TRIZ 為俄文 Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch 之縮寫,英譯為 Theory of Inventive Problem Solving(TIPS),意即「發明問題解決理論」。由俄國 科學家 Genrich Altshuller 及其研究團隊於 1946 年根據所研讀之發明專利後,針 對創新發明所創造出的一套嚴謹之理論方法(Stan Kaplan, 2008)。
2.3.1 TRIZ 理論之簡介與工具
TRIZ 理論為一系統化之創意設計方法,透過有系統、有規則的方法,解決 創新過程中有可能碰到的種種問題,致力於釐清和強調系統中所存在的矛盾。此 外,TRIZ 理論具有提升創新及解決抽象問題的能力,且 TRIZ 理論之應用不局 限於某特定領域,能協助工程人員針對技術問題及產品開發流程找到創新的解決 方案,以取代低效率的盲目搜尋。到目前為止,TRIZ 理論被認為是最為全面且 有系統地論述解決發明問題、實現技術創新的理論。(Jugulum et al., 1998;
Yamashina et al., 2002;Robles et al., 2009;郭宇智,2008)。
今野勤等(2009),認為 Altshuller 所開發之 TRIZ 理論,可以在創意發想階段 縮短因試行錯誤所造成的時間浪費,透過 TRIZ 理論所進行的構想設計,可以揪 出問題的根本原因,並且擬定出許多因應根本原因的創意策略。
TRIZ 理論解決問題之工具包括:矛盾矩陣(Contradiction matrix)、40 項發明 原則(The 40 Principles)、物質-場分析(Substance-field)、76 個標準準則(76 Standard solutions)、發明問題解決演算法(Algorithm for Inventive Problem Solving, ARIZ)等,本節僅介紹研究中所運用之工具:「矛盾矩陣」、「40 項發明原則」。
2.3.2 技術矛盾與矛盾矩陣
Altshuller 觀察了所有與創造發明有關的問題後,所歸納而成的第一個重大
15
突破發現,即為技術矛盾(Technical Contradiction)。所謂「技術矛盾」係指當嘗 試著去改進一個技術系統參數 A 時,會使得參數 B 惡化,例如欲使產品本身更 為堅固而增加厚度,反而使該產品重量增加,如果改用更好的材料,又會增加 生產成本…等等之類的問題(Stan Kaplan, 2008)。當傳統的工程方法面對這些問 題的時候,多半會用「妥協」去面對系統中所產生的矛盾;但是,在 TRIZ 理
16
表 2-3 39 項工程參數
編號 工程參數 編號 工程參數
1 移動物體的重量 21 功率
2 靜止物體的重量 22 能源的浪費
3 移動物體的長度 23 物質的浪費
4 靜止物體的長度 24 資訊的損失
5 移動物體的面積 25 時間的浪費
6 靜止物體的面積 26 物質數量
7 移動物體的體積 27 可靠性
8 靜止物體的體積 28 量測準確度
9 速度 29 製造準確度
10 力量 30 作用於物體的有害因素
11 張力、壓力 31 有害副作用
12 形狀 32 製造性
13 物體穩定性 33 使用方便性
14 強度 34 維護性
15 移動物體之作用期間 35 適應性 16 靜止物體之作用期間 36 設備複雜性
17 溫度 37 控制複雜性
18 明亮度 38 自動化程度
19 移動物體消耗之能源 39 生產力 20 靜止物體消耗之能源
2.3.3 40 項發明原則
Altshuller 藉由審查專利,從中找出解決矛盾的方法,並整理出 40 項發明原
17
則,作為解決系統技術矛盾問題的建議解決方向,如表 2-4 所示。
表 2-4 40 項發明原則
編號 發明原則 編號 發明原則
1 分割 21 急速通過
2 抽取 22 把有害因素變為有利因素
3 局部特性 23 回饋
4 不對稱 24 中介物
5 合併 25 自助
6 多功能 26 複製
7 巢狀結構 27 廉價的替代品
8 反重力 28 替換機械系統
9 預先反作用力 29 氣壓或液壓結構
10 預先動作 30 彈性膜或薄膜
11 事先緩和 31 使用多孔材料
12 等位性 32 變換顏色
13 反向操作 33 同質性
14 曲率化 34 拋棄及再生零件
15 動態化 35 物理和化學狀態的轉化
16 局部或過度動作 36 相變
17 移到新的次元 37 熱膨脹
18 機械振動 38 運用強氣化劑
19 週期性動作 39 惰性環境
20 有效動作的連續性 40 複合材料
18
2.3.4 TRIZ 理論相關實證研究
本節將介紹 TRIZ 理論的相關實證研究,整理歸納部份較具代表性之文獻分 別論述如下:
Kobayashi(2006),以生命週期規劃 (Life Cycle Planning, LCP)之架構為基 礎,結合 TRIZ 理論的矛盾矩陣表,建構系統化之產品創新考量機制。
Hua et al.(2007),結合泛函分析(Functional Analysis, FA)和 TRIZ 軟體工具,
協助工程師於產品開發之技術問題上尋找創新的解決方案。
陳以明等(2007),於產品設計之概念過程,針對顧客需求系統化建置一個「整 合創新流程」。藉由名義群組技術(NGT)收集顧客需求,並有效地整合 QFD 與 TRIZ 於「整合創新流程」中,明確界定出矛盾問題。
陳盈全(2007),藉由 TRIZ 理論與工具探討半導體產業供應商之品質管理模 式所面臨的問題,提供業界一種新的解決問題模式,並建構品質管理衝突表,以 協助產業面臨品質衝突時,能快速的聚焦與找到解題方向。
曾朝泉(2008),以半導體晶圓研磨製程證明 TRIZ 理論創新結果之可行性,
並改良 TRIZ 理論無法量化的缺點,結合田口實驗設計的敏感度分析之優點,以 突破技術上的瓶頸,解決品質衝突問題。
張旭華等(2009),以工程上之TRIZ 理論為基礎,建立一個保險服務的TRIZ 初始雛型與架構。藉由此架構協助企業進行創新服務品質之設計,改善品質機能 間的衝突並有效提升顧客滿意度。
Robles et al.(2009),結合案例式推理(Case-Based Reasoning, CBR)與TRIZ理 論的主要優點並應用於化學工程上,以縮短發明設計之時間。
Fresner et al.(2010),透過 TRIZ 理論針對清潔生產(Cleaner Production)標準程 序中-確認可行方案(Identify options)的步驟,為沒有相關工程背景之團隊開發一 套通用的方法。研究結果顯示,藉由 TRIZ 理論之概念,可以有效且有系統地選 擇改善方案。
19