利用萃思原理解決問題方法如下:首先,將一個待解決的實際問 題轉化為問題模型;二. 針對不同的問題模型,應用不同的 TRIZ 工具 得到解決方案的模型;三. 將這些解決問題的方案模型應用到具體的問 題之中,得到問題的解決方案。
萃思(TRIZ)解決矛盾問題的流程,如圖 3.2 所示。萃思理論認為只 要有系統存在,就一定包含矛盾。矛盾又分為技術矛盾與物理矛盾,
技術矛盾指技術系統中兩個參數之間存在著相互制約,是指提高技術 系統的某一參數(特性、子系統)時,導致了另一個參數(特性、子系統) 的惡化而產生的矛盾,例如亮能與節能、成本與品質。物理矛盾只在 技術系統中的某一個參數無法滿足系統內相互排斥、不同需求例如長 與短、冷與熱。
問題模型
最終解決方法 待解決的問題
解決方案模型
轉化
TRIZ工具
應用
難
圖3.3 萃思(TRIZ)解決發明性問題的機制 資料來源: TRIZ 入門與實踐,鼎茂出版公司,2011
3.3.1 技術矛盾
1.三十九個通用工程參數
當系統內的兩個不同參數相互衝突時,表示該系統中存在技術矛 盾,產生技術矛盾的這兩個參數之間是矛盾對立的、相互依存解具有 緊密的相關性。故應用在矛盾矩陣來解決實際問題的時候,先把組成 技術矛盾的兩個參數,分別用三十九個通用參數中的兩個來表示。這 樣的目的是把實際工程設計中存在的矛盾,轉化成標準的技術矛盾,
即用三十九個通用工程參數表示的技術矛盾。對這三十九個參數進行 配對組合解釋如表 3-1 所示。
表 3-1 三十九通用參數
編號 參數名稱 編號 參數名稱
1 移動物體的重量 2 靜止物體的重量 3 移動物體的長度 4 靜止物體的長度 5 移動物體的面積 6 靜止物體的面積 7 移動物體的體積 8 靜止物體的體積
9 速度 10 力
11 應力、壓力 12 形狀
13 成分的穩定性 14 強度
15 移動物體的耐久性 16 靜止物體的耐久性
17 溫度 18 亮度
19 移動物體的能量消耗 20 靜止物體的能量消耗
21 功率 22 能量的浪費
23 物質的浪費 24 資訊的遺失 25 時間的讓廢 26 物質的數量
27 可靠度 28 量測精準度
29 製造精密度 30 對物體的有害因素 31 產生有害作用的物體 32 可製造性
33 操作方便性 34 可維修性
35 適應性、通用性 36 系統的複雜性 37 控制和測量的複雜度 38 自動化程度 39 生產力
資料來源: TRIZ 入門與實踐,鼎茂出版公司,2011
技術矛盾最終可以找到解決實際問題的一些可行方案,技術矛盾的 解題過程是:先將一個待解決的具體問題用通俗語言加以描述,進而轉 化為利用三十九個通用工程參數描述技術矛盾即所謂標準的「問題模型」。
然後,針對這種類型的問題模型,進一步利用解題工具-矛盾矩陣,找到 針對矛盾的發明原則。依據這些發明原則人們受到啟發,經過演繹與具
體化,最終可以找到解決的實際問題,解決技術矛盾的一般解題模式如 圖3.4所示。
技術矛盾
最終解決方 案 發明原則
待解決的問 題 轉化
矛盾矩 陣
應用
還有問題
圖3.4 技術矛盾的解題模式
資料來源: TRIZ 入門與實踐,鼎茂出版公司,2011
當系統中的兩個參數之間存在著相互制約、此消彼長的情況,就會 產生技術矛盾。解決技術矛盾通常要使用到四十個發明原則。本文使用
「對照式解法五階段」(Solution mapping 5 stage) 【16】來做現狀、矛盾 矩陣與發明原則之間的分析,階段1.找出需要改善的因素;階段2.對照需 要改善的因素於矛盾矩陣表之參數;階段3.列出可能的解題方向;階段4.
確認解題的方向是否伴隨矛盾出現;階段5.將參數相互比對並找出可能的 發明原則。為了提高解決技術矛盾的效率,了解各個發明原則的使用時 機,阿舒勒創建了矛盾矩陣(如表3-2),作為解決技術矛盾的工具。
表 3-2 矛盾矩陣(部分) 惡化工程參數
改善的特徵
1 9 21 39
移動物 體的重
量
… 速 度
… 功 率
… 生產 力
1 移動物體的重量 2,8
15,38
12,36
18,31
35,3
24,37
…
9 速度 2,28
13,38
19,35
38,2
-
…
21 功率 8,36
38,31
15,35
9
28,35
34
…
39 生產力 35,26
24,37
- 35,20
10
資料來源:Genrich Alshuller,“ And Suddenly the Inventor Appeared”, Technical innovation Center,Inc,January 2004
2. 四十個發明原理
在分析與歸納之後,Altshuller整理出三十九個系統特徵參數,並且 將其與四十個發明原則相對應,這四十條發明原則是阿舒勒TRIZ理論中 最早奠定的基礎內容。經實證證明,這四十條發明原則,適時有效的創 新方法,容易學習和掌握,通常練習與實際使用頻率也是最高。學習並 掌握四十發明原則,對於研發、生產和日常生活中的各種問題,有重要 的啟示和神奇促進作用。將四十發明原則【18】表列如下:
表 3-3 四十個發明原則 1. 分割 Principle 1. Segmentation 2. 分離 Principle 2. Taking out 3. 局部品質 Principle 3. Local quality 4. 非對稱性 Principle 4. Asymmetry 5. 合併 Principle 5. Merging 6. 多功能 Principle 6. Universality 7. 套疊 Principle 7. Nesting 8. 平衡力 Principle 8. Anti-weight
9. 預先反作用 Principle 9. Preliminary anti-action 10. 預先作用 Principle 10. Preliminary action
11. 事先預防 Principle 11. Beforehand cushioning 12. 等位能 Principle 12. Equipotentiality
13. 反向操作 Principle 13. Inverse
14. 曲面化 Principle 14. Spheroidality 15. 動態化 Principle 15. Dynamics
16.不足或過多的作用 Principle 16. Partial or excessive actions 17. 轉變空間維度 Principle 17.Another dimension
18. 機械振動 Principle 18. Mechanical vibration 19. 週期性動作 Principle 19. Periodic action
20. 連續有效作用 Principle 20. Continuity of useful action 21. 快速作用 Principle 21. Skipping
22. 將有害變成有益 Principle 22. Blessing in disguise 23. 回饋 Principle 23. Feedback
24. 中介物 Principle 24. ntermedialy 25. 自助 Principle 25. Self-service 26. 複製 Principle 26. Copying
27. 拋棄式 Principle 27. Cheap short-living objects 28. 機械系統替代 Principle 28. Mechanics substitution
29. 使用氣體或液體 Principle 29. Pneumatic and hydraulics 30. 彈性殼和薄膜 Principle 30. Flexible shells and thin films 31. 多孔材料 Principle 31. Porous materials
32. 顏色改變 Principle 32. Color changes 33. 同質性 Principle 33. Homogeneity
34. 丟棄與復原 Principle 34. Discarding and recovering 35. 參數改變 Principle 35. Parameter changes
36. 相轉變 Principle 36. Phase transitions 37. 熱膨脹 Principle 37. Thermal expansion 38. 使用強氧化劑 Principle 38. Boosted interaction 39. 鈍性環境 Principle 39. Inert atmosphere 40. 複合材料 Principle 40. Composite structures 資料來源: TRIZ 入門與實踐,鼎茂出版公司,2011
3.3.2 物理矛盾
所謂物理矛盾是指當一個技術系統中對同一個元素或屬性具有相互 排斥的(相反或是不同的)需求時,便出現物理矛盾。物理矛盾反映的是唯 物辯證法中的對立統一規律,即矛盾雙方存在著兩種相互依賴的關係-對 立關係及統一關係。一方面,物理矛盾講的是相互排斥即同一性質相互
對立狀態,即所謂非此即彼;另一方面,物理矛盾又要求所有相互排斥 和對立狀態的統一,即矛盾的雙方存在於同一客體之中。
對物理矛盾的瞭解使的人們放棄了一貫的思維習慣,並促使人們去 探索解決問題的有效方法。要解決物理矛盾,就必須對矛盾的需求所涉 及的參數(空間、時間、形式、內容、結構和不同性質)進行一番選擇,然 後有必要找到一個適當的方式,改變所選的參數,讓矛盾從對立走向統 一,從而使得該矛盾得以解決。解決物理矛盾的核心是實現矛盾雙方的 分離,其解決問題的模式如圖3.5所示。
物理矛盾
最終解決方案 發明原理
待解決的問題 轉化
分離原理
應用
圖3.5 物理矛盾的解決模式
資料來源: TRIZ 入門與實踐,鼎茂出版公司,2011
現代TRIZ理論在解決物理矛盾方法的基礎上,將分離原理分成四種 基本類型,及空間分離、時間分離、條件分離和系統級別的分離,如圖 3.6
所示。將對這四種分離原理分別加以介紹。
分離原理
條件分離 系統級別的分離 時間分離
空間分離
圖 3.6 分離原理的四種類型
資料來源: TRIZ 入門與實踐,鼎茂出版公司,2011
1.空間分離:所謂空間分離,是只將矛盾雙方在不同的空間上加以分 離。當關鍵子系統的矛盾雙方,在某一空間中只出現特定一方時,便可 以進行空間分離。
2.時間分離:所謂時間分離,是只把矛盾雙方在不同的時間點上加以 分離,以解決問題或降低解決問題的難度。當關鍵子系統的矛盾雙方,
在某一時間點上只出現特定一方時,就可以進行時間分離。
3.條件分離:所謂條件分離,是將矛盾雙方在不同的條件下分離,以 解決問題或降低問題的難度。當關鍵子系統的矛盾雙方,在某一條件下 只出現特定一方時,可以進行條件分離。
4.系統級別的分離:所謂系統級別的分離原理,是將矛盾雙方在不同 的層次分離,以解決問題或降低問題難度。當矛盾雙方在關鍵子系統的 層次出現特定一方,而在其他子系統、系統或超系統層次內不出現時,
可以進行系統級別的分離。
3.3.3 物質-場的標準解
物質-場分析通樣遵循著TRIZ中解決問題的一般流程,以物質-場模 型做為問題模型,中間工具是標準解系統,對應的解決方案模型是標準 解法系統中的標準解。因為標準解系統提供的是較為具體的解決方案模 型,所以很多TRIZ專家都喜歡用物質-場理論和標準解去解決實際問題。
物質-場分析方法引入了三個基本概念:物質、場、相互作用。
「物質」可以是自然界中的任何一個東西,如桌子、房子、空氣、水、
地球、太陽、人、電腦等。物質的代號是S,對於系統中多種物質,可以 利用下標的序號加以區分,如S1、S2、S3等。通常我們都是用S1表示被動 方,用S2表示主動方,用S3表示被引入的物質。
「場」是物質引起粒子相互作用的一種物質形式,物理學中的場只 有四種,即重力場、電磁場、強相互作用場(核力場)、弱相互作用場(基 本粒子場),都可以稱其為物質-場模型中的一種「場」,場的代號為F,對 於一個系統中有多種場,可以用下標序號加以區分,如F1、F2、F3等。
「相互作用」是指在場與物質的相互作用變化中,所實現的某種特 定功能。物質-場分析之間的表示如圖3.7和表3.4所示。
S2 S1
F
圖3.7 物質-場的基本模型
資料來源: TRIZ 入門與實踐,鼎茂出版公司,2011
表 3.4 線條的代表意義
符號 意義
有效而定向的正常作用 有效的而不充分作用 +++++++++++++++++++〉 有效而過度的相互作用
有害的定向作用 資料來源: TRIZ 入門與實踐,鼎茂出版公司,2011
這個三角形可為系統的一個簡單模型,不同的線條型式代表三者的 利害關係。實線表有用的效應,虛線表無用的效應,波浪線表有害的效 應,雙實線表過多的效應。若分析圖中出現虛線或波浪線,表示系統存 在需改善的缺點。
物質-場方法在使用上也有其思考順序【8】,列示如下:
(1) 是否為一個完整的物質–場?
(2) 它是一個量測問題?
(3) 是否為一有害的交互作用?
(4) 是否有過多或不足的作用?
上述四個思考順序即為標準解四大類型,發明問題的標準解有76種 之多,內容複雜,使用不易。在過去不斷的使用和實踐的過程中,人們 總結出一整套的使用步驟與流程,使不太熟悉標準解法的初學者,也可 以遵循上面四個步驟,來經常使用標準解,而得到解題的方向。
而標準解的由來是在物質–場分析中,技術系統構成的三個要素-物質 S1、物質S2、場F-三者缺一,就會造成系統的不完整,或當系統中某一物 質所特定的機能沒有實現時,系統內部就會產生各種矛盾(形成技術難題),
為了解決系統產生的問題,可以引入另外的物質或改進物質之間的相互 作用,並伴隨能量(場)的生成、變換、吸收等,物質-場模型也從原來的 形式轉換為另一種形式,因此各種技術系統及其轉換都可用物質和場的