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Computer gestütztes Erfinden



CAI Computer aided invention-----------------------------------------------------------CAD Computer Aided DesignCAP Computer Aided PlaningCAM Computer Aided ManufacturingCAA Computer Aided AssemblingCAQ Computer Aided Quality AssuranceCAR Computer Aided RoboticsCAT Computer Aided TestingCAE Computer Aided EngineeringCAx …..



CAI: Computer aided invention

systematische Planung, …, Umsetzung und Kontrolle von Ideen

Innovationsmanagement

+Erzeugung


Globale Randbedingungen fordern Innovationen

4Die Produktlebensdauer verkürzt sich4Die Anforderungen an Funktionssicherheit,

Qualität und Gebrauchseigenschaften steigen4Der Preisdruck steigt4Hochlohnland

wettbewerbsfähigeHerstellung

wettbewerbsfähige Herstellungwettbewerbsfähiger Produkte


Erfinden

4 0. Generation: Heureka4 1. Generation: klassische Konstruktionssystematik4 2. Generation: semantische Analyse4 3. Generation: widerspruchsorientierte

Innovationsstrategie (und andere)

in der


Erfinden der 0. Generation


Erfinden


Innovationsstrategie

in der


Erfinden der 1. Generation

Aufgabe: Konstruieren Sie einen Korkenzieher miteiner geringen Bedienkraft!

Gegeben: Korkenzieher


Lösung im Abstrakten

0253 2 =++ xx

( )acbba

x 421 2

2,1 −±−=

1;3/2 21 −=−= xx

abstraktes Problem

02 =++ cbxax

spezifisches Problem

abstrakte Lösung

spezifische LösungTrial & Error

Abstraktion

Transformation

Anwendung


Abstrahieren durch Aufstellen derFunktionsstruktur

1. Gesamtfunktion analysieren

Korken ausFlasche ziehen


2. Aufstellen der Systemgrenze; Hauptfluß festlegen


Korken+Flasche

(in der Flasche,mit der Flasche)

Korken

Flasche

Systemgrenze



2. Hauptfunktion in Teilfunktionen zerlegen


Korkenzieher mit Korkenverbinden

Kraft erzeugen

Kraft in Korken leiten

Kraft vervielfachen

Reaktionskraft in Flascheleiten

Korken vomKorkenzieher entfernen

=



Funktionsstruktur des Korkenziehers

Kraft in Korkenleiten

Korken +Flasche

Korken

Flasche

Kraftvervielfachen

Reaktionskraft inFlasche leiten

Kraft • Weg


Lösungen für die Kraftvervielfachung


Lösung 1: Keilprinzip


Lösung 2: Schraube


Lösung 3: Doppelhebel


Lösung 4: Einfachhebel


Lösung 5: Doppelrad


Lösung 6: Flaschenzug


Lösung 7: Hydraulisch (Pumpe)



0253 2 =++ xx

( )acbba

x 421 2

2,1 −±−=

1;3/2 21 −=−= xx

abstraktes Problem

02 =++ cbxax


abstrakte Lösung


Abstraktion

Transformation

Anwendung



abstraktes Problem:Kraft vervielfachen

spezifisches Problem:Bedienkraft beimKorkenzieher reduzieren

abstrakte Lösung


Abstraktion

Konstruktions-Katalog:-Lösung 1-Lösung 2-Lösung3-….

Anwendung


Fazit: viele Lösungen mit Konstruktionskatalog


Erfinden



in der


Ist der Stand der Technik erfassbar?

Quelle: Schweizer: Methoden- und wissensbasierte Innovation


Nutzung des schnellen Entspannenseines hydrostatischen Überdrucks

Außerdem:4Patent: Schälen von Kastanien durch schnelles Entspannen eines

hydrostatischen Überdrucks4Patent: Schälen von Sonnenblumenkernen durch Überdruck4Patent: Herstellung von Puderzucker durch Überdruckfraktionierung

von Zuckerkristallen4Patent: Reinigung von Staubfiltern durch Überdruckentspannung


Semantikeinsatz bei Knowledge-Mining-Tools

Entwicklung von Suchmaschinen (stark vereinfacht):

Suchmaschinen

Stichwortsuchmaschinen

Semantikprogramme

Dokumente

Textstellen

Inhalte


SAO-Semantik

Die SAO-Semantik sucht im Text nach Subjekt, Aktion, Objekt Strukturenund legt diese in Indexlisten ab.

Textbeispiel:Die unter dem linken Maschinenfuß angebrachte Gummiplatteist durch einen überstehenden Rand gegen Verschiebung gesichertund reduziert die Vibrationen, die besonders bei Volllast zur störendenGeräuschbildung führen könnte.

4Gummiplatte reduziert Vibrationen

4Volllast führt zu Geräuschbildung

4Rand sichert gegen Verschiebung

Text

SAO-Maschine

Indexliste


Auswertung der Indexliste (1)

4reduziert4Geräusche4Vibrationen

4isoliert4elektrische Spannung4Wärmefluss

4dichtet4Ventil

4speichert4mechanische Arbeit

Gummiplatte

diese Auswertungist z.B. interessantfür den Lieferanteneiner Gummiplatte


Auswertung der Indexliste (2)

4erzeugen

4übertragen

4reduzieren8 Dämmplatte

8 Gummiplatte

8 Luftpolster

8 Feder

8 Phasenverschiebung

4stabilisieren

4nutzen

Vibrationen

diese Auswertungist z.B. interessantfür den Konstrukteur,der Vibrationenreduzieren möchte


Lösung mit SAO-Semantik

abstraktes Problem:beliebige Teilfunktion


abstrakte Lösung:durch Recherche in Indexlistengefundene Lösungsassoziation

spezifischeinnovative Lösungen

Trial & Error

Abstraktion

mit SAO-Maschine ausgewertet:4 > 2,5 Mio. Patente4 Fachliteraturdatenbanken4 firmenspezifische Datenquellen4 durch Synonyme erschlossene

Quellen4….

Anwendung


Erfinden



in der


Altschuller

Genrich Altschuller1926 – 1998

sich selbst gesetzte Lebensaufgabe:systematisches Erfinden perfektionieren

geistiger Vater von TRIZ: (Theoriezum Lösen erfinderischer Probleme)


Klassifizierung von Patenten nach Altschuller


VorderladerVerbesserungen führen zum Widerspruch

Verbesserungen:Ladezeit verringern

Treffsicherheit erhöhen

Lauf verkürzen

Lauf verlängern

Widerspruch


Analyse vieler tausend Patenteführte auf 39 Widerspruchsmerkmale, …


… die je nach Kombination mit40 Lösungsprinzipien aufgelöst werden konnten


Morphologische Widerspruchsmatrix

39 Widerspruchsmerkmale

vielversprechendeLösungsprinzipien


Lösung mit und von Widersprüchen

abstraktes Problem:Widerspruch


abstrakte Lösung: mitzugeordnetem Lösungsprinziperarbeiten

spezifische LösungenTrial & Error

Analyse undPriorisierungvon Widersprüchen

MorphologischeWiderspruchsmatrix

Anwendung


Computergestütztes Erfinden



in der

Ende, ….., Fragen???

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