12.3.2 Methoden und Techniken zur Lösung von Problemen

Die Arbeit an einem Projekt ist nichts anderes als das Lösen von aneinandergereihten Problemen. Für eine systematische Vorgehensweise empfiehlt sich hier ein Stufenplan:

1. Ist-Zustand ermitteln und Zielvereinbarung festlegen
In der Realität werden Marktforschungsinstitute beauftragt, um das genaue Potenzial der Problemstellung am Markt zu ermitteln. Hierzu werden Kundenbefragungen und Fragebogenaktionen durchgeführt. Eine Dokumentenanalyse (Statistiken, Fachschriften, technische Zeichnungen, Patentschriften, Datenbanken ...) zum Thema ist ebenfalls denkbar. In unserem Fall kann dies durch eine einfache Marktanalyse, einen Rundgang durch die Geschäfte der einschlägigen Branchen oder eine Internetrecherche zum Projektthema beispielhaft durchgeführt werden.

Abb. 12.6: Die Anforderungsliste ist das Ergebnis des Kundengesprächs. Eine Priorisierung der einzelnen Anforderungen kann als Mussanforderung oder als Wunschanforderung kenntlich gemacht werden. Die Anforderungsliste wurde für folgendes Thema erstellt: Eine Verpackung von drei bis 30 vorverpackten Eiscremeprodukten im Folienschlauchbeutel. Das Packmittel soll eine neuartige auffallende und der besonderen Produktart entsprechende Ausstattung erhalten. (Quelle: FFI-Seminar, Praxis vor Ort, Live in der Praxis – Magnum, VG Nicolaus Kempten 12/05)

Abb. 12.5: Die Abbildung zeigt eine mögliche Zusammensetzung des Projektteams mit exemplarisch aufgelisteten Aufgabengebieten. Es ist auch denkbar, dass ein Projektthema von einer Schülergruppe bearbeitet wird. Die Übersicht müsste dann hinsichtlich der jeweiligen Aufgabenbereiche modifiziert werden. (Quelle: Eigene Darstellung)

2. Analyse des Ist-Zustandes
Nach der Erfassung des ist-Zustandes schließt sich im Problemlösungsprozess die Analyse an. Bei der Analyse geht es darum, die gewonnenen Erkenntnisse richtig einzuordnen und die weitere Vorgehensweise daraus abzuleiten. D.h. welche Struktur sollen die weiteren Schritte bekommen? Welche Arbeitsaufgaben müssen in welcher Reihenfolge abgearbeitet werden? Welche Prozesse müssen in welcher Reihenfolge ablaufen? Welche Kommunikationspartner stehen für die einzelnen Aufgaben zur Verfügung?

3. Soll-Konzept entwickeln
Nach der Auswertung aller Informationen werden verschiedene Kreativitätstechniken zur Konzeptentwicklung angewendet.

Brainstorming: Diese Methode zur Generierung neuer Ideen kann in Projekten Anwendung finden bei der Zielfindung und bei der allgemeinen Ideensammlung. Ideen werden für alle sichtbar notiert. Weitere Ideen entwickeln sich auf Basis der zuvor notierten Vorschläge. Bei komplexen Projekten kommen Fachkräfte aus unterschiedlichen Branchen zusammen.
Vorgehensweise: Jede Idee ist willkommen; Kombinationen der Ideen sind erwünscht; Quantität hat Vorrang vor Qualität; Kritik darf nicht geübt werden; Störungen sind nicht erlaubt.

Mindmapping: Es eignet sich, um Ist-Situationen und Lösungen festzustellen, zu strukturieren, zu analysieren und auszuarbeiten. Ideen und Gedanken werden um ein Thema in der Mitte des Blattes notiert. Eine Mindmap setzt sich aus Themen, Leitmotiven, Schlüsselwörtern, Bildern, Farben und Verbindungslinien zusammen.
Abbildung 12.7 skizziert mögliche Arbeitsschritte bei der Verpackungsentwicklung. Dabei stellt sich die Frage, welche Aufgaben die Schüler in welcher Reihenfolge bearbeiten sollten. Die Abbildung stellt lediglich einen Vorschlag dar und muss an das jeweilige Projektthema angepasst werden. Moderne Mindmapping-Software ermöglicht mit einer Exportfunktion das Erstellen einer numerischen Gliederung aus einer Map als Worddokument. Die Gliederung beginnt mit 1. oben rechts.

Abb. 12.7: Mindmap zum Thema „Wir entwickeln eine Verpackung“ (Quelle: Eigene Darstellung)

Morphologische Analyse
Bei dieser Form der Konzeptentwicklung werden Probleme systematisch in Bestandteile zerlegt, und es werden Einzellösungen dafür gesucht. Zu einzelnen Parametern eines Konzepts werden die unterschiedlichsten Ausprägungen gesucht. Diese werden zu unterschiedlichen Lösungen verbunden. Unter „Morphologie“ versteht man die Aufgliederung eines Problems hinsichtlich aller Parameter und die Suche nach neuen Kombinationen vorhandener Teillösungen. Diese werden dann in den sogenannten morphologischen Kasten eingetragen, um auf diese Weise nach sinnvollen Kombinationsmöglichkeiten zu suchen. Zum Schluss werden die am besten geeigneten Lösungen ausgewählt. Häufig werden Erfahrungen und Prinzipien aus weit vom eigentlichen Projektthema entfernten Bereichen herangezogen und transferiert. In der Bionik werden zum Beispiel Prinzipien aus der Natur zur Schaffung technischer Lösungen herangezogen.

Abb. 12.9: morphologisches Schema für die Verpackung von drei bis zu 30 vorverpackten Eiscreme-Produkten. Das Packmittel soll eine neuartige, auffällige und der besonderen Produktart entsprechende Ausstattung erhalten. Auf den ersten Blick erscheint dies als eine sehr offen formulierte Anforderung, die auf den ersten Blick viel Gestaltungsspielraum lässt. Wenn man jedoch bedenkt,dass Tiefkühltheken beim Lebensmitteldiscounter fest vorgegebene Abmessungen haben, die möglichst effektiv ausgefüllt werden sollen, relativiert sich dieser Spielraum. So engt jede Anforderung aus der Supply-Chain die Gestaltungsmöglichkeiten weiter ein. (Quelle: FFI-Seminar, Praxis vor Ort, Live in der Praxis - Magnum, VG Nicolaus Kempten 12/05)

Abb. 12.8: Bionik am Beispiel der Winglets eines Flugzeuges: Diese sind inspiriert durch die Flügel von Vögeln, sorgen für eine bessere Seitenstabilität, verringern den induzierten Widerstand und verbessern so den Gleitwinkel sowie die Steigzahl bei niedriger Geschwindigkeit. (Quelle: Trainler, Ester Inbar Wikipedia)

Bionik – von der Natur lernen
Das dachte sich auch der amerikanische Luftwaffenmajor J. F. Steele. Auf einem Kongress in Dayton/Ohio prägte er 1960 erstmals den Begriff der Bionik, eine Wortkombination aus Biologie und Technik. Ziel der Bionik ist es, das Prinzip der Nachhaltigkeit, wie es in der Natur herrscht, auch auf technische Lösungen zu übertragen. Das heißt: aus der Natur für die Technik zu lernen. Der Begriff war neu, das Vorgehen nicht. Seit der Renaissance bis heute wurden und werden Versuche und Forschungen durchgeführt, Vorbilder aus der Natur zu suchen, um daraus Analogien für die Technik zu entwickeln. Berühmtestes Beispiel ist Leonardo da Vinci. Bereits im 16. Jahrhundert hat er den Flügelschlag der Vögel untersucht und daraus die „Schlagflügel“ entwickelt. Otto Lilienthal hat diese Idee aufgegriffen und sich Zeit seines Lebens mit der Aerodynamik beschäftigt.

Falten machen stabil. Viele Membranen, die mechanisch belastet werden, sind in der Natur gefaltet. Hier zwei Beispiele dafür: Zum einen die Fächerpalme. Ihre fächerförmige Struktur dient der mechanischen Stabilisierung der ausgefalteten Blätter. Und auch viele Käfer nutzen diese geniale Technik. Indem sie ihre zunächst gefalteten Flügel ausbreiten, gewinnen sie an Stabilität für den bevorstehenden Flug. Dieses Prinzip der Verstärkung – wenn auch nicht so perfektioniert wie in der Natur – findet sich beispielsweise auch bei Wellblech oder Wellpappe wieder. Auch von Wespen lässt sich etwas lernen. Für den Nestbau nagen sie kleine Holz- oder Rindenteile ab. Die Enzyme und Klebstoffe in ihrem Speichel verwandeln die Teilchen zu breiiger Masse, die die Tiere zu erbsengroßen Kugeln formen und zum Nest transportieren. Dort ziehen sie sie mit den Mundwerkzeugen zu einem dünnen Streifen aus, der das Nest zusammenhält. Auch in der Papierherstellung entsteht aus Faserstoffen, Holzschliff und Zellstoff unter Beimischung von Wasser, Harzleim, Farb- und Füllstoffen ein Brei, der die Basis für die Weiterverarbeitung zu Papier ist. Quelle: Verpackt und zugeklebt, Thomas Krieg, S.18ff., rokoko, Dortmund 2004

Merkmalgestützte Assoziation
Konzeptentwicklung durch Variation von Lösungsparametern oder unterschiedlichen Ausprägungen. Die am Ideenfi ndungsprozess beteiligten Personen werden zu folgendem Vorgehen angehalten: genaues Definieren der zu lösenden Aufgabe und Ideengenerierung durch exakte Strukturierung der Aufgabenstellung – beispielsweise durch teilweise Veränderung der Aufgabenstellung. Diese kleinen Ideen können auf Notizzetteln aufgeschrieben werden und unter drei Aspekten bewertet werden.
1. Wie gut löst die Idee das anstehende Problem?
2. Welchen Zusatznutzen bringt gerade diese Idee?
3. Wie einfach umsetzbar ist diese Idee? Anzumerken ist hier, dass oft gerade ausgefallene Lösungen erfolgreich sind, wenn sie denn auch intensiv umgesetzt werden.

4. Bewertung und Entscheidung
Im Lauf der Projektarbeit muss der Projektverantwortliche (Schüler) immer wieder Entscheidungen treffen. Abweichungen von Plan- und Ist-Daten machen Korrekturaktivitäten notwendig. Oft erfordern unvorhersehbare Situationen schnelle zielgerichtete Entscheidungen, um den Projektablauf zeitlich nicht in Gefahr zu bringen. Die meisten Entscheidungen werden instinktiv getroffen. Somit spielt im Unterbewusstsein der Erfahrungsschatz eine entscheidende Rolle. Hier können die Lehrkraft oder der Ausbilder im Betrieb den Schüler unterstützen.

Trotzdem sollte die Entscheidung in komplexen Projekten nach klaren Entscheidungskriterien stattfinden. Bei der Packmittelentwicklung können hier bestimmte Kriterien mit unterschiedlichen Wertigkeiten belegt werden. Alle geforderten Kriterien lassen sich nie in gleich guter Weise mit einem Lösungsvorschlag erfüllen. Somit muss meist ein Kompromiss (siehe „Spannungsfeld Verpackungsentwicklung“, Kapitel 12.1) eingegangen werden, der die für die jeweilige Situation beste Lösung darstellt.