Category: Implementierung

  • Was ist das richtige Problem, das zu lösen sich lohnt?

    Jede gute Lösung beginnt mit dem richtigen Problem. Aus welchem Experiment kann man am Besten lernen? Was ist der root cause für einen unbefriedigenden Zustand? Eine hilfreiche Parabel ist der Krimi um die ’Gossamer Condor’, das erste muskelgetriebene Flugzeug. Ohne die Pointe zu töten: das Problem war nicht, mit kräftigen Schenkeln kurbelnd in der Luft zu bleiben, das besorgte ein durchtrainierter Radrennfahrer. Die Lösung war, nach fehlgeschlagenen Experimenten schneller als die Konkurrenz den nächsten Versuch zu starten. 

    »Das Problem ist: Wir wissen nicht, was das Problem ist.«

    Die Royal Aeronautic Society.

    Die Royal Aeronautical Society lobte 1959 den Kremer Preis für ein allein mit Muskelkraft betriebenes Flugzeug aus. Die Regeln sind einfach:

    • nur von der Kraft eines Menschen angetrieben, muss ein Flugzeug abheben
    • auf 10m Höhe 180° links drehen,
    • eine halbe Meile fliegen,
    • nach rechts wieder zurück und in 10 Fuß Höhe über die Ziellinie

    Einfacher: fliege mit Muskelkraft eine liegende Acht in etwa 3 m Höhe.

    Das hört sich einfacher an als es ist: an einem guten Tag hat ein Mensch ungefähr ein halbes PS Leistung. Das reicht kaum für den nötigen Vortrieb. Trainierte Radprofis schaffen auf kurze Strecken ⅔ PS oder 500W. So schwierig kann das nicht sein …? Oh doch: bis 1973 löste niemand den Kremer-Prize ein. Das Preisgeld wurde auf £50,000 erhöht, der Kalifornier Paul MacCready begann sich zu interessieren und startete Experimente in einer Gruppe mit Ingenieuren. Sie nannten ihr Fluggerät ‘Gossamer Condor’.

    Montage im Hangar.
    Montage im Hangar.

    Die Condor war gebaut aus dünnen Aluröhren, Klavierdraht, einer Bespannung aus Mylar und Klebeband und wog bei einer Spannweite von fast 30 m nur 25 kg. Bei einer Havarie war der Condor schnell zu flicken.

    Ein Radrennfahrer hat ausreichend Beinkraft um die Condor in die Luft zu bringen.
    Ein Radrennfahrer hat ausreichend Beinkraft um die Condor in die Luft zu bringen.

    Ein gut trainierter Rennradler wurde zum Piloten — und flog geradeaus!

    Die Condor fliegt — noch ohne Seitensteuerung.
    Die Condor fliegt — noch ohne Seitensteuerung.

    Schon Ende 1976 liefen erfolgreiche Testflüge und MacCready war sicher, den Kremer Preis zu gewinnen. Doch musste der Condor steuerbar sein, um auch Kurven fliegen zu können und die liegende Acht der Statuten des Kremer Preises zu erfüllen. Das war nicht einfach: die Ingenieure fanden keine so einfache wie leichte Konstruktion genug Kraft auf die rechteckigen Schwingen zu bringen um auch Kurven kontrolliert zu fliegen. Computersimulationen gab es noch nicht und so baute McCready ein Modell der Condor, um unter Wasser die wirkenden Kräfte besser erfühlen zu können.

    Ein Unterwassermodell macht die angreifenden Kräfte erfühlbar.
    Ein Unterwassermodell macht die angreifenden Kräfte erfühlbar.

    Während sich das kalifornische Team an das Problem annäherte meldete ein japanisches Team, es sei kurz vor dem Ziel. Es wurde knapp. Das Condor-Team startete von vorne, zerlegte den Flieger und zog zu einem neuen Flugplatz mit geringeren Seitenwinden um.

    Das Testgelände wird verlegt an einen Ort mit geringeren Scherwinden.
    Das Testgelände wird verlegt an einen Ort mit geringeren Scherwinden.

    Eine neue Flügelkonstruktion mit abgewinkelten Schwingen und aerodynamischer Styroporkante sollte helfen. Der Condor wurde allerdings 3 kg schwerer. Nicht viel, möchte man meinen. Ein beweglicher Frontflügel brachte genug Kraft für die seitliche Kontrolle und es konnten so Kurven kontrolliert geflogen werden um die ‘liegende Acht’ zu erfüllen.

    Nach kompletter Neukonstruktion fliegt am 5.3.1977 die neue Gossamer Condor 5 Minuten und 5 Sekunden — der längste muskelgetriebene Flug der Menschheit bis dahin. Geradeaus. Das neue Design bleibt geheim, um den Vorteil gegenüber dem japanischen Team zu wahren. Allerdings dauert es mit dieser Konstruktion nach einem Crash jeweils Tage, alles zu reparieren und wieder startklar zu sein.

    Es dauerte zu lange, nach einem Crash wieder fliegen zu können.
    Es dauerte zu lange, nach einem Crash wieder fliegen zu können.
    Versuche und noch mehr Versuche und viel Klebeband ...
    Versuche und noch mehr Versuche und viel Klebeband …
    ... dennoch verhält sich die Condor im Flug nach jedem Crash und anschließender Reparatur anders als zuvor.
    … dennoch verhält sich die Condor im Flug nach jedem Crash und anschließender Reparatur anders als zuvor.

    Es dauert ein weiteres halbes Jahr bis die Ingenieure entdecken, wie ein konstruktiv einfacheres Verwinden der Tragflächen über einen Hebel am Pilotensitz die Condor ebenso gut steuern lässt wie mit einem aufwändigen Leitwerk.

    Experimente mit der Verwindung der Tragflächen.
    Experimente mit der Verwindung der Tragflächen.

    Es geht kaum voran und weitere Fehlversuche frustrieren. Nach jedem Crash von vorne anfangen ist keine gute Lösung.

    Was genau ist das Problem?

    Mit einer weiteren Neukonstruktion ist die Condor nun besser steuerbar und wieder um 3 kg leichter. Mit mehr als 400 Testflügen und einem neuen Piloten, der sowohl Segelflieger und gleichzeitig Radrennradamateur ist, bleibt die Condor jetzt mehr als 8 Minuten in der Luft. Das ist lange, doch noch nicht lange genug, um den Kremer Prize zu gewinnen.

    gossamer_condor_flightstraight
    gossamer_condor_flightstraight

    Am 23.8.1977 und nach einem Jahr schmerzvoller Evolution startet der zehnte offizielle Versuch. Nach der letzten Schleife muss der Condor die liegende Acht des Kurses in über drei Meter Höhe beenden.

    Die Condor fliegt die liegende Acht ...
    Die Condor fliegt die liegende Acht …
    ... und es gelingt! Der Kremer Preis ist gewonnen.
    … und es gelingt! Der Kremer Preis ist gewonnen.

    Re-Framing war der Schlüssel um das richtige Problem zu finden und dann zu lösen: ein leichtgewichtiges Fluggerät modular so zu konstruieren, dass es nach einem Crash schnell wieder startklar ist. Bis zu dreimal am Tag. Nicht: ‘Wie ein Flugzeug bauen, das um Wendepole fliegen kann?’ Nicht das Fliegen, nicht fehlende Muskelkraft, nicht die Steuerung war die Lösung — vielmehr schnell experimentieren, schnell lernen und die nächste Iteration starten.

    Am Beispiel der Gossamer Condor wird klar, dass nicht das muskelgetriebene Fliegen, sondern Rüstzeiten das gute Problem waren. Sobald das gelöst war, konnte in Varianten schneller gelernt und iteriert werden. Der Kern guter Experimente ist das richtige Problem schneller zu finden.

    Die Illustrationen hier stammen aus einer sehenswerten Dokumentation von 1978 und sind allesamt nachbearbeitet.