創造性問題解決理論

人們需要有好的工具來發展新系統、解決問題以及選擇較優良的解決問題方 法。創造性問題解決理論(Theory of Inventive Problem Solving, TRIZ)是一種有系 統的思考方法，以創新知識資料庫或稱為專利資料庫，針對問題建立了一些分析 原則，克服技術或物理上的衝突與矛盾而達成創新性的解決方案。無論是技術或 非技術領域的問題，使用 TRIZ 不但能提高創新的成功率、縮短創新的週期，更 能及早預測過程中的問題，因此近年來企業為降低成本，引進此技術的意願提 高，例如英業達利用 TRIZ 改善筆記型電腦的設計，台灣電力公司運用 TRIZ 改 善輸電地下電纜運轉容量，光聯科技以此改善液晶顯示器破裂專案等。其它方面 如汽車產業、綠色工程、紡織、玩具產品等的創新設計，也都有不少成功利用 TRIZ 的實例[4]。

2.1.1 TRIZ 來源與簡介

TRIZ 來自俄語 Teorija rezvenija izovretatelskih zadach 的縮寫，其意義為「創 造性問題解決理論」。是由蘇俄的 Genrich Saulovich Altshuller(1926-1998) 在二次 世界大戰後分析研究 20 多萬個專利後提出的理論，他發現不同種類的工程系統 與技術皆有相同的專利發展過程，創新者或是問題解決者可以從過去專利發明規 律以及路徑，仿效應用而產生新穎的專利技術，使發明過程得以預期，避免使用 過多的試誤而浪費成本與時間。這樣的技術直到 1990 年以後才藉由移民者傳 出，在蘇俄以外的國家使用，接著 TRIZ 的軟體產生，使其相繼在美國、日本等 其它國家發展更為快速，應用也更為廣泛[34]。

TRIZ 理論一般是以類比的認知和運用為基礎，其解決問題基本步驟如圖 2.1 所示。首先針對特定的矛盾問題進行分析及抽象化。再將類似經驗運用於問題的 提問上，有助於將解答原則轉換到特定的問題。形成的抽象問題套入 TRIZ 所提 供的創新問題解決工具如矛盾矩陣、創新原則、質場分析等，找出抽象的解答後 再以具體化的方式轉為實際問題適合的解答[5]。

抽象的問題 (Ideality)、演進模式(Patterns of evolution)、創新原則(Innovative principles)，使用 TRIZ 理論時，首先要有假設目標為刪除有害的功能而達到理想化設計、完全或 (Innovation Principles)、七十六個標準解(Standard Solutions)、質場分析(Su-Field Analysis)以及龐大的知識資料庫等。TRIZ 理論認為產品創新的目的是解決或移 除設計中的矛盾，而產生新的、具有競爭力的解。

Altshuller 將矛盾分為三類：管理矛盾(Administrative Contradictions)、實體矛 盾(Physical Contradictions)以及技術矛盾(Technical Contradictions)。管理矛盾是指 為了實現某些現象或希望取得某些結果，需要作一些事情，但不知道如何去做，

現某種功能，一個子系統或元件必須增加某種參數特性；同時為了實現另一種功

10.預先動作 20.利用動作連續性 30.彈性薄板或薄膜 40.複合材料 三十九個參數依特徵又可以分為六大類，如表 2.3 所示。

表 2.3 依特性分類的三十九個參數

類別 參數編號 類別 參數編號 類別 參數編號

幾何 3、4、5、6、7、

8、12 資源 19、20、22、23、24、

25、26 害處 30、31 物理 1、2、9、10、11、

17、18、21 能力 13、14、15、16、27、

32、34、35、39 操控 28、29、36、37、38 2.1.2.2 矛盾矩陣

矛盾矩陣將技術矛盾的三十九個參數與四十個創新原則建立了對應關係，為 一 39×39 的二維矩陣，縱列為預改善的參數(Improved Feature)，由三十九個工程 參數由上而下排列，橫列為惡化的參數(Worsened Feature)，由相同的工程參數由 左至右排列。實際應用矛盾矩陣時，找出改善與惡化的兩個矛盾參數，對應到特 定的矩陣元素，其中的數字便是推薦使用的創新原則。如表 2.4 所示，當改善「生 產力(Productivity)」會使「移動物件的長度(Length of moving object)」惡化時，

矛盾矩陣表建議使用四十個創新原則中的 18：機械震動、4：非對稱、28：以機 械系統替代、38：強氧化功能，以建議的這四項原則進行矛盾問題的消除[7] [23]。

表 2.4 矛盾矩陣表的使用

Worsened Feature

Improved Feature

1 Weight of moving object - - 15,8,29,34 - 29,17,38,34 … 35,3,24,37 2 Weight of stationary

- - - 10,1,29,35 - … 1,28,15,35

3 Length of moving object

8,15,29,34 - - - 15,17,4 … 14,4,28,29

4 Length of stationary object

- 35,28,40,29 - - - … 30,14,7,26

5 Area of moving object

2,17,29,4 - 14,15,18,4 - - … 10,26,34,2

… … … …

39 Productivity

35,26,24,37 28,27,15,3 18,4,28,38 30,7,14,26 10,26,34,31 … -

Worsened Feature Improved Feature

1 Weight of moving object 2 Weight of stationary

3 Length of moving object

4 Length of stationary object 2,25

… ……

2.1.2.3 分隔原則

當技術矛盾無法解決問題、提供適當解答時，可將技術矛盾轉化為實體矛 盾，並使用分隔原則解決。TRIZ 總結實體矛盾的各種專利研究方法，將其相似 處歸納出下列四點：

1. 空間的分隔(separation of opposite requirements in space)

透過將元件在空間上做分隔，或將某元件分解成數個元件的方式來解決。

2. 時間分隔(separation of opposite requirements in time)

對某一系統的功能進行時間上的劃分，讓相互矛盾的需求、功能或條件 在不同的時間點出現。換言之，將某一過程劃分為有時間先後次序的數 個過程，但不至於影響所期待的功能。

3. 基於條件的分隔(separation upon condition)

當某一系統要滿足其矛盾的功能或是必須在矛盾的條件下運作時，該系 統可以劃分為幾個次系統，並將某個矛盾的功能歸入另一個次系統中。

4. 整體或部分元件分隔(separation within a whole and its parts )

透過條件的修正來分隔彼此互相矛盾的要求，在這些條件下同時進行有 設計(Axiomatic Design, AD)的概念來達成有效率的分析。

公理設計是美國麻省理工學院的教授 Nam Suh P.從事學術研究所提出的設 (Customer Attributes, CA)，以矩陣{CA}表示；

2. 功能領域(Functional domain)：在顧客的期望與可接受範圍內，設計解決 方法的功能需求(Functional Requirement, FR)，以{FR}矩陣表示；