Structured Inventive Thinking (SIT) ist eine auf TRIZ basierende Methode zur Entwicklung erfinderischer Konzeptlösungen für technische Probleme. Die Autoren schildern hier ihre Erfahrungen während der Schulung, Anwendung und Weiterentwicklung von SIT bei der Ford Motor Company.

In diesem Beitrag erfahren Sie:

Einführung

Konträr zu der häufig vermuteten Auffassung sind bahnbrechende Erfindungen im industriellen Umfeld nicht immer direkt gewünscht oder geeignet. Diese Wahrheit findet sich in vielen Fallbeispielen wieder, in denen eine bestehende Technologie durch eine neue ersetzt wurde, zum Beispiel Transistoren, Lasertechnologie etc. Sicherlich ist es klar, dass langfristig nur dieser Typ von Erfindungen dem technischen Fortschritt dient. Allerdings ist es ebenso offensichtlich, dass eine erfolgreich eingeführte Technologie nicht direkt in dem Moment verworfen werden kann, wenn eine neue vielversprechende Idee entwickelt wurde. Bahnbrechende Erfindungen sind in diesem Zusammenhang exakt »bahnbrechend«, das heißt, sie beinhalten ein großes Risikopotenzial und können ein Unternehmen je nach Erfolgslage zurück oder gar aus der Bahn werfen. Als Ergebnis dieser Beobachtungen gibt es häufig gute Gründe, neue Technologien nicht sofort zu vermarkten. Dies gilt insbesondere in der Automobilindustrie, die technologisch gesehen in den letzten 100 Jahren relativ moderat gereift ist. Das Produkt (Automobil) erfordert eine sehr hohe unternehmerische Verantwortung bezüglich des eingesetzten Kapitals (Kosten) und den Kundenversprechen innerhalb des sehr langen Nutzungszeitraums (Qualität). Ein neues Waschmittel oder auch ein neues elektronisches Spielzeug kann beispielsweise sehr schnell abgeändert oder wieder vom Markt genommen werden, ohne das gravierende Konsequenzen zu erwarten sind. Vergleichen wir dies allerdings mit einem Automobil, in das der Kunde mehrere zehntausend Euro investiert, das Jahrzehnte zuverlässig seine Funktion erfüllen soll und das hilft, die Sicherheit des Fahrers und seiner Familie zu gewährleisten, so ist die Sache eindeutig anders gelagert. Es gibt also ein gewisses Maß an geschäftlichen Hintergründen, warum Automobilunternehmen häufig nicht in jede Technologie investieren — das kalkulierbare Risiko und die Gewinnerwartungen müssen in jedem Fall im Auge behalten werden. Als jüngstes Beispiel lässt sich hier die Brennstoffzellentechnologie nennen. Diese für den Automobilsektor »bahnbrechende« Technologie hat durchaus das Potenzial, die gesamte Industrie zu transformieren, doch selbst wenn innerhalb des Automobils die technischen Probleme gelöst wären und signifikante Kostenreduzierungen einfließen würden, bestünde nach wie vor Unklarheit, wie in der heutigen Infrastruktur der Wasserstoff ökologisch sinnvoll hergestellt, gespeichert und verteilt werden soll. Obwohl unser und andere Unternehmen an diesem Problem arbeiten, werden in der Zwischenzeit noch zahlreiche klassische Verbesserungen bis hin zu Hybrid-Systemen eingeführt, um die Verbrennungskraftmaschine hinsichtlich ihrer Effizienz zu optimieren.

Welchen Trainingskurs sollte ein Mitarbeiter besuchen, um im industriellen Umfeld an bestehenden Produkten und Prozessen Verbesserungen zu gestalten? In diesem Beitrag soll die Arbeit der letzten Jahre mit der SIT-Methode zum strukturiert-erfinderischen Denken (Structured Inventive Thinking) dargestellt werden. SIT wurde 1995 durch unseren ehemaligen Kollegen Dr. Ed Sickafus innerhalb der Ford Motor Company eingeführt. Ed Sickafus hat bis zu seinem Ruhestand und darüber hinaus die Methode permanent weiterentwickelt und seine SIT-Variation Unified Structured Inventive Thinking (USIT) genannt [3]. Zurzeit gibt es verschiedene SIT-Variationen. Die ursprüngliche Methode wurde, wie später erläutert, Systematic Inventive Thinking genannt. Einer der Originalentwickler (Roni Horowitz) nennt seine Methode Advanced Structured Inventive Thinking (ASIT). Die Ford-Version nennt sich Structured Inventive Thinking (ebenfalls SIT). Im weiteren Verlauf des Beitrags werden wir die Bezeichnung SIT generell für alle diese Methoden verwenden, es sei denn, es wird speziell darauf hingewiesen, um die feinen Unterschiede herauszustellen.

Zusammen haben wir einen weltweiten SIT-Kurs entwickelt und tausende unserer Ingenieure und Wissenschaftler trainiert. Ebenfalls wurde ein Team von Experten gebildet, das in den letzten Jahren mit diversen Gruppen Produkt- und Fertigungsprobleme gelöst hat.

Unser Gefühl zu Beginn wurde später durch Erfahrungen bestätigt: Die Methode sollte schnell und effizient erlernt werden können und kein Experten-Know-how bezüglich der Anwendung erfordern. Der erste Kurs innerhalb des Unternehmens Ford (gehalten durch Roni Horowitz) dauerte fünf Tage. Die Kursdauer wurde von uns auf drei Tage reduziert und häufig ist es für die teilnehmenden Ingenieure immer noch schwierig, das Training im knappen Zeitplan unterzubringen. Im weiteren Verlauf möchten wir auf den folgenden Seiten unsere Motivation für den SIT-Ansatz und eine kurze Beschreibung der Methode mit Blick auf unsere Adaptionen und Beobachtungen innerhalb der Ford Motor Company darstellen.

 

Motivation für den SIT-Ansatz

Die ursprüngliche Methode des Systematic Inventive Thinking wurde von Genadi Filkovsky, Roni Horowitz, Jacob Goldenberg und anderen an der Open University of Israel entwickelt [2]. Sie basiert auf TRIZ und besitzt zwei Eigenschaften, die unserer Meinung nach besonders für ein Industrieunternehmen wie die Ford Motor Company relevant sind:

• Die Methode ist für den Anfänger nicht so komplex wie TRIZ, beispielsweise gibt es statt der 40+ nur ein Zehntel der Prinzipien (vier Grundprinzipien). Dadurch kann die Methode schneller verstanden und demzufolge auch erlernt werden. Die Zeit für das Erlernen ist für den Ingenieur von entscheidender Bedeutung, wenn er in erster Linie nicht ein Voll-Profi auf dem Gebiet der Problemlösungstechniken werden möchte. Aus Sicht des Anwenders steht ein einfaches Werkzeug, das ihn bei der Suche nach kurzfristigen Lösungsideen unterstützt, im Vordergrund.

• Ein weiterer Vorteil ist die Unterscheidung von separaten Lösungswegen für zwei unterschiedliche Arten von Problemen. Ein Typ befasst sich ausschließlich mit der Lösung von neuen Problemstellungen. Entweder es wurde bisher noch keine Lösung gefunden oder — höchstwahrscheinlich — wurden Lösungsvorschläge gemacht und entschieden, sie nicht weiterzuverfolgen. In jedem Fall besteht aber bei diesem Typ von Problemstellung noch kein technologisches Konzept. Die zu Beginn des Beitrags erwähnten bahnbrechenden Erfindungen fallen in diese Kategorie. Der zweite und häufige Typ, den die SIT-Methode separat adressiert, liegt immer dann vor, wenn eine technische Lösung für ein Problem bereits existiert, allerdings in diesem Zusammenhang gravierende Nachteile auftreten. Wie man erwarten kann, ist dieser Problemtyp in den meisten etablierten Industriezweigen der Anwendungsfall.

Im SIT-Ansatz ist es gerade der Umgang mit dem zweiten Typ von Problemstellungen, der sich am stärksten vom klassischen TRIZ-Ansatz unterscheidet und unserer Meinung nach am geeignetsten für unser Anwendungsspektrum ist. Wie bereits zu Beginn erwähnt gibt es häufig berechtigte Gründe, eine Technologie mit Blick auf die Kosten und Risiken einer neuen Technologie beizubehalten. Eine grundlegende Prämisse innerhalb von SIT ist es, dass eine bessere Lösung nicht notwendigerweise eine neue Technologie erfordert, um als »kreativ« bezeichnet zu werden. Die Methode der geschlossenen Welt (Closed World) wird für diese Art von Problemen genutzt und sucht nach Lösungen die:

• das ursprüngliche technologische Konzept beibehalten und

• keine neuen Objekte einführen, aber stattdessen existierende Objekte innerhalb der »geschlossenen Welt« nutzen.

Bevor wir tiefer in die Thematik einsteigen, sollte eine kurze Klärung der verwendeten Terminologie erfolgen.

Mit dem technologischen Konzept ist das fundamentale Konzept gemeint, auf dem die Lösung basiert. Zum Beispiel besteht das technologische Konzept einer gewöhnlichen Glühlampe in einem hitzeresistenten Heizdraht, der mit elektrischem Strom auf eine ausreichend hohe Temperatur gebracht wird, um Licht im sichtbaren Bereich abzustrahlen. Die Einführung der Quarz-Halogenlampe, die heute in den Scheinwerfern der Fahrzeuge verbaut wird, ist gegenüber der konventionellen Glühlampe eine Lösung, die auf dem gleichen technologischen Konzept basiert. Die Verwendung von Gasentladungslampen ist in dieser Definition eine Lösung, die auf einem anderen technologischen Konzept basiert.

Die geschlossene Welt (Closed World) besteht aus allen Objekten, die dem Problemlöser ohne die Einführung neuer Objekte zur Verfügung stehen. Diese Objekte sind

• Objekte, die in der bestehenden Lösung existent sind,

• Objekte von anderen naheliegenden Systemen (Nachbarsystemen), zum Beispiel kann das Kühlsystem des Verbrennungsmotors genutzt werden, um die elektronischen Baugruppen in Hybrid-Fahrzeugen zu kühlen,

• Objekte in der Umgebung/Umwelt, zum Beispiel die Strömung der umgebenden Luft kann als Alternative zur Kühlung der Elektronik dienen.

Als Beispiel für die erfolgreiche Entwicklung einer genialen Lösung unter extrem abgeschlossenen Bedingungen lässt sich die Entwicklung des Luftaufbereitungssystems durch die Boden-Crew während der Apollo-13-Mission nennen. Als während der Mission die Luftaufbereitung an Bord des Raumschiffs versagte, entwickelte die Boden-Crew mit Duplikaten aus der geschlossenen Welt sehr schnell eine effektive Lösung, die glücklicherweise durch den erfolgreichen Abschluss der Mission bestätigt wurde.

Wir sind der Auffassung, dass der Schwerpunkt der SIT-Ausrichtung mit Hinblick auf eine geringe technologische Änderung wichtig ist, um Lösungen zu entwickeln, die ein Minimum an Kosten und Zeit erfordern.

Alternativen zu einem Trainingskurs in Problemlösungstechniken sind die zahlreichen auf TRIZ basierenden kommerziell verfügbaren Softwarepakete. Unserer Meinung nach kann eine Softwareunterstützung eine nützliche Ergänzung zu SIT- oder TRIZ sein, aber kein Ersatz für das fundamentale Verständnis der Methode. Ein Vorteil, der immer wieder zur Diskussion steht, ist die Wissensbasis, die in den Softwarepaketen implementiert wurde. Zusammengetragen aus einem weiten Spektrum von Technologiefeldern werden Lösungen inspiriert, die vielleicht außerhalb der Expertise des Anwenders liegen. Dies ist zweifelsfrei richtig und kann zu genialen Lösungskonzepten führen. Mit Blick auf die kurzfristig »beste« Lösung (das heißt die mit der höchsten Wahrscheinlichkeit der Einführung) ist es häufig jedoch sinnvoll, die bestehende Technologie so wenig wie möglich zu ändern. Unsere Erfahrung zeigt, dass in den meisten Fällen die Ingenieure bereits über das notwendige Wissen verfügen oder es kurzfristig verfügbar machen können. Die wahre Herausforderung ist es, dieses Wissen in einer kreativen Art und Weise zu nutzen.

Das Entscheidungskriterium für den Einsatz von SIT oder jede andere Problemlösungsmethode muss in der abschließenden Analyse bezüglich der Effizienz liegen. Keine Problemlösungsmethode kann eine Lösung finden, die langfristig nicht auch durch eine andere Technik gefunden werden könnte. Teilnehmer in unseren Trainingskursen bringen manchmal zu Übungszwecken Problemstellungen mit, die seit langem ungelöst sind und zum Teil seit Ursprung des Automobils bestehen. Es wird erwartet, dass nach einer einstündigen Übung mittels SIT die bahnbrechende Erfindung gemacht wird, die alle bisherigen Lösungsversuche in den Schatten stellt. Nach einer kurzen Phase der Desillusion wird dann sehr schnell festgestellt, dass Lösungen, die andere in vielen Monaten und Jahren gefunden haben, mittels SIT in wenigen Stunden gefunden werden.

 

Die Methode der geschlossenen Welt

Unser Ziel ist es nicht, in diesem Beitrag eine Trainingsanleitung zum Erlernen der Methode zu geben. Veröffentlichungen und Bücher sind zu diesem Thema erschienen, auf die wir den interessierten Leser gerne verweisen möchten [1; 3]. Vielmehr ist es unser Anliegen, die verschiedenen Schritte im generellen Kontext zu diskutieren und besonders die Änderungen und Adaption der Struktur als Ergebnis der Funktionsverbesserung im industriellen Umfeld zu beleuchten.

 

Verstehen des existierenden Systems

Die SIT-Methode kann in drei Hauptblöcke mit jeweils unterschiedlicher Zielsetzung unterteilt werden. Der erste Block beinhaltet die Schritte zur Informationssammlung, Objektauswahl und Erstellung eines Modells der geschlossenen Welt. Die Zielsetzung liegt hier auf dem sorgfältigen Verständnis des existierenden Systems, bevor man sich mit der Lösungssuche beschäftigt.

Der erste Teilschritt (Informationssammlung) ist selbstverständlich, vielleicht so selbstverständlich, dass er oft übersehen wird. Das Hauptziel der Informationssammlung ist es, die Informationen so zu verstehen, dass die Grundursache des Problems erklärt und das Problem in ein bis zwei Sätzen beschrieben werden kann. So einfach, wie dies auf den ersten Blick erscheint, ist es in der Praxis meistens nicht. Unseren Erfahrungen nach handelt es sich hierbei um den kritischsten Schritt im gesamten Problemlösungsprozess. In unseren Brainstorming-, SIT- und TRIZ-Aktivitäten hat sich immer wieder gezeigt, dass als Ergebnis der mangelnden Aufmerksamkeit bezüglich dieses Teilschritts das »wahre« Problem erst sehr spät erkannt wurde. Auf der anderen Seite hat sich auch gezeigt: Wenn dieser Schritt bewusst und sorgfältig durchgeführt wird, werden die wahren Hintergründe zum Problem sehr effektiv und schnell erkannt.