解決矛盾的工具

矛盾衝突普遍存在於各種產品的設計之中，使用傳統設計的折衷法，無法將矛盾徹 底解決，而是對產生矛盾的兩邊犧牲其中一方甚至兩方而取得折衷妥協方案，或是降低 矛盾的程度。Altshuller 利用大量的專利發明原理，研究出解決矛盾的 TRIZ 方法，提出 能夠解決矛盾的創新原則，並建立解決矛盾的邏輯思考方法與工具，包括了三十九個矛 盾參數(Contradiction Parameters)、四十個創新原則(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，如希望提高產品 品質、降低原物料的成本，但不知道方法。實體矛盾是指為了實現某種功能，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能必須降低該參數特性。技術 矛盾是指一個作用同時導致有用及有害兩種結果，也可指有利作用的引入或有害效應的 消除導致一個或幾個子系統或系統變壞。管理矛盾本身只具有暫時性，而無啟發價值。

技術上的矛盾可使用三十九個工程參數及四十個創新原理搭配矛盾矩陣加以解決，而實 體矛盾我們則需使用分隔原則來解決，使系統達到理想化。

2.3.3 三十九個工程參數與四十個創新原則

TRIZ 理論經過對專利詳細研究後，提出三十九個通用工程參數來表示矛盾(如表 2.1) 以及四十個創新原則(如表 2.2)。在實務上遇到矛盾時，找出兩個矛盾點對應的參數轉化 成標準的技術矛盾。

表2.1 三十九個工程參數 1.移動物件的重量 21.效能

2.靜止物件的重量 22.能量耗損 3.移動物件的長度 23.材料耗損 4.靜止物件的長度 24.資訊耗損 5.移動物件的面積 25.時間耗損 6.靜止物件的面積 26.材料數量 7.移動物件的體積 27.可信賴度 8.靜止物體的體積 28.測量的正確性 9.速度 29.組裝的正確性

10.作用力 30.影響物件的外在負面因素 11.壓力、張力 31.影響物件的內在負面因素 12.形狀 32.組裝的可親性

13.物體穩定性 33.使用的方便性 14.物件的抗壓性 34.維修的可親性 15.移動物件可持續性 35.適應力

16.靜止物件可持續性 36.自身結構的複雜性 17.溫度 37.控制安裝的複雜性 18.亮度 38.自動化的程度 19.移動物件的能量消耗 39.產能/生產力 20.靜止物件的能量消耗

表2.2 四十個創新原則

1.分割 11.預先緩衝 21.急衝 31.利用多孔材料 2.分離、提煉 12.均衡潛能 22.轉變害處為利處 32.改變顏色 3.局部最佳化 13.反置 23.回饋 33.均質性 4.非對稱 14.球體化 24.中介物 34.去除和重生 5.合併 15.動態化 25.自我服務 35.參數轉變 6.多功能 16.局部、過量作用 26.複製 36.狀態轉變 7.關聯性 17.移至新維度 27.以廉價物替代 37.熱脹冷縮 8.相對重量變化 18.機械震動 28.以機械系統替代 38.強氧化功能 9.預先平衡 19.週期性 29.氣、液壓構造 39.惰性介質 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 2.3.3.1 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。

表2.4 矛盾矩陣表的使用

Worsened Feature

Improved Feature No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 ... No.39

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 … -

2.3.3.2 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利和有 害的過程。但必須將系統或環境進行修正，只讓有利的過程可以進行。

2.3.4 TRIZ 在管理問題上的應用

TRIZ 方法大多是應用在技術領域上，來解決工程上的問題，但在這幾年，漸漸有 學者試著把這方法引用到非技術的領域之中，像是社會與教育等。此外，有些學者則是 利用修改原有的TRIZ 方法及工具來套用在商業的管理議題上。 Mann & Domb 依據 40 個創新原則將觀念帶入商業活動中，就每個創新原則提出對應的商業手法，建議當企業 面臨類似問題時可以利用此40 個創新原則作為解決的對策。 Ruchti & Livotov 認為現 在競爭激烈的商業環境，管理者通常需要在短時間做出決策並且還需要較佳的決策品 質。然而在短時間去整理大量的資訊並且做出決定是需要有較佳的思考邏輯與模式，因 為決策者以往只是藉由自己的經驗與直覺來做出決策，不過這些決策卻不是很好。

Ruchti & Livotov 就利用 TRIZ 所具有系統化思考模式和解決問題的程序， 將原有的 40

個創新原則加以修改，提出一個結合有關商業與組織管理問題解決的 12 條雙向原則作 為解決問題的參考。Miller & Domb 則是對於饑荒問題做研究探討，首先定義出饑荒問 題的主因，並且深入了解整個食物供應鏈的過程。利用TRIZ 的質-場模型和七十六個標 準解來解決問題，配合所提出的食物生命週期，包括食品供應(生產/保存/分送)各方面的 問題，對於糧食供應鏈的問題提出解決方案，以解決不同限制條件下所產生的食物問 題。Mann 發現在商場裡雙贏解決方案資料相當的少，但是雙贏解決方案對於企業來說 有著高度的吸引力及相當的利益存在。所以 Mann 利用矛盾矩陣以及配合物理矛盾，

以系統化的方法來產生具有雙贏解決方案的策略。Mann 所建構的新商業矛盾矩陣，主 要是參考了品管大師-戴明博士所提出的影響生產系統的重要參數並且加上了適合度 (Adaptability)、可靠度(Reliability)和系統有害影響(System generated harmful effects)，產 生出31 個新的矛盾參數和新的商業矛盾矩陣，作為雙贏解決方案的對策。 Takemura 則 是針對航空公司對於改善人為疏失訓練的管理，把TRIZ 問題解決的觀念導入在其中，

如:對於問題的思考，了解問題的結構，分析問題的主要因素，提出解決策略。並將 40 個創新原則和矛盾矩陣結合飛安相關理論作出修改，提供一個新的矛盾矩陣，作為改善 的策略。

從以上有關 TRIZ 之應用與研究，可以了解 TRIZ 方法不只在於技術層面的應用，

更拓展到其他非技術領域，也發現到TRIZ 解題工具在管理上的應用主要是利用 40 個創 新原則和矛盾矩陣，對於質-場分析和 76 個標準解則較少應用，本研究則是針對此應用 現況，希望能夠拓展其他 TRIZ 解題工具使用層面，讓 TRIZ 能夠提供更多元的解題工 具做為改善策略的利器。

第三章 研究方法與理論

本研究之目的在利用 TRIZ 方法針對製造系統的問題來展開與應用，利用 TRIZ 特 有的將問題系統化的特性，快速釐清問題的癥結點，做出有效的解決方案。為達此目的，

本研究先進行 TRIZ 文獻與個案資料蒐集與整理的工作，對於所探討之個案建構出質-場模型進行分析，利用TRIZ 問題解決工具，對於問題提出具創新且可行之解決方案與 策略，當系統愈趨理想化時，所花的成本也愈少，系統結構愈簡單，則愈有效率。因此 當針對某個問題提出解決方案時，就可以透過對理想最終結果的追求而獲得突破性的創 意，換言之，以理想最終結果作為目標來努力。

3.1 研究方法

本研究將採用下列的步驟來進行:

1)對文獻進行探討，包括了 TRIZ 理論與工具文獻整理及應用在管理方面研究之探 討。

2)蒐集實際製造系統運作的情況。

3)整理資料進行問題的分析。

4)建構質-場模型，將問題予以系統化。

5)提出改善方案與策略。

3.2 質-場分析

在 TRIZ 理論基礎種，Altshuler 在產品功能的研究中，提出了以下三個準則:

1) 所有的功能都可以分解為三個基本元件。

2) 一種存在的功能必定由三個基本元件所組成。

3) 將相互作用的三個基本元件有效的組合則可以產生一種功能。

質- 場分析(Substance-Field Analysis)，其主要是用來定義問題與引導解決問題想法的 方法。質-場模型是以上述三個準則為概念，把產品的功能視為兩個物質(Substance) 和 一個場(Field)所組成的系統。以圖形化的方式來呈現整體系統的現況。這三種組合為功 能的基本元件為兩種物質(Substance)和一種場 (Field)。物質的型態包括了五種分類，分

質- 場分析(Substance-Field Analysis)，其主要是用來定義問題與引導解決問題想法的 方法。質-場模型是以上述三個準則為概念，把產品的功能視為兩個物質(Substance) 和 一個場(Field)所組成的系統。以圖形化的方式來呈現整體系統的現況。這三種組合為功 能的基本元件為兩種物質(Substance)和一種場 (Field)。物質的型態包括了五種分類，分