問題解決工具之結合使用

第二章研究背景

2.3 問題解決工具之結合使用

許多我們所熟悉的改善方法，如限制理論(Theory of Constraints, TOC)、六個標準差(Six Sigma)、品質機能展開(Quality Function Deployment, QFD)、田口方法 (Taguchi method)、可製造性導向設計(Design for Manufacturing, DFM)等，與 TRIZ 搭配使用後，在系統上產生更大的功效。

TRIZ 理論中儘管有 ARIZ(Algorithm of Inventive Problem Solving)作為解決問題的演算法則，但仍缺乏對問題正式定義的方法，無法明確找出問題描述範圍的真正問題與衝突所在，因此 TRIZ 非常需要有一個工具來幫助它定義核心問題，找出真正呼應的衝突[31]。由以色列籍的物理學家和企管大師高德瑞特博士 (E. M. Goldratt)首創的限制理論，為一種解決衝突問題的方法，其針對生產管理、

市場行銷、專案管理以及資訊科技的應用所遇到的核心問題與衝突，以嶄新的觀念及穩健的解決方法突破瓶頸，為企業帶來利益[10]。然而後續研究指出 TOC 對於發現問題的部份，較無法以一個有效的方法找出，另外在解決矛盾問題時，

缺乏產生問題解決的創意想法，以及容易出現以折衷的方式犧牲部分利益來解決問題的情形[24][34]。

Rizzo(1997)首先提出結合 TOC 以及 TRIZ 解決矛盾工具來進行問題的解決，他使用 TOC 裡的現況樹(Current Reality Tree, CRT)來找出矛盾所在[35]。

Domb 和 Kowalick(1997)利用 TOC 中的衝突圖(Conflict Resolution Diagram, CRD) 幫助 TRIZ 找出定義核心問題的步驟[25]。Darrell 和 Roy(2000)結合 CRD 與 TRIZ 解決三種不同案例的衝突，包括生產物流的經濟訂購批量 (Economic Batch Quantity, EBQ)、熔爐冷卻問題以及人際關係方面，驗證此方法使用的廣泛性 [29]。Moura(1999)更分析實際汽車工業製程為案例，找出現況的問題，證明了將

Yang 和 Zhang(2000)分別介紹與檢視公理設計與 TRIZ，並列表分析其可能

理論一：Decoupling of Coupled Design 將耦合設計退耦化，藉此證明功能是否獨立

Contradiction 矛盾

理論二：Minimization of FRs

減小功能需求的數量與限制

Ideal Final Result 理想化

理論三：Integration of Physical Parts 整合物理部份

Evolution Pattern 5, Increased

Complexity followed by Simplification 演進模式五：增加某功能達到整體簡化理論四：Use of Standardization

使用規格統一的標準

No 理論五：Use of Symmetry

使用對稱性

Principle 4, Asymmetry 原則四：不對稱理論六：Largest Tolerance

大的寬限範圍

No 理論七：Uncoupled Design with less

Information

獨立的非耦合設計使用較少的資訊

40 Inventive Principles and Line of Mo-Bi-Poly

四十個創新原則與系統多元化原則原則一：Coupling Due to Insufficient

Number of DPs

對於數量不足的設計參數進行耦合

Substance Field Analysis 質場分析

原則二：Decoupling of Coupled 對耦合設計進行退耦

Building a Su-field Model 建立質場模型

原則五：Need for New Design

上述原則無法使用時，以增加新的設計來滿足需求

Enhancing Su-field Model 擴充質場模型

具，如表 2.10 所示，討論公理設計的對映理論以及 TRIZ 的矛盾轉換、兩大公理

衛星定位系統 (Global Positioning System, GPS)是由美國軍方所設計，它的出現為傳統地圖的導航、測量、製圖技術帶來革命性的變化。GPS 系統以地球軌道的定位星為基礎，提供使用者精確的定位、速度及時間，此系統於使用時，定位準確度在 10 公尺之內，又因為有全球覆蓋性的功能，因此在任何時間、全世界任何地方均可使用 GPS 的定位服務。總括來說，它提供全天候、全地域、以衛星信號作為定位源、可長期運行的衛星定位導航系統。

世界上以衛星定位為平台建立的系統，除了美國的 GPS 系統之外，尚有蘇聯的 GLONASS 系統、中國的北斗定位系統以及歐盟在 2006 年建構的 Galileo 系統。1984 年美國宣布開放 GPS 系統給全世界免費使用，使得無論在軍事或是民間運用更為廣泛，未來預測將會在每一輛車、每一艘船都會有 GPS 系統，甚至有可能如手錶一樣成為每個人身上的標準配備[11]。

2.4.1 衛星定位系統及其原理

衛星定位系統由三個部份組成，分別為太空衛星部份(space segment)、地面管制部份(control segment)以及接收機為主的使用端部份(user segment)，三者各自有獨立的功能與作用，但又是缺一不可的整體系統。其中地面管制部份由主控制站、監控站及地面天線組成，相互關連如圖 2.7 所示。

圖 2.7 定位系統的三個組成部份 1. 太空衛星部份

太空部份的衛星共由 24 顆衛星所組成，平均分佈在 6 個軌道上，運行於約 20200 公里的高空上，如圖 2.8 所示每個軌道面上各有 4 顆，呈 55°角傾斜繞行地球運轉，繞行地球一周約 12 小時，每日可繞行地球 2 周，也就是說不論任何時間，任何地點，包含北極、南極，至少有 4 顆以上的衛星出現在我們的上空可供定位運用[30]。每個衛星均持續發射有衛星軌道資料及時間的無線電波，提供地球上的各種接收機來應用。目前 GPS 衛星已發展至 Block II 型式的定位衛星，在軌道上重量約 1,900 磅，太陽能接收板長度約 17 呎，預期壽命為 7.5 年，於 1994 年完成第 24 顆衛星的發射，整個 GPS 系統正式宣

地面管制部份

太空衛星部份

使用端部份

地面天線監控站

主控制站

告建構完成。

圖 2.8 GPS 衛星定位系統 2. 地面管制部份

地面控制部份由主控制站、監控站及地面天線組成。為了追蹤及控制衛星運轉所設置的地面管制站，主要工作為負責修正與維護每個衛星能保持正常運轉的各項參數資料，確保每個衛星都能提供正確的訊息給使用者接收機來接收。地面管制部份主要有兩個工作，一是追蹤，一是檢查。追蹤目標是在全球範圍內，隨時了解軌道中每一顆 GPS 衛星的位置。檢查的目標是檢測每一顆 GPS 衛星的狀況及信號是否正常。

3. 使用端部份

由於 GPS 應用廣泛，經濟效益好，因而各國均研製和生產各種類型的接收機，

包括導航、測時等不同功能。接收機的基本結構包括天線、信號處理、顯示裝置、記錄裝置、電源，依照不同的目的而有不同的定位能力，追蹤所有的 GPS 衛星，並即時地計算出接收機所在位置的座標、移動速度及時間，進行最簡單的虛擬距離定位，也是一般車輛定位所使用的機型。最常用的 GPS 接收器有汽車導航器與掌上型 GPS 兩種。電腦和通信的發展使人們的生活更加快捷、輕鬆，汽車導航和移動辦公已風靡全球，並逐漸成為現代社會中不可缺少的部份。在日本、美國等國家，為了方便用戶，很多汽車製造商在車輛出廠時就裝配了導航和移動辦公設備，在我國，類似導航產品的發展也慢慢出現在新上市的產品上，如神達(MiTAC)不僅在國內有亮眼的成績，2005 年更打入韓國、歐洲等國際市場，成為世界性的製造商。汽車導航是集電腦、

通信導航、地圖資訊為一體的高科技產品，通常它都具備筆記型電腦的基本功能，可以方便的連結網路、發送傳真和資料通信；掌上型 GPS 是利用 GPS 基本原理設計而成的，是體積小巧、攜帶方便、獨立使用的全天候即時定位導航設備。好的掌上型 GPS 必備的條件是：靈敏度高，記憶容量大，介面設計完善。目前，各種類型的 GPS 接收機體積越來越小，重量越來越輕，便於進行野外觀測[11][12] [13][14]。

GPS 的定位是利用衛星基本的三角定位原理，這種高軌道與精密定位的觀測方式是指每一顆衛星會傳送三種資料，包括衛星的編號、位置、時間。當 GPS 用戶端接收裝置接收到這些資料後會以特定的儲存方式存起來使用，這些資料也用做修正 GPS 接收機上的時間並以測量無線電信號的傳輸時間來量測距離，以

距離來判定衛星在太空中的位置，計算出每一衛星軌道接收機的距離。而接收機若在接收到更多衛星時，它可利用三角公式計算出接收機所在位置。三顆衛星可做所謂 2D 定位(經度及緯度)，四顆或更多衛星可做所謂 3D 定位(經度、緯度及高度)，接收機繼續不斷地更新使用者位置，所以它可計算出使用者移動方向及速度[15][16][17]。

2.4.2 GPS 在消費性電子產品的產業狀況

所謂消費性電子產品泛指一般手持式產品，包括個人數位助理(Personal Digital Assistant, PDA)、手持電腦(Handheld PC, Palm PC)、智慧型手機(Smart Phone)、行動車用導航等。以往對於 GPS 的主要應用層面在於小型航空器、遊艇船隻、個人追蹤導航及特殊用途單一功能的應用。而如今出現在消費性電子市場後，所有的 GPS IC 設計公司都體認到要進入手持式產品市場必須改善四大問題，包括接收靈敏度、消耗功率、GPS 接收器的尺寸、價格。然而手持式產品另一個主要使用的關鍵為使用者與機器之間的互動，有效的介面能在使用群中產生正面的感受和清晰的思路，達到順暢的操作，不會因介面不良而感到困擾，因此產品介面設計符合使用者為中心應該列為重點考量的要件，同時對於符合使用便利的基本需求，也是不容忽視的部份。只要能打破這四個問題以及介面設計的難關而領先的廠商，必然能夠順利的打入消費性電子產品的市場。

在介面設計方面，由於微軟作業系統的普及，其操作介面的設計廣為大部份民眾接受，因此在 GPS 介面設計要兼顧創意與使用方便的圖形介面設計就少之又少，圖 2.9 為 GPS 的 3D 地圖領航介面，具備 3D 導航模式，以鳥瞰模式提示路徑方向，操控更為便利，將所見即所得的概念做了個良好的詮釋。另外還有觸控式螢幕、互動式介面、輔助功能等，類似這些讓使用者得以迅速了解與接受產品，且能一目了然的介面設計才是所有廠商所應該追求的目標[18][19]。

圖 2.9 3D 導航顯示介面之ㄧ例

台灣發展 GPS 的廠商如表 2.11 所示，早期均以 GPS 接收模組(GPS Module/

GPS Engine Board)的 OEM 與 ODM 業務為主，而 GPS 接收模組主要由以下七大元件所構成：天線(Antenna)、低雜訊放大器(Low Noise Amplifier/LNA)、射頻部份(RF Section)、數位訊號處理(DSP Section)、微處理器(Microprocessor)、處理器週邊(Processor peripherals)與輸出入埠和驅動器(I/O port and Drivers)。GPS IC 廠商並提供晶片組，將許多原本獨立運作的功能元件整合至 GPS 晶片中，使得 GPS 功能日益完備與強大。在台灣各家 GPS 接收模組廠商大部分採用 SiRF Star II/III

的狀況下，台灣廠商的 GPS 接收模組 OEM 產品性能差異不大、最終性能高低主要繫於高頻訊號處理(EMI/RFI)與軟硬體整合程度的產品成本/性能比例(Cost/

在文檔中結合公理設計與萃思理論的產品設計方法 (頁 17-0)

第二章 研究背景