結合 TRIZ 與 QFD 之綠色創新產品開發流程
學生：吳智暐 指導教授：李友錚博士
摘 要
創新設計的工程師必須考量該產品在製程當中，對整個製造過程中產品 的生命週期 (Life Cycle)，從選材、機能、製造、包裝及運輸使用到廢棄的過 程當中，創新環境化設計的工程師提出創新解決問題方法(Theory of Incentive Problem Solving , TRIZ)，創新方法依據價格的提昇、降低原料成本和功能增 強等創新策略。在環境化設計(eco-design)的過程中找出產品主要對環境上的 衝擊並協助創新設計的工程師，建立起環境化創新製程，並且設計出產品的 創新概念，協助創新製程的工程師研發出環境化創新產品、產品的創新改良 及一般工程設計上的問題，藉由 TRIZ 的矛盾表和 39 個工程參數中，找出適 當的創新法則，來解決工程設計上的問題。
為 了 讓 使 用 者 更 容 易 接 受 綠 色 產 品 ， 本 篇 文 章 導 入 品 質 機 能 展 開 ( Quality Functuon Deployment , QFD)的方法，探討「顧客的品質需求、確保 產品的品質案例」與 TRIZ 的 39 工程參數中建立產品創新的方法協助創新設 計工程師，可以幫助創新設計工程師找到合適的創新方法，開發出滿足顧客 有市場價值的產品。
關鍵詞：環境化設計(eco-design)、TRIZ、Life Cycle、QFD
An Innovative Eco-Product Development Process by TRIZ and QFD
Student: Chih-Wei Wu Advisor: Dr. Yu-Cheng Lee
Abstract
Engineers of innovative design have to consider the life cycle of entire process with respect to the manufactured products. They propose TRIZ - a new method based on innovative strategies such as the enhancement of price, the cost reduction of raw materials, and the enforcement of functions - on the process starting from selecting materials, organization, manufacturing, package, shipping facilities to discard method. Key environmental impacts of products are to be found in the procedure of eco-design, which helps the innovative engineers establish their new eco-design. Revolutionary concepts of production will be figured out to endeavor engineers to develop new products of eco-design, innovative methods used on production, and the common issues of engineering design. Through TRIZ’s paradox chart and 39 engineering parameter, proper principles of innovation are to come up to solve problems of engineering design.
To accelerate the acceptance of eco-products among consumers, QFD method is introduced in this article. The theme of discussion will be “Customers’
Requirements on Quality, and the Assurance of Performance on Product Quality”.
TRIZ and 39 engineering parameter are described, by encouraging designers, to establish innovation of manufacturing. Suitable methods will be consequently invented to leverage products with market value as well as customers’ satisfaction.
Keywords： Eco-design、TRIZ、LC、QFD
誌 謝
研究所一年來，承蒙指導教授李友錚老師耐心、細心的指導，本論文至 此始臻完成。在碩士班的期間無論在課業上所遇到的問題，李老師君均能提 供學生正確和合適的研究方向，得學生獲益匪淺，其謙沖且嚴謹的待人處事 與治學態度以及豐富且紮實的學識，皆令學生萬分敬佩，亦是學生學習的典 範。能在恩師的帶領下學習與成長是學生莫大的榮幸。
本篇論文的完成，感謝李友錚博士、許良僑博士以及葉日豐博士等口試 委員於百忙之中撥空指導，提供諸多寶貴意見，使得本論文得以更加完善，
在此一併致謝。就讀研究所期間，亦感恩學長及同窗好友的關心。
在撰寫論文期間，感恩工研院環安中心副主任余榮彬的關心，辦公室同 仁劉鑫、郭今玄、劉亭君等同仁在本人在工作業務上給於很多的幫忙，在撰 寫論文遇到瓶頸的時候姜吉生學長、鄒源淦學長、林立弘學長、連秋月、楊 蒔菁給予解惑，提供很多的想法使得思考更寛廣，使論文得以如期的完成並 讓我在未來的生涯規劃有所啟發，朝理想邁進，獲益匪淺。
吳智暐 謹識於中華科管所 中華民國 94 年 12 月 28 日
目 錄
摘 要... i
Abstract ... ii
誌 謝... iii
目 錄... iv
圖目錄... vi
表目錄... vii
第一章 緒論... 1
1.1 前言 ... 1
1.2 文獻探討 ... 1
1.3 研究目的 ... 3
1.4 本文架構 ... 4
第二章 以 TRIZ 協助發展綠色創新設計... 5
2.1TRIZ 概述 ... 5
2.1.1 TRIZ 的理論架構 ... 6
2.1.2 ARIZ 創意解決問題方法... 6
2.239 項工程特性參數(39ENGINEERING PARAMETER)與矛盾矩陣... 7
2.2.1 矛盾矩陣表與創新設計法則... 9
2.2.2 矛盾矩陣表... 10
2.340 項發明原則(40INVENTIVE PRINCIPLES) ... 13
2.4 考量環境化效率之綠色創新設計 ... 17
2.5 工程特性對應創新設計方法法則 ... 20
2.6 案例分析 – 環保輪胎 ... 22
2.6.1 利用環境效率結合創新方法於輪胎... 23
2.6.2 結論... 24
2.7 案例分析 –家用冷氣機... 24
2.7.1 利用環境效率結合創新方法於家用冷氣機... 25
2.7.2 結論... 25
第三章 以 QFD 協助發展創新產品開發過程... 27
3.1QFD(QUALITY FUUNCTION DEPLOYMENT,QFD)簡介 ... 27
3.1.1 品質機能展開概論... 27
3.1.2 品質機能展開定義... 27
3.1.3 品質屋介紹... 29
3.2 結合 QFD 和 TRIZ 於綠色產品創新設計... 32
3.3 創新產品開發過程假設與理論 ... 36
3.3.1 使用 HOQ 分析顧客需求的假設與理論：以自動洗衣機為例 .. 36
3.3.2 有關功能及機制的等級構造做分析假設... 39
3.3.3 功能與品質特性之間的關係的假設與理論... 40
3.4 創新產品開發過程(INNOVATIVE PRODUCT DEVELOPMENT PROCESS,IPDP) ... 41
3.4.1 明確說明結構需求的技術創新... 41
3.5 創新技術的引導 ... 42
3.6IPDP 系統... 43
3.7IPDP 系統推演步驟... 43
3.8 案例分析 ... 46
3.8.1 IPDP 應用在全自動洗衣機 ... 46
3.8.2 案例研究評估... 49
第四章 以 TRIZ 與 QFD 協助發展綠色創新產品開發流程... 51
4.1 環境化設計與利害關係人之間的影響 ... 51
4.2 環境化設計流程與利害關係人之間的影響 ... 51
4.3 環境化設計流程案例分析 ... 52
4.3.1 分析利害關係人的需求的公式(HOQ) ... 52
4.3.1 環境參數與機制兩者之間的公式... 57
4.3.2 環境化創新設計流程... 57
4.3.3 結論... 58
第五章 結論... 59
5.1 綜合結論 ... 59
5.2 研究建議 ... 60
圖目錄
圖 2.1 TRIZ 系統架構... 5
圖 2.2 TRIZ 發明流程... 6
圖 2.3 技術性矛盾圖示... 10
圖 2.4 技術性矛盾圖示... 11
圖 2.5 改善創新設計產生技術衝突工具的流程圖... 12
圖 2.6 發展雙層摩擦消耗輪胎狀況... 24
圖 3.1 品質機能展開流程圖... 29
圖 3.2 品質屋... 29
圖 3.3 顧客品質需求之細部化... 30
圖 3.4 品質要素分析之細部化... 31
圖 3.5 企劃品質矩陣之細部化... 31
圖 3.6 設計品質矩陣... 32
圖 3.7 綠色品質機能展開... 33
圖 3.8 QFDE 應用於環境化創新設計作業程序 ... 35
圖 3.9 適用於綠色設計的 TRIZ 創新法則的流程... 36
圖 3.10 自動洗衣機矩陣圖... 38
圖 3.11 自動洗衣機矩陣圖... 42
圖 3.12 IPDP 流程圖 ... 45
圖 3.13 洗衣機滾筒矩陣... 49
圖 4.1 利害關係人利用 QFD 轉換成環境參數... 55
圖 4.2 機制與環境參數之間的關係矩陣... 56
表目錄
表 2.1 矛盾矩陣表和對應之發明法則... 12
表 2.2 TRIZ 工程參數結合環境效率關係表... 19
表 2.3 單一工程特性對應之創新方法... 20
表 2.4 創新方法改良輪胎之對應表... 23
表 2.5 環境效率結合創新方法研發綠色產品之對應表... 25
第一章 緒論
1.1 前言
隨著科技與工業的進步發展，工程師在解決工程問題時，經常會碰到顧 客需求上的矛盾問題；在改善系統中的某一工程特性後，卻造成另一系統的 某一工程特性惡化。所以工程師嘗試改善產品的品質或研發新產品的開發專 案，假使可以知道顧客的需求，則可以改善及開發市場上所需求的產品，而 不是浪費資源開發出不受歡迎的產品。藉由 TRIZ 方法，工程師在解決工程 上的矛盾問題時，歸納出矛盾表中顧客對產品的需求，並且找出相關創新法 則進行改善，藉由解決產品上的問題進行改善創新，使得產品可以減少許多 錯誤研發，工程師並可以在更短的時間內發明出更好的發明物。總而言之，
創新設計者在設計過程中往往會受到知識領域上的設計瓶頸，而 TRIZ 是一 套協助工程師在概念性設計上解決問題的有效方法。
為了減少公司的成本我們利用品質機能展開(QFD)來了解顧客對產品的 喜好、產品的品質特性和零件的機能特性，並且結合環境上的因素與 TRIZ 的 39 個工程參數，找出研發的產品的改善方向，再利用 40 個創新法則來解 決研發上所產生的問題。對於產業界在生產產品時可產生以下的長期效益：
加強員工在生產產品中對於創新設計上的開發技能、縮短產品製作的生命週 期、減少成本資源等開銷以及提昇該產品的品質可靠度。
1.2 文獻探討
生命週期評估(Life Cycle Assessment)係基於對環境保護的重視及認知產 品在產品製程與消費時可能造成的衝擊，並藉由原料的取得、生產製程、組 合包裝、使用運輸到最後的回收利用等階段來進行評估【27】。
EEE(Electrical and Electronic Equipment)電子設備隨著科技的演進，以相 當驚人的速度持續增加中，製造商以環境化設計(Eco-design)配合歐盟所提出 的 WEEE(Waste of Electrical Equipment) 、 RoHS(Reduction of Hazardous Substances in EEEs)和 EuP(Energy using Produsts)，這些法令明文規定產品的 製造商需採取生命週期的思考模式將環境化設計(Eco-design)融入產品設計 開發之中【23】。
Cristopher Freman 於 1983 年指出四個階段的設計活動【8】： 1. 實驗性設計：測試模型或生產製程的事先規劃實驗。
2. 例行的設計工程：運用於現有的技術製程上面。
3. 流行式的設計：運用於建築、服裝及家具等設計。
4. 設計管理：設計或指引有關創新設計、製造的相關活動。
Altshuller【25】提出 TRIZ(Theory of Inventive Solving)方法，經由專利分 析四十萬件以上的案例，整理出一系列創新方法，其意義為發明創新解決製 程上的問題，在 TRIZ 中將為一系統化之設計流程及製程問題的解決方法，
針對這些的問題點加以分析，並找出矛盾(contradiction)【4】。矛盾在設計工 程問題中，雖然是一種障礙，但可以藉由 TRIZ 矛盾矩陣(contradiction matrix) 找尋出最可行的創新法則來解決問題。在 1999 年 Kosse【26】提出使用矛盾 矩陣表時遇到空矩陣的限制時，可以更改矩陣中的參數與法則或加入新的參
數與法則，進行產品改良進而研發出新產品。
品質機能展開(Quality Function Deployment, QFD)【2】是將顧客需求轉 換成產品品質特性以及轉換成產品之零件機能，再經由設計分析後找出產品 最需要修改之處的方法。
在 1992 年地球高峰會中提出 WBCSD「生態效益」的工作小組成員，獲 得各國一致同意的生態效益工作定義如下:「生態效益的達成，須在提供價格 具有競爭力的商品和服務，以滿足人們需求、提高生活品質的同時，在商品 和服務的整個生命週期內將其對環境的衝擊及天然資源的耗用，逐漸減少到 地球能負荷的程度。」【12】
郭 財 吉 教 授 【 3 】 表 示 綠 色 品 質 機 能 展 開 (Green Quality Function Deployment, GQFD)指的是產品在生態效應下為了減少對地球所造成的負 荷，製程人員將品質機能展開與綠色設計之理論與觀念結合，並以生命周期 設計上的的生產、製造、使用、廢棄到再利用等各階段，分別轉換成工程參 數，在滿足消費者的需求之後進行更進一步的設計，以提高市場的競爭力。
Terninko【16】在 1997 年提出 TRIZ 創新方法是針對概念設計的過程中 結合品質機能展開、田口方法與設計方法做搭配的使用，這樣的的搭配可以 設計出較好的產品。
在 TRIZ 的創新方法中，四十個創新法則是解決系統中矛盾問題的方法，
可幫助設計工程師找出系統中的矛盾特性，再利用矛盾表(Contradiction Table) 找到問題的解決方法【22】。Domb E.【13】表示設計工程師利用 TRIZ 的創 新設計，分析環境效率的要素與 TRIZ 的 39 個工程特性參數間的關聯，設計 工程師在研發創新產品的設計可以在矛盾矩陣上找到較適合的參數作為解決 問題的創新條件。
Altshuller 認為在設計產品的時候，可利用 39 個工程參數與 40 項發明原 則來提供解決方法，在解決技術衝突方面，一般是採取單一特性法則來解決 製程上矛盾矩陣的問題，統計數量較高的改善創新法則，代表該改善法則解 決問題的機率會越高【17】。
Terninko【24】和 Royzen【21】利用 QFD 和 TRIZ 將研發產品更理想化。
TRIZ 可以使得產品有更進一步的創新規劃，以技術上的問題作為核心。QFD 是將顧客的聲音轉換成客觀的設計，以協助開發新產品。將 TRIZ 和 QFD 整 合起來可以提升產品規劃上的品質，同時可以解決顧客對產品的問題及找出 創新產品的設計方法【錯誤! 找不到參照來源。】。
1.3 研究目的
產品環境化主要是為了節約自然資源，減少廢棄物的產生，促進物質回 收後再利用，減少環境上的負荷以建立資源永續利用的產品，所以產品環境 化不僅在於如何回收既有的廢棄物，重要的是如何使設計師在設計研發產品 的時候，必須考慮到未來產品對於環境上可能會帶來的衝擊，進而從減少環 境衝擊的角度去設計研發產品，減少對生態環境的影響。所以在生命週期評 估( Life-Cycle Assessment, LCA)中，我們要考慮到設計產品中的選材、設計、
製造、包裝、運輸甚至於使用到最後的廢棄處理，皆要考慮到資源的浪費使 用、環境污染的預防及整體生態上的平衡等問題。在文章中我們藉由綠色設 計中的「3R 守則」可以作為研發產品上整體性的考量，3R 守則分別為減量 (Reduce)、再使用(Reuse)與回收再利用(Recycle)。當工程師在改良產品品質 或開發新產品時，工程師首先必須了解顧客的需求，其次則是有效的提昇開 發產品的品質，而不是盲目的對產品進行創新改良，而品質機能的展開主要 是以顧客導向為主，將市場需求轉換成工程參數的一種方法。本文則針對 TRIZ 的創新方法和環境化設計的概念，以產品創新設計的研究方法如 39 工
程參數找出研發上產品作為改善的方向、40 個創新法則解決研發上所遇到的 矛盾和 QFD 的方法，建立出一個完整且完善的設計更進而有效的解決方案。
根據上述說明可以了解，為了達到產品的永續發展目標，必須為綠色設 計及創新設計建立出完善的設計流程，利用品質機能展開將顧客的需求結 合，一方面可以提昇產業在研發產品的同時增加產業界之間的競爭力，一方 面可以降低產品對環境的衝擊。
1.4 本文架構
本文主要分為五個章節，依序說明如下：
第一章「緒論」主要說明本文之研究動機與目的說明，並對 TRIZ 及 QFD 等相關領域的研究做一個回顧，同時對本論文的架構做一個簡單的介紹。
第二章「以 TRIZ 協助發展綠色創新設計」介紹 TRIZ 創新設計方法的理 論背景，並對於 TRIZ 創新設計方法中矛盾矩陣及三十九參數跟四十個創新 法則進行探討並一一的詳細說明，針對考量環境效率之綠色創新設計，推演 案例證驗 TRIZ 創新方法的可行性。
第三章「以 QFD 協助發展創新產品開發過程」介紹品質機能展開的應用 說明、品質屋的應用及創新產品的開發過程，並以案例說明。
第四章「以 TRIZ 和 QFD 協助發展綠色創新產品開發流程」個案探討分 析，以 QFD 和 TRIZ 的方法，探討出綠色創新產品。
第五章對於文章中所提出與建議之方法做一個歸納，並提出未來的研究 方向和建議，以作為後續相關研究者之參考。
第二章 以 TRIZ 協助發展綠色創新設計
2.1 TRIZ 概述
TRIZ 原為俄文，翻譯成英文為「Theory of Inventive Problem Sloving」， 其意思為產品在製程中的創新解決之理論，創新問題的解決方法是在西元 1940 年由前蘇聯發明家 Genrish Altshuller 探討出四十萬個專利，並分析研究 出創新問題的解決辦法，此製程創新方法的理論說明著：「在專利和生產的製 程中存在著發明原則，將這些創新發明的技術加以彙整後，可以衍生出具有 系統性的創新研發過程或解決創新發明所遇到的矛盾問題，促使發明者在製 程當中可以提高發明的創新能力。」Genrish Altshuller 在四十萬件專利中經 過分析、統計與歸類，並理出一套 TRIZ 系統架構如圖 2.1。
圖 2.1 TRIZ 系統架構 資料來源：【19】
Ideal Final Result Rules of Evolution
Scientific
Effects Substance Field
Resources
Substance-Field
Analysis Modeling Contradictions
40Inventive Principles TRIZ
ARIZ
Contradiction Matrix
2.1.1 TRIZ 的理論架構
在傳統的發明設計流程中，假設直接由某個領域在特定的矛盾問題中尋 找出需要的解決的問題，這樣的思考是複雜困難的，並且無法尋找出所需要 的解答，TRIZ 研究學者在專利中發現，產品的製程當中有一小部份的創新原 則，在創新發明的過程中會被用到，為了使用有系統的創新發明的研究步驟 裏可尋找到這些法則，首先將特定的問題從 Specific Problem 轉變成 General Problem，接著從 General Problem 轉變成 Specific Problem，在這些的 TRIZ 的創新解決問題中必須在轉回原本的來解決最初之問題，這樣的發明流程就 比較為容易，如圖 2.2。
圖 2.2 TRIZ 發明流程 資料來源：【20】
Genrish Altshuller 分析專利時發現，很多的研發設計中的內容是不相同 的，但是所用的技巧是一致性，如果我們運用研發人員解決問題的技巧，則 可以加速發明的產生。
2.1.2 ARIZ 創意解決問題方法
在圖 2.1 中，ARIZ 是 The Algorithm for Inventive Problem Solving 的縮寫，
因為 Genrish Altshuller 為了使創新產品設計工程師在四十萬個專利中找到解
Abstract level
TRIZ General Problem
TRIZ problem solving tools
TRIZ
General Solution
Specific Problem：
complex product (several components)
Function Analysis Ideal Final Result and Trimming
Trial and error Specific Solution：
simple product (few components)
Design Team
Problem domain
決創新設計的過程，在製程當中所遇到的矛盾衝突可以被解決在製程當中，
此方法最主要是利用在產品在製程上看起來並沒有明顯的矛盾衝突的存在，
故 ARIZ 成為 TRIZ 創新方法的核心，ARIZ 的分析程序，包含四個主要分析 產品的步驟：
步驟一：
ARIZ 中分析出較有問題的系統，並進行創新解決矛盾的問卷調查及 專家問卷等方法。
步驟二：
從系統中設計工程師可以得知，矛盾問題在 ARIZ 的系統中，可以 查詢出是否可利用案例中尋找出相似的解決問題並加以利用。
步驟三：
同時可利用 Altshuller 所提出的矛盾矩陣理論和四十個創新原則來 作為解決問題的方法。
步驟四：
解決製程產品中的問題並加以克服。
在這四個分析產品的步驟中，可以了解 ARIZ 的發明中，可以將產品的 矛盾障礙進行分析及探討並研發出解決問題的矛盾所在，更進一步可以將把 發生問題的地方加以解決。
2.2 39 項工程特性參數(39 Engineering Parameter)與矛盾矩陣
在 TRIZ 的系統中 Contradictions 則表示「需求衝擊」也就是所謂的「矛 盾」，Altshuller 學者認為解決衝突問題則是在 400,000 件的專利分析研究中，
發現到 39 個工程特性參數，在這些參數上可以用來解決許多不同領域的創新 問題，這些的衝突及矛盾一再的出現，也一再的被解決。39 工程參數，列之 如下【13】：
1. 移動件重量（Weight of moving object）：重力在作用當中的移動物體 並自行改變位置或受到外力的結果。
2. 固定件重量（Weight of non-moving object）：不受重力作用中的移動 物體自行改變位置或受到外力的結果。
3. 移動件長度（Lenght of moving object）：Length 是指出物體的一維量 測量，如長、寬、高等。
4. 固定見長度（Lenght of non-moving object）
5. 移動件面積（Area of moving object）：Area 是指出物體的二維量測 量。
6. 固定件面積（Area of non-moving object）
7. 移動件體積（Volume of moving object）：Volume 是指出物體的三維 量測量。
8. 固定件體積（Volume of non-moving object）
9. 速度（Speed）：完成製程過程中的速率。
10. 力量（Force）：使產品的產生互動及影響。
11. 張力、壓力（Tension, Pressure）：作用在產品上的壓力和單位面積所 受的力。
12. 形狀（Shape）：物體或系統的外觀及輪廓。
13. 物體穩定性（Stability of object）：整個產品及系統抵抗相關的物件，
產生相關的外在因素的影響而維持不變的能力。
14. 強度（Strength）：物體抵抗外力，不受到外力的影響。
15. 移動物件耐久性（Durability of moving object）：物品在失效前的服 務壽命。
16. 固定物件耐久性（Durability of non-moving object）
17. 溫度（Temperature）：系統在各項熱力的特性。
18. 亮度（Brightness）：各項照明亮（強）度、照明品質及光的特性。
19. 移動件消耗能量（Energy spent by moving object）：移動產品的作動 時期所需要消耗的能量。
20. 固定件消耗能量（Energy spent by non-moving object）：不作動時期 所需要消耗的能量。
21. 功率（Poewr）：產品所需使用的功率，功與時間。
22. 能源浪費（Waste of energy）：在產品上並無貢獻的消耗能源。
23. 物質浪費（Waste of substance）：在產品上並無貢獻的消耗物質。
24. 資訊遺漏（Loss of information）：資料或系統輸入向的遺漏。
25. 時間浪費（Waste of time）：完成操作所需的時間外，額外增加的的 時間。
26. 物料數量（Amount of substance）：產品的所需的物料數量，及物力 的總數。
27. 可靠度（Reliability）：製程中能夠正常執行適當其功能的能力。
28. 量側精確度（Accuracy of measurement）：製程中的量測值與真值間 較為接近的程度。
29. 製造精確度（Accuracy of manufacturing）：產品製程與設計規畫一致 的程度。
30. 物體上有害因素（Harmful factors acting on object）：造成製程中系統 效率或品質的降低。
31. 有害的副作用（Harmful side effects）：造成製程中系統效率或品質 的降低。
32. 製造性（Manufacturability）
33. 使用方便性（Convenience of use）：操作使用上的容易程度。
34. 可修理性（Repairability）：製程中系統故障，可以容易修復機能。
35. 適合性（Adaptability）
36. 裝置複雜性（Complexity of device）
37. 控制複雜性（Complexity of control）： 用於量測和系統監控系統的 數量和相異性。
38. 自動化程度（Leverl of automation）：製造過程中，無人為影響的程 度。
39. 生產力（Productivity）
2.2.1 矛盾矩陣表與創新設計法則
設計工程師在研發創新產品當中遇到矛盾及衝突的問題，設計工程師面 對所遇到的矛盾衝突，經常是手足無措，然而因為研發中產生矛盾衝突等問 題時，卻是創新設計發明的開始。人們在日常生活中存在著不同矛盾衝突當 中如邏輯、機率、統計等數不盡的矛盾型式，研發人員不斷的積極解決矛盾 衝突，並且對矛盾衝突的起源和本質有更深的認識，因此研發人員發展出解 決不同矛盾形式的方法，並發展出解決矛盾的創新發明。
2.2.2 矛盾矩陣表
矩陣表中的矛盾(contradictions)除了指設計工程問題上遇到一些創新設 計上的阻礙，但有時也會有進一步突破性的創新發明，因此 TRIZ 在突破性 的創新製程的發展下，在系統中我們可以發現到一些衝突矛盾的問題，並產 生技術性及物理性的矛盾。技術性矛盾在產業上運用在各種固有的技術並且 進行產品的製程與設計，時常產生製程創新設計當中進行改善，在另一方面 的製造設計則會變差，在 TRIZ 創新設計的方法當中則是稱之為技術性矛盾 (Technical Contradiction)；並藉由〝消除〞的方法，可以查詢到矛盾衝突的改 善方法，如圖 2.3 表示之。假設系統中有三個元素如 A、B、 C，A 對 B 產 生出好的回應(實線)，A 對 C 產生壞的回應(虛線)。在這種狀況通常被稱之為
〝取捨(trade-offs)〞的方法來將這兩方面的各個需求尋找出一些最佳的改善方 法。
圖 2.3 技術性矛盾圖示 資料來源：【11】
另一種矛盾方法稱之為物理矛盾(Physical Hontadictions)，此矛盾是指出 系統向上發展的時候，同時在另一系統，則是往反方向發展，當我們被要求 在同一時間裡，同時滿足所需求的矛盾時，是不太有可能的，如圖 2.4 表示 之，在系統中某一個矛盾衝突的物理參數為 A，不管如何得改變物理參數 A，
則會產生好的效應(實線)和壞的效應(虛線)。
B A
C
圖 2.4 技術性矛盾圖示 資料來源：【11】
G. Altshuller 在 TRIZ 創新設計系統當中，可以分析歸納出時常出現的技 術矛盾特徵共有三十九個對應解決問題的法則，並整理出一個矩陣表，該矩 陣中分別在縱軸、橫向各配置 39 工程參數(39 Engineering Parameter)，縱向 的是「欲改善的工程參數(Improving Engineering Parameter)」，橫向是「欲避 免惡化的參數(Worsening Engineering Parameter)」，這些工程參數 39X39 共形 成 1521 的工程參數。在使用矛盾表時，先從矩陣中之縱軸找出〝欲改善的工 程參數〞，再尋找出橫軸〝欲避免惡化的參數〞，並且利用對應的方式，尋找 出所對應出的工程參數，這個參數在矛盾表中可以提供解決矛盾的方法，故 矛盾矩陣表可以提供一個快速簡單尋找解決技術性的矛盾法則，如表 2.1。
TRIZ 創新設計方法是用來解決製程當中的矛盾衝突問題方法，並針對在 製程當中所發生矛盾的問題，加以分析和找出矩陣矛盾中的需求。將矩陣中 的需求，在 39 個工程參數當中更進一步採取不同的解決方法。有此可證明 Altshuller 學者將具有創意的 40 萬筆個案中，發現到 39 個工程參數來作為製 程中創新設計上的改善和惡化因素，並且歸納出解決矛盾衝突的 40 項發明原 則，Altshuller 學者將 39 個工程參數作成創新改善及惡化的衝突矩陣表 (Contradiction Matrix)，在 2001 年有學者將這些將解決創新設計上的矛盾以 累計改善參數的創新設計法則如圖 2.5 現愈多則代表創新設計上的解決問題 的機率愈高。
A
表 2.1 矛盾矩陣表和對應之發明法則
…
能源浪費 物質浪費 資訊喪失 時間浪費
….
欲避免惡化的參數
欲改善的工程參數 22 23 24 25
…
-
22 能源浪費 - 35,27
2,37 19,10 10,18 32,7 23 物質浪費 35,27
2,31 - - 15,18 35,10 24 資訊喪失 19,10 - - 24,26 28,32
25 時間浪費 10,5
18,32
35,18 10,39
24,26 28,32 -
…
- 資料來源：【19】
圖 2.5 改善創新設計產生技術衝突工具的流程圖 資料來源：【3】
在設計製程當中遇到矛盾問題
採用單一特性法則進行改善
利用創新設計的衝突矛盾作為 改善的評估
採用單一特性法則進行改善
選擇出解決創新設 計上的矛盾問題
選擇出解決創新設計的方法
在製程創新設計的分析情況下，我們可以從材料的選材、製作到包裝過 程中，發現製造過程當中時常出現的矛盾衝突。更進一步得知製造創新過程 當中可以查出相關的資料，我們可以依據顧客需求來做改善部分，並且在製 程上作分析探討，在層級上對於環境效率可以做為創新設計上的指標。尋找 出創新製程在環境上的相關效率與工程特性中的產品和環境效率上所發生的 矛盾衝突等相關係數的問題。設計工程師利用矛盾矩陣尋找出許多的創新的 發明法則。並且評斷創新方法解決製程上的問題並做為創新設計上的方針，
並且在解決矛盾衝突上的問題，可以在創新設計上有更進一步的發展。
2.3 40 項發明原則(40Inventive Principles)
Altshuller 學者在 TRIZ 創新方法中，矛盾表(Contradiction Table)和四十個 創新法則(40Inventive Principles)可以作為工程師在製程產品當中歸納在矛盾 表中進行改善並進一步解決矛盾衝突的原則，列之如下【1】。
1. 分割（ Segmentation）：
(1) 將產品分割成獨立的零件。
(2) 做成組合式的產品。
(3) 增加產品被分割的程度。
2. 抽離（Extraction）：
(1) 製程中將妨礙性的零件從中取出。
(2) 僅取出製程中的零件。
3. 局部特質（Local Quality）：
(1) 將相同的成分組成的結構轉變成不同成分所組成的結構。
(2) 以不同的零件物體來執行不同的功能。
(3) 將零件放置最適合操作的條件下。
4. 不對稱（Asymmetry）：
以不對稱的形狀來取代對稱的形狀。
5. 整合（Integrating）：
(1) 同質或產生連續作業的物體在空間上加以結合。
(2) 同質或產生連續作業在時間上加以結合。
6. 多功能（Universality）：
具備許多功能的物體，可以滿足其他物體的需求。
7. 套疊（Nesting）：
(1) 物體可以放入於其他物體裡。
(2) 一個物體可以穿過另一個物體的洞口。
8. 平衡力（Counterweight）：
連接另一個具有舉升能力的物體，並相互抵消另一個物體的重量。
9. 先前的反作用力（Prior Counteraction）：
事先給於反張力並抵銷該物體上過度與不必要的應力。
10. 預先動作（Prior Action）：
(1) 事先完成或預先完成的動作。
(2) 在製成的行動前，預先放置該使用的物體，在製程時就不會浪 費時間在等待準備物品的上面。
11. 預先補救（Cushion in Advance）：
補償較低的可靠性物體，並事先採取該物體的對策。
12. 等位能（Equipotentiality）：
改變工作的情況，必將物體降低或舉高 (如：沖床、洗床)。
13. 相反（Inversion）：
(1) 執行相反的動作，以取代制式的動作(如：冷卻代替加熱)。
(2) 物件的上下顛倒。
14. 增加曲率（Spheroidality）：
(1) 以曲線取代線性零件或平面，以球面取代立方體。
(2) 使用滾筒及螺旋。
(3) 以旋轉運動取代線性運動，利用離心力。
15. 動態（Dynamicity）：
(1) 使物體的特性或外界環境能在作業的各階段為了達到最適當的 性能而自動的調整。
(2) 使無法移動的物體可以移動。
16. 局部或過度的動作（Partial,overdone,orexcessive action）
17. 改變維度面向（Moving to a new dimension）： (1) 移除線性運動的物體到二維或三維的移動。
(2) 以多層的結合來代替單層的組合。
18. 力學振動（Mechanical vibration）： (1) 物體的震動。
(2) 利用產品的震動，增加振動的頻率，甚至可以達到超音速的情 況。
(3) 以壓力振動取代機械振動。
(4) 利用共振頻率。
(5) 運用電磁場和超音波振動的連結。
19. 週期作用（Periodic action）：
(1) 產品已週期性的動作，取代連續性的工作。
(2) 如果物體以週期性運轉的情況下，可以改變它的頻率。
20. 連續作用（Useful Action）：
(1) 物體在運作中不間斷的完成一個動作。
(2) 移除閒置及中間的動作。
(3) 以來回重複的動作取代巡迴動作。
21. 急速通過（Rushing Through）：
再高速的運轉下完成有害及危險的作業。
22. 轉害處為益處（Convert Harm into Benefit）： (1) 利用環境上有害效應，得到較正面的效應。
(2) 將有害的因素，來移除原有的有害因素。
(3) 增加有害動作的量，直到有害的因素被終止。
23. 回饋（Feedback）： (1) 導入回饋。
(2) 如果在回饋中已存在時，將他反轉。
24. 中介者（Mediator）：
(1) 在製程中利用中間物體來完成動作。
(2) 暫時將物體方便的移除物體之間的連接。
25. 自助（Self-Service）：
(1) 物體本身完成自己的修護作業及補充。
(2) 使物體本身對於材料和能源的沒有破費。
26. 複製（Copying）：
(1) 用簡單、便宜的複製品，來取代複雜昂貴易脆的物體來使用操 作。
(2) 紅外線及紫外線可以作為複製取代可見光的複製。
(3) 利用光學複製品或可見光的影像作為取代之物體或系統的操 作。
27. 用後即棄式（An inexpensive short-life object instead of an expensive durable one）：
以累積便宜的物體取代較為昂貴的物體。
28. 更換機械系統（Replacement of a mechanical system）： (1) 以視覺、聽覺和嗅覺等知覺系統取代機械系統。
(2) 以電場、磁場或電磁場來相互影響物體。
(3) 利用較強的磁性粒子的場合。
29. 使用器動或水力的結構（Use a Pneumatic or Hydraulic Construction）： 以氣體或液體取代物體的固體零件。這些物體中的零件利用空氣或水 的膨脹。
30. 彈式膜或薄膜（Flexible Film or Thin Membranes）： (1) 利用彈性膜和薄膜來取代原來的構造。
(2) 以薄膜將物體與外界環境做隔離。
31. 多孔材料（Use of Porous Material）：
(1) 假使物體本身有許多的孔，可以預先填充某種添加填塞物。
(2) 使物體多孔化或使用附加多孔原件的物體。
32. 改變色彩（Changing the Color）： (1) 改變物體或週邊的事物顏色。
(2) 改變物體或週邊的事物透明程度。
(3) 利用顏色添加劑來觀察步一發現的物體或過程。
(4) 物體使用顏色添加劑，可以再利用發光追蹤元素。
33. 同質化（Homogeneity）：
物體間的相互作用來自於相同的材料，或物體之間有相同的材質。
34. 拋棄與再生零件（Rejecting and Regenerating Parts）： (1) 將以完成或無用的物體時，把他們分解或收利用。
(2) 直接復原已耗盡的零件或物品。
35. 物理及化學狀態的變換（Transformation of physical and chemical states of an object）：
改變物質的各種狀態、密度、濃度、彈性和溫度等物質變化。
36. 相變化（Phase transistion）：
產品的相在轉變過程中，實現一個有效的變化。
37. 熱膨脹（Thermal expansion）： (1) 利用熱能使得材料熱脹收縮。
(2) 使用不同受熱的材料。
38. 強氧化劑（Strong oxidizers）：
(1) 以濃空氣來取代正常空氣。
(2) 以氧氣來取代濃空氣。
(3) 在空氣及氧氣中進行〝氧〞的離子化。
39. 惰性環境（Inert environment）： (1) 以惰性環境取代正常環境。
(2) 於真空中完成過程(預防生鐵的氧化)。
40. 合成材料（Composite materials）： 以合成材料取代相同材質的物料。
2.4 考量環境化效率之綠色創新設計
環境化效率(eco-efficiency)是一種經營管理的方法，鼓勵企業提高經濟效 益、使得製程出來的產品更有競爭力及創新加值，同時也負起對環境盡一份 的力。一九九三年十一月在比利時安特惠普 (Antwerp)召開會議，參與 WBCSD「環境化效益」工作小組的成員，一致同意環境化效益的工作定義如 下: 「環境化效益的達成，必須在提供具有競爭力的商品和服務，來滿足顧 客的需求、在提高生活品質的同時，產品在整個生命週期內，對環境的衝擊 及天然資源耗用的情形，逐漸減少到地球能所負荷的程度。」
世界企業永續發展委員會(WBCSD)依據上述定義，在企業開發產品，改 變製程和採取保護的環境相關行動，並提出認定環境化效益的七點要素【12】：
1. 減少商品和服務的原料密集度。(Reduce the material intensity of its goods and services)
2. 減少商品和服務的能源密集度。(Reduce the energy intensity of its goods and services)
3. 減少有毒物的擴散。(Reduce the dispersion of any toxic materials) 4. 提高原料的可回收率。(Enhance the recyclability of its materials)
5. 始可更新的資源達到最極限的永續使用。(Maximize the sustainable use of renewable resources)
6. 延長產品的耐久性。(Extend the durability of its products)
7. 加強產品和服務的服務性。(Increase the service intensity of its goods and services)
當每個環境要素的改善程度越大，或是更多的要素獲得改善，就能夠產 生具有較高的環境化效率之產品或服務。
表 2.2 是利用品質機能展開標(QFD 元素)、環境效率要素與 39 工程參數 的表格來作為綠色創新設計的方法工具，首先分析每一個環境效率要素與 TRIZ 創新方法的 39 工程參數間兩者的關聯。譬如要減少某一產品的「提高 原料的可回收性」，我們可以改變該產品的原料品質、技術性的改良和發展出 新的回收再生系統，並達到考量全面品質性的要求，在製程上以零污染及減 少製造過程的資源耗損，將相關的性質對應到相近的 TRIZ 的 39 工程參數當 中。
首先，分析每一個環境化要素與 TRIZ 的 39 個工程特性參數間的關聯。
例如要減少某一產品的〝原料密集度〞，可以從改進產品的重量、尺寸、形狀 或原力的使用數量著手，在將這些性質對應到相近的 TRIZ 的工程特性參數。
如此，便可以將環境效率的問題轉化為 TRIZ 的問題。為了方便工程師使用 39 工程參數，如表 2.2 將 39 工程參數分成六個群組幾何、物理、資源、能力、
害處及操控，並列出所有環境效率要素與 39 工程特性參數間的關係，橫軸(環 境效率)分別表示環境效率的七個要素，A 表示減少商品和服務的原料密集 度、B 表示.減少商品和服務的能源密集度、C 表示減少有毒物的擴散、D 表 示提高原料的可回收率、E 表示始可更新的資源達到最極限的永續使用、F 表示延長產品的耐久性、G 表示加強產品和服務的服務性；縱軸(_工程特性) 分別表示 TRIZ 的 39 個工程參數，圖表中有做記號◎為某一環境效率要素和 某工程特性是有相關的，圖表中空白部分表示環境效率跟工程特性表示無關。
表 2.2 TRIZ 工程參數結合環境效率關係表
環境效率要素 QFD 元素
工程參數 A B C D E F G
3 移動件長度 ◎ ◎
4 固定見長度 ◎
5 移動件面積 ◎ ◎
6 固定件面積 ◎
7 移動件體積 ◎ ◎
8 固定件體積 ◎
幾 何
12 形狀 ◎
1 移動件重量 ◎ ◎
2 固定件重量 ◎
9 速度 ◎ ◎
10 力量 ◎
11 張力、壓力 ◎
17 溫度 ◎
18 亮度 ◎
物 理
21 動力污染 ◎
19 移動件消耗能量 ◎
20 固定件消耗能量 ◎
22 能源浪費 ◎
23 物質浪費 ◎ ◎
24 資訊喪失 ◎
25 時間浪費 ◎
資 源
26 物料數量 ◎ ◎
13 物體穩定性 ◎ ◎
14 強度 ◎ ◎ ◎
15 移動物件耐久性 ◎
16 固定物件耐久性 ◎
27 可靠度 ◎ ◎
32 製造性 ◎ ◎ ◎
34 可修理性 ◎ ◎
35 適合性 ◎
能 力
39 生產性 ◎ ◎ ◎
30 物體上有害因素 ◎ ◎
害
處 31 有害側效應 ◎
28 量側精確度 ◎ ◎
29 製造精確度 ◎
33 使用方便性 ◎
36 裝置複雜性 ◎
37 控制複雜性 ◎
操 控
38 自動化程度 ◎ ◎
註： A-減少原料;B-減少能源;C-減少毒物;D-原料回收;E-資源永續;
F-產品耐久;G-產品服務；a-幾何;b-物理;c-資源;d-能力;e-害處;f-操控 資料來源：【10】
2.5 工程特性對應創新設計方法法則
當設計工程師清楚改善產品的某一個工程特性，並且無法預測所發生的 矛盾特性，同時對於 TRIZ 中的四十個創新法則無法進行解決問題上的分析，
在缺乏矛盾訊息時，將 TRIZ 矛盾表中每一個〝要改善的工程參數〞將對應 的創新法則所出現的次數，可以表示說明在改善系統的工程特性，對應著其 他〝避免惡化的工程特性〞種類，其中的創新法則出現的次數較高時，表示 使用創新設計的解決製程產品問題的機率愈高。相對的將 TRIZ 矛盾表中每 一個〝避免惡化的工程特性〞將對應的創新法則所出現的次數，可以表示說 明在改善系統的工程特性的惡化。其中的創新法則的次數較高時，表示使用 該創新設計成功的解決問題機率愈高。表 2.3 中，表格內的數字代表代表 TRIZ 創新設計的編號縱軸代表 TRIZ 的工程參數(即為改善或解決的工程特性，) 橫軸表示工程特性對應的創新設計出現的數多寡，A(出現次數 19 次以上)；
B(出現次數 16~18 次)；C(出現次數 13~15 次)；D(出現次數 10~12 次)；E(出 現次數 7~9 次)；F(出現次數 4~6 次)；G(出現次數 1~3 次)，等級較前面表示 該創新設計，代表運用的次數較高，也就是說創新設計法則來解決目前所發 生的問題機率越高。
表 2.3 單一工程特性對應之創新方法
等級 工程特性
A
(19 次以上)
B
(16~18 次)
C
(13~15 次)
D
(10~12 次)
E
(7~9 次)
F
(4~6 次)
G
(1~3 次)
1 移動件
重量 35 28
28,18,02, 08,10,15, 40,29,31
27,34,01, 36,19,06, 37,38
03,32,22,24, 39,05,13,11
12,21,20,17,04,30, 16,14,25,23 2 固定件
重量 35 28,10,19,
01,26 26 27,13,02, 18
06,15,22, 29
39,32,09, 14,40
17,25,30,20,16,11, 36,37,24
3 移動件
長度 01,29 15 35,04, 17
10,28,08, 14
19,24,16, 26
16,02,34, 09,07
37,39,18,32,36,05, 12,22,23,25,40,06, 38
4 固定件
長度 35 28,14,26,
01,10 07,15 03,02,29,18,, 30
17,40,08,13,27,09, 37,38,39,06,25,23, 19,31,12,11,05 5 移動件
面積 15 17,26,
13,02
10,29,30, 04
01,14,19, 32,34,28, 03
18,39,16,35
07,05,25,36,33,22, 40,11,06,31,38,23, 24,09,12
6 固定件
面積 18,35 39,30,17,
04,36
39,30,17, 04,36
32,15,07,01, 38
28,26,37,22,09,29, 03,14,13,27,25,23, 19,31,06
7 移動件
體積 35 02,10,
29
01,15,34,
04,06,07 13,40
16,28,14,39, 17,18,26,22, 30,25,37,36
24,38,11,12,32,19, 09,23,27,20,21,05, 03
表 2.3 單一工程特性對應之創新方法(續)
等級 工程特性
A
(19 次以上)
B
(16~18 次)
C
(13~15 次)
D
(10~12 次)
E
(7~9 次)
F
(4~6 次)
G
(1~3 次)
8 固定件
體積 35 02 18,14,34
10,04,39,19, 31,37,30,06, 01,16
25,17,07,24,15,26, 27,03,09,32,38,40, 08,28,22,36,05 9 速度 28,35 13 34 10,38,15 08,02,18,
19
32,03,29,14, 04,26,01,30
16,21,36,24,27,06, 11,12,05,33,23,25, 09,20,22,07,40 10 力量 35,10,
36 37,18 28,19 15,01,02 03,21,13, 40
14,26,16,17, 08
12,11,34,29,09,24, 20,05,23,27,30,32, 38,39,04,06,25 11 張力、
壓力 35,10 36,37 02,14 19,03,18, 40,01
06,15,13,24, 27,25
33,04,16,32,22,28, 21,29,39,11,09,23, 38,12,08,34 12 形狀 01 10,14,
15,35 29,34 32,13,40,
04 02,28,22 30,05,26,18, 07,17,03
16,06,08,25,37,27, 39,19,36,09,12,11 13 物體
穩定性 35 39,02 01 40,13,18, 32,30
27,15,03, 22,28
19,10,14,17, 11,04,23,34, 33
24,21,26,37,31,16, 06,29,08,05,09,38
14 強度 03,35,
10,28 40,15 14,27
26,09,18, 02,32,01, 29
08,11,13,17, 19,30
34,22,06,07,37,31, 25,16,05
15 移動物件
耐久性 35,19 03,10 27 28 02,06,18
13,04,29,15, 25,39,01,22, 40
31,09,33,14,16,26, 11,38,34,20,17,30, 21,12,08,32
17 溫度 35,19 02 03,10,39,
18,22
21,32,27, 17,16,28, 36,26,38
24,30,04,14, 15,06,40
31,13,09,34,33,25, 01,29,20,07 18 亮度 19,32,
01 13 15,35,02,
26 06 17,16,03,10, 24
28,27,11,25,30,39, 21,08,04,22 19 移動件
消耗能量 35,19 18,28,02,
06
15,24,01, 13,27,32
16,12,38,17, 29,14,34,10, 03
21,25,26,37,05,08, 31,11,23,22,09,30
20 固定件
消耗能量 01,35,19 18,27,04,37,
36,31,22
10,16,128,02,23,2 9,03,32,06,09,15,1 2,25
21 動力污染 35,19, 10,02
32,06,38, 18
34,31,26, 28,17
27,16,20,01, 15,22,30,37, 14
12,25,36,08,29,03, 13,04,24,21,11,40
22 能源浪費 35 02 19,07 15,10 18,06,38, 32
13,28,22,14, 17,01,21,26, 23,25,30
16,27,39,03,29,11, 36,05,12,4,37,31,2 0,09,34
23 物質浪費 10,35,
28 18 31,24 02,27,39, 03
34,40,29, 05,13
38,01,36,06, 30,14,15,33, 23,16
22,32,37,21,25,08, 49,12,04
24 資訊喪失 10 35 24,26,22 28,32,19,30,
01
02,27,33,13,15,16, 23,21,29,18,04,06, 05
25 時間浪費 10,35,
28,18 04,32 34,20,26 29,24,05 01,30,16,37, 17,06,15,36, 19,02
14,22,03,38,39,21, 27,25,09,07
表 2.3 單一工程特性對應之創新方法(續)
等級 工程特性
A
(19 次以上)
B
(16~18 次)
C
(13~15 次)
D
(10~12 次)
E
(7~9 次)
F
(4~6 次)
G
(1~3 次)
26 物料數量 35,03,29 18 10
14,27,40, 31,28,15, 02
13,06,24,25, 34,30,01,39, 16,19,32,36
33,26,17,38,04,07, 23,22,21,20,12,08
27 可靠度 35,10,11 40 28,27,
03 01 13,24,08, 02,32,29
19,21,04,14, 16,23
17,39,26,15,36,06, 34,31,09,30,38,25, 05,18
28 量側
精確度 32,28,26 03,10 24,06,34,
01,16 35,02 16,25,27,11, 23
05,33,18,15,31,19, 04,12,39,17,22,36 29 製造
精確度 32 28,10 18 02,26,35 03
01,25,29,30, 36,24,27,23, 40
34,37,17,04,11,16, 13,19,31,33,39,09, 38
30 物體上
有害因素 22,35,02 01 33,28 18,19,24,
27,40 39,10,37 31,29,21,13, 34,17,15,26
23,30,06,03,32,11, 25,16,36,04 31 有害
側效應
35,22,02 , 39
01,18 40 21,24,17,
19
15,03,10,27, 33,34,04,26
31,16,06,28,29,30, 32,23,13,36
32 製造性 01,35 28 27,13 26 24,15,16, 29
02,11,10,04, 32,18,34,12, 17,19,40
08,05,36,09,03,33, 37,06,23,25,30,31 33 使用
方便性 01 13 02,28,
35,32
12,15,34, 25
16,26,27, 17
04,03,10,24, 40,19,39,29
22,30,05,18,23,06, 08,09,31,07,11 34 可修理性 01,10,02 11 35,13 32,15,16,
27 25,28 34,04 09,03,2,07,26,19,1 7,29,18,31 35 適合性 35,15,01 29 16,02,13
19,28,10,37, 08,34,03,30, 27,06,17
32,31,14,04,18,07, 26,11,20,22,05,22, 24,25
36 裝置
複雜性 01 26,28,
10,13 35 02,29,19, 24
34,27,15, 17
06,36,37,30, 18,22
12,04,32,40,14,20, 03,31,39,25,23,09, 11,07
37 控制
複雜性 35 28 27,26
02,19,29, 15,16,01, 03
18,24,13, 32,39,10
25,40,22,37, 36,34,06,17
11,21,30,04,05,38, 31,33,23,12,08,09
38 自動化
程度 35 02,28,
26
01,13,10,
34 18,24
23,27,32,15, 17,08,12,16, 19
03,33,14,30,05,25, 06,11,04,21,09,07
39 生產性 35,10,28 01
18,02,37, 26,34,14, 15,29,38, 17
24,03,32,13, 12,23,22,39, 06,19
16,20,27,30,04,40, 05,25,21,31,36
資料來源：【6】
2.6 案例分析 – 環保輪胎
對於環保產品的問題，要從產品的生命週期(Life cycle)來做探討。首先 輪胎的生命期從輪胎所需原物料的生產，包括橡膠樹所生產的橡膠參雜在輪 胎的石油化合物及纖維等成分裡。在第二階段輪胎的設計製程當中，因輪胎
的材質會造成環境及空氣品質上的破壞及污染。第三階段輪胎在汽機車上使 用。最後一階段是最為重要的那就是將廢棄輪胎做回收，如廢棄輪胎不加以 處理好，則會對環境上造成很大的破壞衝擊，不論是將輪胎加以棄置、焚燒 多會對整個環境造成很大的影響，如：環境衛生、空氣品質造成破壞。
因此在創新設計流程中我們可以找到延長輪胎的使用壽命，可以說是減 少對廢棄輪胎的產生為最好的方法。汽車在行駛時輪胎本身會製造阻力，使 得塑膠層的耗損相當的快速，如果將輪胎的橡膠質加厚加硬且不會加速耗 損，一般汽機車對於在市區的路面上的輪胎摩擦阻力為 45％，滾動摩擦 15
％；在高速公路上輪胎摩擦阻力為 15％，滾動摩擦 25％，無論在哪個路地面 上長期行駛後，過量的磨損會造成輪胎的胎紋受損，汽機車的駕駛人員需要 更新車胎。
2.6.1 利用環境效率結合創新方法於輪胎
我們可以利用環境效率要素中尋找設計的目標：
1. 減少商品和服務原料的密集度 2. 延長產品的耐久性
「減少商品和服務原料的密集度」在要素中，找出「＃23 物質浪費」及
「＃26 無職數量」；「延長產品的耐久性」在要素中，找出「＃13 物體穩定性」
及「＃27 可靠度」。
表 2.4 創新方法改良輪胎之對應表
欲改善之工程參數 欲避免惡化之工程參數 發明法則
23 物質浪費 26 物質數量 6,3,10,24 23 物質浪費 13 物體穩定性 2,14,30,40 23 物質浪費 27 可靠度 10,29,39,35 26 物質數量 26 物質數量
26 物質數量 13 物體穩定性 15,2,17,40 26 物質數量 27 可靠度 18,3,28,40 13 物體穩定性 23 物質浪費 2,14,30,40 13 物體穩定性 26 物質數量 15,32,35 13 物體穩定性 27 可靠度
27 可靠度 13 物體穩定性
27 可靠度 23 物質浪費 10,35,29,39 27 可靠度 26 物質數量 21,28,3,40
資料來源：【10】
2.6.2 結論
「＃3 局部特質」及「＃40 合成材料」這兩則創新發明法則在對應表 2.4 中出現的次數最多，使得創新的設計人員有一個設計目標。製程成設計者可 由輪胎「＃3 局部特質」做改善，輪胎的紋路如果太淺，輪胎壽命較會比較 短，而且遇到天氣不佳的時候，則會造成安全上的顧慮問體。「＃40 合成材 料」製程設計的人員可以從輪胎材質上著手，可以將輪胎橡膠上加入「矽膠 (silica)」的補強，輪胎在運轉與煞車的時候將摩擦力降低到最小。
在輪胎的胎紋上採取取外蓋(cap)和基層(base)的兩層式設計，胎紋因為直 接接觸面的原因，所以輪胎製成上面的橡膠材質選擇堅硬及高抗摩擦的材料 延長輪胎的壽命，根據研究數據表示加強橡膠材質輪胎的摩差阻力比一般輪 胎降低 30％【10】。
圖 2.6 發展雙層摩擦消耗輪胎狀況 資料來源：【21】
2.7 案例分析 –家用冷氣機
在傳統的冷氣機中，濾網往往是容易變髒的，並造成冷氣機再送風時會 降低冷氣機在運轉的風速造成冷氣的電力在不知不覺耗損浪費及對身體也會 造成傷害，如退伍軍人症(Legionellosis)：由空調範圍內的粉塵或灰塵造成咳 嗽、喉嚨痛積痰等毛病，如果加上封閉式的場所中，則會造成危害身體的健 康及安全的危機。在創新設計下我們將 濾紙的材質改變成替換式的濾紙紙 卷。在追求外界的生態環境的同時，人們與居住的空間會感到擁擠，人們也 開始注重室內的空氣品質，為了使大家使用冷氣機上安全衛生，所以綠色創 新的設計者可以從上述之既有的缺失作一個創新改善。
2.7.1 利用環境效率結合創新方法於家用冷氣機
利用創新設計的流程，首先我們可以直接的略過比較無相關的假設性評 估項目，直接可以考慮到環境效率作為評估設計的目標。
創新設計欲達成的設計目標為：
1. 減少商品和服務的能源密集度 2. 減少有毒物的擴散
3. 延長產品的耐久性
在『減少商品和服務的能源密集度』這個要素中可以得到「＃17 溫度
（Temperature）」和「＃22 能源浪費（Waste of enery）」；在『減少有毒物的 擴散』要素中可以找到「＃31 有害的副作用（Harmful side effects）」；『延長 產品的耐久性』要素中可以找到「＃14 強度（Strength）」。
表 2.5 環境效率結合創新方法研發綠色產品之對應表
欲改善之工程參數 欲避免惡化之工程參數 發明法則
17 溫度 22 能源浪費 21,17,35,38 17 溫度 31 有害的副作用 22,35,2,24 17 溫度 14 強度 10,22,30,40
22 能源浪費 17 溫度 19,38.7
22 能源浪費 31 有害的副作用 21,35,22,2
22 能源浪費 14 強度 26
31 有害的副作用 17 溫度 22,35,2,24 31 有害的副作用 22 能源浪費 21,35,2,22 31 有害的副作用 14 強度 15,35,22,2
14 強度 17 溫度 10,30,40
14 強度 22 能源浪費 35
14 強度 31 有害的副作用 15,35,22,2 2.7.2 結論
「＃22 能源浪費（Waste of energy）」和「＃35 適合性（Adaptability）」
這兩則創新發明法則在對應表 2.5 中出現的次數較多，因而可以使創新設計 的製程人員有一個創新設計的目標：「冷氣機的集塵裝置指的是濾網，當冷氣 機運轉一段時間後，則會有一層灰塵污垢覆著在濾網上，造成冷氣機的風速 倍受阻擋，且冷氣吹出來可能多會有微量的粉塵，久而久之會造成身體的不 舒服。所以冷氣機的濾網在固定時間要將濾網取出做清洗造成許多的不方
便。由上表得知我們可以從這兩個創新參數作為改善指標。」
在環保意識的抬頭，我們可以採取 3R 原則：減量(Reduce)、在使用 (Reuse)、回收在利用(Recycle)。再創新設計的當中我們可以利用抽取室的濾 網紙方法，將就是的濾網棉改成濾網紙可以作為固定在網架上，並可以常更 換濾紙。這樣子可以常常避免定期做清洗的麻煩，利用可以回收在利用的濾 紙材料，更符合環保設計觀念。
第三章 以 QFD 協助發展創新產品開發過程
3.1 QFD(Quality Fuunction Deployment, QFD)簡介
品 質 機 能 展 開 (QFD) 是 日 本 品 質 專 家 赤 尾 洋 二 (Yoji Akao) 與 水 野 滋 (Shigeru Mizuno)兩位教授，多年來的研究將顧客需求轉換成產品設計需求上 的工具，並以科學的方法分析事先得知甚麼樣的設計是最能滿足顧客對產品 的需求，完成創新上的設計及實現產品製作的過程，避免在產品設計上產生 錯誤的製程方向。
3.1.1 品質機能展開概論
品質機能展開(Quality Function Deployment, QFD)，此研究方法將顧客的 需求利用多層的演練分析轉變成產品在設計上的需求以及零組件的特性在製 程上的設計，並且尋找出最需要做改善的產品及零組件的特性。TRIZ 創新方 法是由 Altshller 學者分析四十萬件的專利而推論出一套創新原理，協助研發 工程師解決製程中所遇到的問題。
『綠色設計』(Green Design)，是指在產品在製造設計的過程中充分考慮 到材料的選材，產品的結構、製程、包裝遇運輸方式到產品的運用乃至廢棄 後的處理等均要考慮到產品對於環境上的衝擊，又稱之為『為環境所設計』。
將製程設計中的生命週期裡，將環境所需要改善的因素加入製程設計當中演 變成環境化創新(Eco-innovation)則是藉由改善製程產品或改善系統對環境生 態所造成的創新改善。
3.1.2 品質機能展開定義
QFD 是一系列有步驟程序的系統，在品質機能展開系統中依據步驟可以 清楚顧客對產品的需求、零組件的特性及製程設計的要求從製作品質報表到 品質企劃，再進行細部地展開分析，將客戶需求、產品品質特性及工程管理 措施之間的關係，進行分析評估，並尋找出縮短產品的製程時間、降低生產 成本、提高產品品質及製程上管理的措施，確實滿足客戶需求所得到實質上 的效益如圖 3.1。
品質機能展開的應用層面範圍相當廣泛，製造業可以使用製程上四個階 段的展開步驟，服務業和其他事務性的行業，可以使用較簡單化的前面兩個 階段的展開步驟【13】。
階段一：產品品質計劃
品質機能展開透過顧客需求(如市場調查及專家學者的訪談)，將顧 客的聲音(Voice of Customer, VOC)，協助企業及製造業者對產品的 發展，有系統的將顧客的需求轉換成製程上所實行的技術或設計條 件，提昇顧客導向的產品開發。
階段二：產品設計
將顧客需求整合於產品上的設計及工作製程上實施的技術方法，並 且明確的指出產品上的改良及未來品質改善的努力方向，確保產品 發展在各個層面都能將顧客需求列為重要的考量目標，使得企業所 提供的創新產品可以獲得較高的評價。
階段三：製程規劃
將設計需求結合產品的預先規劃及失效預防，並協助有關鍵和有價 值的製程規劃上，並有效的降低整體製程上的成本及縮短整個產品 開發設計週期。
階段四：生產計劃與製程控制
對於客戶需求及產品的品質特性兩者之間，進行矩陣式的展開及重 要的評估分析，找出對客戶對產品需求影響最大的品質特性及製程 管理措施，以確實滿足顧客對產品的需求並獲得實質上的最大效益。
圖 3.1 品質機能展開流程圖 3.1.3 品質屋介紹
品質屋(House of Quality, HOQ)是品質機能展開中最為重要的工具，將顧 客的需求與產品間的特性轉換成生產技術上可以完成的品質需求，並運用結 構將顧客的需求利用品質屋展開來，做一個品質上的規劃分析。所以現在只 要實施品質機能展開都會把品質作為品質計劃的流程圖，如圖 3.2。
圖 3.2 品質屋 資料來源：【15】
關 係 矩 陣 品質要素分析
相關矩陣
企 劃 品 質 矩 陣 設計品質矩陣
顧 客 品 質 需 求
工程特性 顧
客 需 求
工 程 特 性
零 件 特 性
製 程 作 業
作業架構
零件特性 製程作業
產品品質計畫 產品設計 製程規劃 生產計劃
建構品質屋主要分成六大步驟：
1. 需求品質(What’s)：
我們可以藉由訪談、問卷和市場調查等方法，來了解顧客及市場對 產品需求所反應出來的不同聲音及意見，並收集起來將顧客對產品 的需求，作為製程上反映出真正的需求訊息來達成顧客需求度，如 圖 3.3。例如，顧客對產品的要求，初步來說顧客是比較含糊的，進 而展開第二層及第三層使得顧客需求達到滿意。
產品需求 第一階 產品需求
第二階 產品需求
顧 客 品 質 需 求
圖 3.3 顧客品質需求之細部化
2. 品質要素分析(How’s)：
設計工程師藉由工程上的技術和製程生產的條件，如工程特性、
TRIZ 的工程參數，並轉換成顧客所需求的期望。將每一個技術細分 成初步、次要及第三階層，直到每個階層達到顧客的需求產品更好，
如圖 3.4。
品質需求 第一階 品質需求
第二階 品質需求
品 質 要 素 分 析
圖 3.4 品質要素分析之細部化 3. 企劃品質矩陣：
根據產品在市場的評價及顧客的需求程度，在製程上針對顧客的需 求及技術上的難易程度做一個標準值及權重的優先次序。如圖 3.5 說明，顧客在對產品的需求給予評分，代表該項需求對產品上的重 要性。
滿意度
品質需求 絕對
權重 相對 權重
顧 客 需 求
圖 3.5 企劃品質矩陣之細部化
4. 關係矩陣：
品質屋內部叫做關係矩陣。標示顧客需求與技術上的需求兩者之間 的關係。
5. 設計品質矩陣：
列出工程上所擬定出來的品質策略，與其他同類型的產品做一個品 質上的比較，並且分析產品在市場上的技術競爭能力，如圖 3.6。
圖 3.6 設計品質矩陣 6. 相關矩陣：
標示此功能是用來表示工程特性之間彼此的關係。
3.2 結合 QFD 和 TRIZ 於綠色產品創新設計
當設計工程師在嘗試著改良產品的品質或開發創新產品時，為了滿足顧 客對產品的需求，在製程當中對產品做創新設計，才不會盲目的開發出不受 歡迎的產品。一般來說，顧客對產品上的需求除了在語言上表現較為模糊及 抽象。我們可以利用品質機能展開方法來解決顧客需求上的問題，顧客利用 語言來做為表達產品上的缺失及需求，並轉換成技術性語言或設計性語言，
將顧客的需求作為主軸依據並且方便設計工程師在創新設計產品的當下可以 製作出市場所需要的產品。
品質機能展開(QFD)方法定義：「可以將顧客需求轉換技術上的要求，來 決定完成產品之設計，並以各機能零件之品質，乃至個別零件之品質或工程
顧 客需
求 重
要 技 術 需 求度
之要素，可以藉由此系統做一個展開做分析。」【2】在永續發展及消費的定 義：「製程生產、使用產品及服務也就是提供基本的人類需求及提高生活品 質，然而在整個生命週期中也應減少對自然資源的使用、減少毒性物質及廢 棄物的逸散和汙染物的產生，以免危害到未來的子孫的需要。」
而在各種的環境考量情況下，我們可以協助製程設計工程師找出產品最 需要改進的地方，顧客對於綠色需求或產品的綠色改良特性，可以開發出受 歡 迎 有 價 值 的 綠 色 品 。 學 者 提 出 綠 色 機 能 展 開 (Green Quality Function Deployment, GQFD) 如圖 3.7，圖表中可以分析製程當中使用的各種材料並且 找出最符合綠色環保的品質最佳化，並且尋找出工程創新設計上最需要改良 之 產 品 。 綠 色 機 能 展 開 也 可 稱 之 為 環 境 化 品 質 機 能 展 開 (QFD for the Environment, QFDE)，將環保所要求的特性因素與一般使用者的需求互相融 合，並作為綠色品質機能展開的重要的依據。
圖 3.7 綠色品質機能展開 資料來源：【3】
環境品質機能展開(QFDE)係日本工業環境管理協會(Japan Environmental Management Association for Industry, JEMAI)於 1998 年所發展出來的一種產 品製成的設計程序，源起於品質機能展開(QFD)，這套結構化的認知想法轉 換製程的技術，主要運用於整體性的品質管理分析，藉由市場上的開發、創 新設計、行銷和製造等要項。可以減少許多研發上的時間與金錢。在環境機
能展開我們可以分成四個階段來做分析，如圖 3.8：
第一個階段
主要是說明著消費者及研發人員在製程研發當中收集許多可以解決 在研發製程當中所發生的矛盾需求及匯整在研發中所發生的狀況，
並且將顧客需求做優先考量，較為重要的消費者訴求。
第二個階段
藉由整合製程研發上的原料生產、製程當中的加工過程、製程物燃 燒冷卻製程、產品的使用及棄置等各階段可能形成對環境上的污染 源，並評估產品對於環境上的衝擊程度。
第三個階段
確認產品或服務比較需要得到改善環境化效率的特性，找出相關在 創新設計上改善環境效率特性的建議，將收集到的建議提出一個設 計改善的建議資料，並且評估執行計畫的成本標的。
第四個階段
將製成的評估設計，由製程改善中選擇出一套解決矛盾的改善方法 來到達到設計上改善設計最好的解決方法。此設計上的改良建議可 稱之為環境友善(Environmental Friendly)。
圖 3.8 QFDE 應用於環境化創新設計作業程序 資料來源：【5】
綠色產品設計、綠色包裝設計及綠色平面設計的技法和守則當中，其中 綠色設計的「3R 守則」可以作為整體性的考量，3R 可以分作為減量(Reduce)、
再使用(Reuse)、回收在利用(Recycle)。在製程當中利用在各階段對環境所產 生的衝擊和影響。確認產品或服務比佼改善的「3R 守則」，再考量 3R 各項 守則與工程參數的關係，及找出改善那些工程特性有助於守則實施，並將結 果製作成適用於 3R 守則的創新法則。
第一階段
第二階段
查詢環境相關的資料
第三階段
第四階段
創新設計上改善建議最佳化
