de huidige systemen vooral te situeren zijn in fase 3 van deze trend : er wordt gebruik gemaakt van een vloeibare fase met poedervormige wasmiddelen. De trend suggereert dat systeemverbeteringen zullen gevonden worden in het gebruik van gassen (stoom?) en verder nog in een toenemend gebruik van velden. Uitgaande van deze trend zou men kunnen verwachten dat in de toekomst andere factoren zal gaan gebruiken dan de nu gangbare : tijd, temperatuur, wasmiddel en mechanische actie. Toepassing van velden als ultrageluid, electrostatische ladingen of microgolven voor het schoonmaken van de vaat zouden niet alleen de efficiëntie van het gehele proces kunnen doen toenemen, maar zouden het proces ook minder laten lijken op een simulatie van de handwas.

5 Implementatie Bij de invoering van TRIZ in een organisatie moet er een onderscheid gemaakt worden tussen

TRIZ als methodiek om gestructureerd technologische problemen aan te pakken TRIZ als manier van denken, als methode om de creativiteit te stimuleren

Afhankelijk van de focus van de organisatie kan er hierbij gekozen worden voor een drietal verschillende modellen : Tabel 6 : Opties voor implementatie van TRIZ in een organisatie Implementatie model Voordelen Nadelen Intern kern TRIZ team Interne kennisopbouw

Laagdrempelige toegang tot TRIZ kennis

Aanpak wordt makkelijker opgenomen in interne “way-of-working”

Opbouw kritische massa aan facilitatoren nodig

Team moet z’n activiteiten intern strategisch positioneren

Out-of-the-box denken versus “bedrijfsblindheid”

Algemene TRIZ opleiding TRIZ wordt manier van denken

De “problem solving skills” van alle medewerkers worden verhoogd

Moeilijk om geleerde actueel te houden, effect van opleiding neemt in de loop van de tijd af

Facilitatie is niet beschikbaar bij complexere problemen

Externe facilitatie Snelle toegang tot resources State-of-the-art TRIZ kennis

beschikbaar Per definitie out-of-the-box

denken

Beperkte interne kennisopbouw Out-of-pocket kosten Er moeten voldoende interne

aanspreekpunten zijn die de toepassing van de methodiek onder de aandacht houden

Bij de meest succesvolle implementaties van TRIZ in diverse bedrijven zien we de volgende overeenkomsten :

Er is gekozen voor mengvormen van bovenstaande implementatiemodellen om ervoor te zorgen dat de nadelen van elk van hen geminimaliseerd worden

Er is voor gezorgd dat TRIZ ingebed is in de “way-of-working” binnen het bedrijf door het te laten aansluiten op reeds toegepaste methodieken of methoden voor projectmanagement (o.a. QFD, Value analysis, Six Sigma, …)

6 Voor- en nadelen Waarom zou een organisatie TRIZ als methodiek gaan gebruiken, en wat zijn de eventuele nadelen? Dit zijn vragen die een organisatie graag beantwoord wil zien alvorens de eerste stappen in TRIZ te zetten. We zullen hierop een aantal antwoorden formuleren.

6.1 Voordelen De voordelen van het gebruik van de TRIZ methodologie zijn de volgende :

Snelheid. Technische systemen zijn zelf-optimaliserend. D.w.z. dat in de loop van de tijd, alle mogelijkheden ter verbetering op de één of andere manier naar boven zullen komen, via research, ontwikkelingsprojecten, een creatieve inval van een medewerker of anderszins. Het voordeel van het gebruik van TRIZ bij het zoeken naar die mogelijkheden is dat het sneller gaat. Met een beperkte tijdsbesteding kan in korte tijd het probleem geanalyseerd worden en kunnen alle mogelijkheden ter verbetering geïnventariseerd worden.

Volledigheid. TRIZ geeft binnen een korte doorlooptijd een volledig overzicht van de mogelijkheden tot verbetering. Meestal zullen de ideeën die via de TRIZ methodiek gegenereerd worden zowel kleine, incrementele stappen als volledig nieuwe ontwerpen bevatten; oplossingen die gebruik maken van bekende technologieën maar ook van technologieën die door de organisatie nog verkend zullen moeten worden. Dit betekent dat er uiteraard nog steeds de mogelijkheid ligt dat er voor oplossingen gekozen wordt die later, na verdere uitwerking, onhaalbaar blijken. Maar het sluit uit dat goede, snel implementeerbare oplossingen over het hoofd worden gezien.

Overdraagbaarheid. De TRIZ aanpak valt te leren. Divergente, creatieve denkers, zoals de meeste organisaties ze wel in huis hebben, zijn goed in het genereren van out-of-the-box ideeën. Wanneer zij echter hun probleem oplossende vaardigheden moeten overdragen, vallen ze dikwijls terug op termen als “buikgevoel” of “intuïtie”. TRIZ geeft de mogelijkheid om deze vaardigheden over te dragen op medewerkers bij wie ze minder ver ontwikkeld zijn.

Voor iedereen. Voor het oplossen van problemen zijn 2 eigenschappen : men moet enerzijds analytische vaardigheden hebben om een probleem goed te kunnen analyseren, anderzijds moet men in staat zijn om divergent, “out-of-the-box” te kunnen denken over oplossingen. Deze eigenschappen zijn vaak niet beiden in één persoon of zelfs projectgroep verenigd. TRIZ geeft structuur aan de divergente denker en biedt triggers om de creativiteit van de analyticus te stimuleren.

Gebruik van ervaring en kennis van anderen: Door de inzet van TRIZ beschikken we over “lessons learned” van anderen, niet alleen in de eigen industrie maar ook in andere industrieën. De ervaringen komen beschikbaar door het probleem te ontdoen van de specifieke technologie. Bovendien kunnen we in de vorm van de functioneel beschikbare chemische en fysische effecten vaak compleet nieuwe (binnen de branche onbekende) ideeën krijgen om problemen op te lossen

6.2 Nadelen Een aantal nadelen van de geschetste methodiek zijn :

Er is op dit ogenblik nog onvoldoende zicht op de relatie tussen TRIZ en andere methodieken op het gebied van product ontwikkeling en “problem solving”. Er is hoe langer hoe meer literatuur beschikbaar [15] over integratie van TRIZ met andere methodieken. Maar er zijn nog geen pasklare antwoorden over de aanpak wanneer een organisatie besluit om, naast de methodologieën die het reeds gebruikt, ook TRIZ in te gaan zetten. Er zal dan bestudeerd moeten worden op welke manier de verschillende methodologieën elkaar het best kunnen versterken.

Met name in de procesindustrie komt het geregeld voor dat er een probleem is ontstaan waarvoor er diverse mogelijke oorzaken bestaan. Een mogelijkheid die TRIZ heeft is om voor elk van die mogelijke oorzaken te gaan kijken naar de diverse oplossingsrichtingen. Wanneer het aantal mogelijke oorzaken echter erg groot is dan is deze aanpak erg tijdrovend, en dus weinig efficiënt. In zo’n geval verdient het aanbeveling om, voorafgaand aan het opstellen van een functioneel

model, te onderzoeken welke relaties er bestaan tussen de verschillende mogelijke oorzaken en op die manier de zgn. “root causes” te identificeren. Root Cause Analysis (RCA), Failure Mode and Effect Analysis (FMEA) en de Theory of Constraints (TOC) zijn een aantal methodes om het identificeren van deze “root causes” aan te pakken.

In de TRIZ methodologie wordt met name de TRIZ knowledge base gebruikt om externe kennis in te brengen in het proces. Dit gebeurt, zoals hierboven aangegeven, door een verzameling fysische en chemische effecten op een functionele manier te ordenen. Uiteraard is het nog steeds zo dat oplossingen voor bepaalde problemen minder bepaald worden door het toepassen van een bepaald effect dan van een slimme implementatie van een effect of technologie. Het kan dus nog steeds interessant zijn om op andere manieren dan via de TRIZ knowledge base op zoek te gaan naar additionele externe kennis via :

Het interviewen van experts. (Een TRIZ project identificeert op welke gebieden extra expertise moet ingezet worden.)

Doorzoeken van patent databases Een scan op het internet

Bij de twee laatste opties zou het ontstaan van intelligente zoekmachines, die op content zoeken, een grote pré zijn.

7 Tips en valkuilen Een belangrijke valkuil bij het toepassen van TRIZ is de gedachte “TRIZ = software”. Bij het

toepassen van TRIZ moet de methodologie en het proces dat gevolgd wordt centraal staan. Ervaring in een aantal bedrijven leert ook dat wanneer men TRIZ te zeer gelijk stelt aan het gebruik van een bepaald software tool, dit op termijn het hele proces minder efficiënt maakt. Het gevaar bestaat dan dat men geneigd zal zijn om het kind (TRIZ) met het badwater (het software tool) weg te gooien. Het gebruik van TRIZ software is vooral nuttig :

Voor het maken van een functioneel model Vanwege de vele voorbeelden van toepassingen van TRIZ technieken in

verschillende takken van technologie Vanwege de TRIZ knowledge base

TRIZ lost geen problemen op. TRIZ is geen alomvattende methode die een oplossing voor technologische problemen garandeert. TRIZ levert geen oplossingen die bij de kruidenier om de hoek te koop zijn. TRIZ is een gestructureerde manier om oplossingsrichtingen te vinden voor technologische problemen. Na afloop van een TRIZ project heeft men ideeën, concepten die tot oplossing van het probleem kunnen leiden. De stappen die na TRIZ komen zijn uiteindelijk even essentieel voor daadwerkelijk oplossen van het probleem :

Implementatie Tests van de ideeën Onderzoeken van externe technologie R&D projecten aanzetten

Het is gebruikelijk bij “brainstorming” dat de deelnemers aan zo’n sessie geen commentaar mogen hebben op de ideeën van anderen. In de praktijk is het, in een TRIZ project, gebruikelijk om bij een idee ook te inventariseren wat de “secundaire problemen” zijn. Onder secundaire problemen wordt verstaan die problemen die de onmiddellijke toepassing van een idee in de weg staan. I.h.a. zijn dit andere problemen dan het probleem dat men oorspronkelijk trachtte op te lossen. Een onderdeel van een TRIZ project kan zijn om de secundaire problemen onder de loupe te nemen en te kijken op welke manier deze weggewerkt kunnen worden. Immers, als dat lukt dan wordt het bijbehorende idee veel relevanter.

8 Instrumenten In het begin van de jaren 90 zijn er twee software tools op de markt gekomen die het gebruik van de TRIZ methodologie ondersteunen :

TechOptimizer van Invention Machine (www.invention-machine.com) Innovation Workbench van Ideation International (www.ideationtriz.com)

Beide tools zijn voortgekomen uit het werk van Russische TRIZ experts. Via deze software is TRIZ veelal geïntroduceerd bij bedrijven buiten de voormalige Sovjet-Unie. Dit is één van de redenen waarom hier TRIZ vaak onmiddellijk geassocieerd wordt met “software” (zie ook hoofdstuk “Tips en valkuilen”). In tabel 7 wordt een overzicht gegeven van de belangrijkste onderdelen in beide software pakketten en worden ze kwalitatief met elkaar vergeleken. Onderdeel TRIZ proces TechOptimizer Innovation Workbench Algemene probleembeschrijving

Fragmentarisch Uitgewerkt in “Innovation Situation Questionnaire”

Functioneel modelleren Component gebaseerd (zie ook tabel 2) Functie gebaseerd6

Analyse functioneel model en selectie TRIZ techniek

Wordt matig ondersteund Automatisch vanuit functioneel model

40 TRIZ principes Principles module TRIZ operators7

Scheidingsprincipes Principles module (weinig uitgewerkt) TRIZ operators Trends in technologische evolutie

Prediction module TRIZ operators (weinig uitgewerkt)

TRIZ knowledge base Effects module (zeer goed uitgewerkt, redelijk volledig)

Innovation guide (weinig uitgewerkt, onvolledig)

Begeleiding bij het doorlopen van het TRIZ proces

Summier Goed uitgewerkt

Ondersteuning m.b.v. voorbeelden

Gebruiksvriendelijke, veelal grafisch ondersteund, up-to-date voorbeelden

Weinig uitgewerkt, niet up-to-date

Additionele technieken “trimming”8 Feature transfer9 Functioneel zoeken op internet en

in octrooi databases (Internet Assitant)

Lijst met typische problemen en hun oplossingsrichtingen

Naast deze twee software tools zijn er de afgelopen jaren in Europa een aantal kleinere pakketten op de markt gekomen. Deze pakketten hebben veelal een beperktere functionaliteit dan de twee hiervoor besproken tools. Het is evenwel interessant om te volgen hoe deze pakketten zich in de toekomst zullen ontwikkelen. Het zijn :

TRIZ Explorer van Insytec (www.insytec.com) TRISolver van TriSolver Group (www.trisolver.com) CreaTRIZ van Creax (www.creax.com) .

6 De functie gebaseerde modelleertechniek van Innovation Workbench heeft veel gelijkenissen met het opstellen van een “cause-and-effect graph” 7 Binnen Innovation Workbench wordt de gebruiker automatisch vanuit het functionele model naar de meest geschikte TRIZ techniek geleidt. Dit gebeurt zeer globaal, maar hij hoeft zelf niet te selecteren welke TRIZ techniek het meest geschikt is. 8 Bij het “trimmen” van een systeem wordt de gebruiker door de software begeleidt bij het verwijderen van componenten en het overnemen van hun nuttige functies door andere componenten. 9 Bij “Feature transfer” wordt getracht om, startend vanuit twee systemen die dezelfde hoofdfunctie hebben, een nieuw systeem te ontwerpen dat de voordelen van beide systemen in zich verenigd.

Verwijzingen [1] “Policies for Industrial Development and Competitiveness: Overview”, OECD (Paris, 1997). [2] “Technology, Productivity and Job Creation”, OECD (Paris, 1998). [3] “Innovation in Industry”, The Economist Special Survey, 20-2-1999. [4] “The 3M way to innovation”, Ernest Gundling (Kodansha International, Otawa, 2000), p. 15. [5] “The innovation algorithm”, Genrich Altshuller (Technical Innovation Center, Worcester, 1999),

Part 1-2. [6] “Technology and the Economy: The Key Relationships”, OECD (Paris, 1992). [7] “Creativity, Innovation and Job Creation”, OECD (Paris, 1997). [8] “Policy Evaluation in Innovation and Technology”, OECD (Paris, 1998). [9] “40 Principles, TRIZ keys to Technical Innovation”, Genrich Altshuller, (Technical Innovation

Center, Worcester, 2001). [10] “Tools of classical TRIZ”, G. Altshuller, B. Ziotin, A. Zusman, V. Philatov, (Ideation International,

Michigan, 1999). [11] “Strategic TRIZ and Tactical TRIZ: Using the Technology Evolution Tools”, Ellen Domb, TRIZ

journal (Januari 2000). See www.triz-journal.com. [12] “Engineering of Creativity”, Seymon D. Savransky (CRC Press, Boca Raton, 2000) [13] Information on these topics can also be found in the archives of the TRIZ journal : www.triz-

journal.com . [14] “An Eco-innovation Case Study of Domestic Dishwashing through the application of TRIZ tools” ,

E. Jones, D. Mann, D. Harrison and N.A. Stanton, Creativity and Innovation Management, Vol. 10 (1) (March 2001) 3-14.

[15] “Integration of QFD, TRIZ and Robust Design”, Verduyn D., Alan WU, 2nd Annual Total Product Development Symposium, 1996.