TRIZ 創意發明方法

一、 TRIZ 的源起及意涵

TRIZ 為俄文 Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch 之縮寫，英 文譯為Theory of Inventive Problem Solving（TIPS），其意義為「創新發 明問題解決理論」，是在二次大戰結束後，由當時任職於前蘇聯海軍專 利局的年輕審查官Genrish Squlovich Altshuller（1926~ 1998）與他的團 隊，依據對各專利文件的分析，所發展而成的一套方法（Altshuller, 1999）。 他從 1946 年開始研究並且從事發明，在閱讀了大量專利後發現，在這 些獨立的專利中，有些解決問題的通用模式存在，進而認為：「存在一 些萬用發明原則，可作為發明創新高級新技術的基礎，假使這些發明原 則，能加以確認與整理，並用來教導從事發明者，則其發明過程更可預 期」。

Altshuller 與他的 TRIZ 團隊在 50 年的研究中，針對 TRIZ 提出很多 發明創新之問題分析工具與解題工具，一般泛稱為TRIZ 技法。例如：

39 矛盾衝突（Contradictions）矩陣與 40 創新解題原則（Principles）、76 標準解決方法（Standard Solutions）、物質—場分析（Substance-field）、8 種演化類型（Evolution of TechnologicalSystems）、技術效應等

（Technological Effects）（Fresner, Jantschgi, Birkel, Bärnthaler, & Krenn,

2010; Li,& Huang, 2009; Pin, Haron,Sarmady, Talib, & Khader, 2011;

Verhaegen, D’hondt, Vertommen, Dewulf, & Duflou, 2009; Zhang,&

Shang,2010）。近年來全球各國學者也不斷嘗試增强其理論架構並延伸其 應用範圍。

隨著全球化世代到來及生活的訊息萬變，各產業在技術與服務的競 爭上是日益嚴峻。因此，「創新」可說是產業及公司競核心爭力最直接 的來源。由於 TRIZ 理論於各種不同的產業有著廣泛的應用潛力，能有 效的為國家、產業或企業迅速提升創新能力。目前 TRIZ 技法已漸在國 際間受重視，紛紛為工業界採用，例如：Motorola, Siemens, Phillips、美 國克萊斯勒公司、福特公司、通用公司、全錄公司等，也受學術界所引 用，並發展相關軟體例如：IWB 及 TechOptimizer 等，協助工程師應用 TRIZ 開發產品（曾念民，2004；鄭稱德，2002 ; Altshuller, 1999; Souchkov, 2007）。

二、 TRIZ 設計工具

TRIZ 的主要方法與工具共可分為四種：39 矛盾矩陣與 40 創新解題 原則；物質、場分析與 76 項標準解決方法；科學與技術成果數據庫；

ARIZ（Li,&Huang,2009; Pin et al., 2011; Verhaegen et al., 2009; Zhang,&

Shang,2010）。本研究將取其中「39 矛盾矩陣與 40 創新解題原則」形成 一個教學單元活動。以下分別對這其做說明。

39 矛盾矩陣與 40 創新解題原則的基本意義是，創新設計問題包含 至少一個以上的矛盾問題，當其中一個參數被改進，另一個參數可能就 惡化，例如：當一個產品功能變多時，重量就會增加。TRIZ 法追求的是 如何消除矛盾、衝突。Altshuller 針對最具創意的 40,000 專利中，歸納 出 39 個會形成技術矛盾的參數（詳見附錄六），並將這 39 個矛盾特徵 列成一個矛盾矩陣矛盾；矩陣的表現方式為行設定為「欲改善的工程參 數（Improving Engineering Parameters）」，列設定為「欲避免惡化的工

程參數（Worsening Engineering Parameters）」，行列構成一個 39×39 的 矩陣表。為了解決這些矛盾，他整理出40 個創新解題原則（詳見附錄 七）；分別針對每個矛盾、衝突給予建議、原則。使用者只需將欲改善 的工程參數與欲避免惡化的工程參數取交集，可得到一組數字，如下表 2-7 所示，該數字對應到之創新解題原則即可幫助使用者解決問題。

（Fresner et al., 2010;Li,&Huang,2009; Pin etal., 2011; Verhaegen et al., 2009;Zhang,& Shang,2010）。故使用者只需將欲解決之問題作分析，並找 出其相對應之工程參數，使用矛盾矩陣即可快速找出解題方法，其方便 性及快速性為研究者選用其作為課程中TRIZ 工具之主要原因。

表2-1 39 矩陣式意圖 惡化參數

改善參數 1 … 39

1 … ^26,35

18,19

35,3 24,37

2 … ^2.26

35

1,28 15,35

: …

39 ^35,26

24,37 … ^5,12

35,26

三、 TRIZ 的解題步驟

因為 TRIZ 方法能有效的解決工程問題中之矛盾及衝突，並讓不同 利益需求之間達成平衡及妥協，TRIZ 方法很快的普及於全球學術界及工 業界（Fresner et al., 2010;Li,&Huang,2009; Pin et al., 2011; Verhaegen et al., 2009;Zhang,& Shang,2010）。其主要程序如下：

第一步驟：有用功能益處之說明。此步驟之目的在於對該功能之的 認可，同時並說明此功能存在的意義。在此步驟中首重的是在設計過程

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給予心態上的重新規劃，也就是說每個功能皆是一個重新的開始，而不 應被任何無關的假象所局限住。

第二步驟：理想化之追求。我們知道在 TRIZ 中是把任何發明視為 不同理想化程度的表現，故此步驟之主目是在提高在未來的創新過程中 接近完美的程度。同時，我們也將進化模式的理念給帶入，為的是儘可 能求得最理想的設計。

第三步驟：問題之定義。問題之定義主要是作為輔助設計者來找出 較具可行性的考量，因此應特別重視有用功能及不理想狀況的分析。由 於在 TRIZ 的世界裡是沒有所謂的對與錯，因此針對已存在的設計，僅 能找出較好與較差的設計表現，同時藉此也可直接列出所有矛盾衝突的 描述。

第四步驟：設計參數的列出。藉由第三步驟中矛盾衝突的列出，因 此可配合著 39 個設計參數在各自定義上的敘述，藉此來找出所有希望 不變壞之參數及希望改善之參數。

第五步驟：矛盾矩陣的成立。當我們已確實掌握住所有的設計參數 後，就可將希望不變壞參數以列的排列，並以希望改善參數以行的排列，

來找出我們所需的設計原理。

第六步驟：設計原理的取決。一般而言，我們會找到相當多的設計 原理，就在同時可根據矛盾矩陣的定義，來作眾多設計原理的統計並利 用其出現次數的多寡來決定適用的可能性。但此統計的作法並不是唯一 找出適用原理的方法，在該過程中，有時得仰賴創造力的表現以及所有 在 TRIZ 中之觀念與工具來輔助找尋。

第七步驟：創新設計的實現。最後一個步驟就是將所有被找到並被 視為可行的設計原理再次的作整理，一般而言，是從最被認為可行的設 計原理著手，然後依次地將所有設計原理一一實現。

上述七步驟，與前一節探討之問題解決歷程做對照，可看出其有些 許的共通點。本研究嘗試將眾學者對於問題解決歷程之界定，再搭配上 述七步驟對問題解決歷程重新做定義，使其能更適用於本研究。而實驗 組織教學流程也將以此七步驟為架構來進行。

四、 近年來相關研究概況

國內近年來有關TRIZ 設計相關研究，主要集中在專門設計任務的 個案上面，例如應用在汽車內裝產品設計、柔性齒條、傳熱壁、液晶螢 幕、手工具、半導體、綠色設計、動力手工具、塗佈設備等產品設計開 發上面（高天志，2005；陳盈全，2006；廖文進，2005；鄭勝隆，2004）。

另一個研究取向是將TRIZ 將其他設計理論加以結合，發展出新的設計 方法，例如和CMP 問題與決策系統、綠色創新設計、FMEA、可拓法等 結合起來（余亮，2004；吳振民，2006；張祥唐，2003；劉志成，2002）。

從上述可以發現，TRIZ 在科技設計領域中受到越來越多的重視。

在TRIZ 發源地前蘇聯，以 TRIZ 為核心的創新方法學的教育非常普 及，TRIZ 是理工科本科生和研究生的必修課。目前美國、韓國、日本和 北歐及西歐一些國家，不僅在高校開設TRIZ 相關課程，還面向不同年 齡青少年開展相關創新教育（〈看創新教育理論〉，2008）。可見 TRIZ 在 教學上的應用在國際間是具口碑的。但是在國內應用在教學與課程中的 研究，卻還相當少見。

因此本研究將嘗試把TRIZ 應用至教學與課程中；使用 TRIZ 工具中 最常被使用之39 矛盾矩陣與 40 創新解題原則，再輔以網路同步學習環 境，探討其對於學生問題解決的表現之影響，期望能將TRIZ 教學帶入 校園提供教學者一種新的教學工具。