中 華 大 學 碩 士 論 文
運用 TRIZ 理論改良設計輔助分類資源回收桶 之研究
Utiziation of TRIZ Theory to Modify the Design of Recycling System
系 所 別：土木工程學系碩士班 學號姓名：E10104006 張 小 娟 指導教授：張 奇 偉 博 士
中 華 民 國 103 年 7 月
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摘要
「資源回收」看似簡單，但做起來卻是繁瑣、費時又費工，希望藉此研究運 用 TRIZ 理論，改良設計能輔助資源分類的資源回收設備，以協助在日常生活中，
使用頻率較高的紙類、塑膠、金屬和玻璃四大類廢容器分類。當我們要將廢容器 投入資源回收桶時，可藉由廢容器與資源回收桶的顏色、外觀形狀、材質，做為 分類的依準，可輕易的將廢容器投入正確的資源回收桶。或是利用條碼辨識系統、
影像處理系統、重量分類系統、磁性原理和無線射頻辨識（RFID）技術，增加 資源回收桶自動分類的功能，以輔助資源回收桶進行廢容器的分類，讓平時繁瑣 的資源回收工作，更方便與確實的進行，以減少回收成本，縮短回收作業時間，
提高「有效資源」的回收率，並能邁向垃圾「全分類、零廢棄」的目標，落實節 能減碳，改善能源短缺，以及資源過度浪費等問題，以期盼地球能永續發展。並 希望藉此研究，能提供給未來在資源回收設備的設計與規劃之參考。
關鍵字：TRIZ、資源分類、資源回收桶、自動分類系統
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ABSTRACT
“Recycling” is easier said than done. As people strive for efficiency in this modern world, recycling is considered labor intensive and relatively costly. Therefore, the current research adopted the Theory of Inventive Problem-Solving (TRIZ) to develop an automated classification system for recycling. This system is mainly designed for sorting commonly used containers, classified into 4 major categories based on the materials: paper, plastic, metal, and glass. When a container is deposited into a recycling bin that has the automated classification system, it will be automatically sorted into its corresponding category. In addition, utilizing the barcode recognition system, image processing system, weight classification system, magnetic principle, and the technology of Radio Frequency IDentification (RFID) may enhance the efficiency of the automated classification system. Consequently, the processing time will decrease, recycling efficiency will increase, and it will become more cost-effective. Ultimately, recycling will be “full classification, zero waste.” It is hoped that the current study will be considered as a future reference in planning and designing recycling equipment.
Keywords: TRIZ, waste sorting, recycling system, automated classification system
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謝誌
在中華大學進修的這兩年，感謝所有教導我的老師與教授，讓我的視野更 廣闊，對不同領域的知識有進一步的了解，對我而言獲益匪淺。歷經波折終於完 成此論文，感謝所有支持、幫助與指導我的貴人，首先感謝指導教授張奇偉博士，
在平時課堂上即嚴謹的教導我們研究的方向與方法，讓我很快就找到自己研究的 主題。並且，當我撰寫論文進入「黑暗期」時，教授為我點一盞明燈，指引我找 到正確的方向。特此感謝，擔任論文口試委員的張奇偉教授、翁榮洲教授和范德 威教授，能精闢點出我論文上的不足與缺失，提出專業的學術意見，使我的論文 能敘寫得更完備。
感謝和我一同進修的同事們，因為有你們的扶持與鼓勵，讓我在學習路上不 孤單，在我徬徨無助時伸出強而有力的臂膀，攜手一起向前邁進。最後，感謝無 條件支持我的家人，因為有另一半的鼓勵，讓我有勇氣繼續回到校園進修；也因 為有乖巧懂事的孩子們體諒，讓我有機會實現自己的夢想，能為孩子們樹立榜樣。
千言萬語也道不盡心中所有的感謝，謹以此論文獻給我所有的貴人。
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目錄
中文摘要‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ i 英文摘要‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ii 謝誌‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ iii 目錄‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ iv 表目錄‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ vi 圖目錄‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ vii 第一章 緒論 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 1 1.1 研究背景‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 1 1.2 研究動機‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 2 1.3 研究目的‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 3 1.4 研究架構‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 3 第二章 文獻回顧與探討‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 5 2.1 國際資源回收政策‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 5 2.2 國內資源回收政策‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 5 2.3 校園垃圾與資源回收處理問題‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 7 2.4 垃圾分類相關識別技術之應用‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 9 2.5 TRIZ 理論之應用‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 11 第三章 基礎理論與分析‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 13 3.1 理論的背景與發展‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 13 3.2 理論的核心與基礎‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 14
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3.2.1 技術矛盾‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 14 3.2.2 物理矛盾‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 15 3.2.3 物—場分析法‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 19 3.3 40 發明原理‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 25 第四章 研究方法與結果‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 34 4.1 資源回收桶問題探討‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 37 4.1.1 資源回收桶與垃圾桶現況‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 37 4.1.2 資源回收桶與資源回收容器存在的問題‥‥‥‥‥‥‥‥ 40 4.2 應用 TRIZ 理論於資源回收桶與容器之解析‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 40 4.2.1 利用資源回收桶與容器外觀條件改善資源回收問題‥‥‥ 41 4.2.2 改善資源回收桶內部裝置增加自動分類功能‥‥‥‥‥‥ 50 4.3 結果分析‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 71 第五章 結論與建議‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 74 5.1 結論‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 74 5.2 建議‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 75 參考文獻‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 76 附錄一 TRIZ 之 39x39 矛盾矩陣表‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 81 附錄二 76 個標準解‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ 87
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表目錄
表 1.1 博愛國小 101 和 102 年回收統計表……… 1
表 3.1 分離方法與 40 發明原理對應表……… 15
表 3.2 39 個參數對照表……… 17
表 3.3 40 項發明原理……… 18
表 3.4 物-場分析模型分類……… 20
表 3.5 76 個標準解法……… 24
表 4.1 運用 TRIZ 工具改善資源回收桶與容器之問題……… 41
表 4.2 資源回收桶自動分類問題轉化成 IF…THEN…BUT 的邏輯格式…… 42
表 4.3 資源回收桶問題對應矛盾矩陣表……… 43
表 4.4 矛盾矩陣對應 40 發明原理與設計理念………45
表 4.5 資源回收桶自動分類問題轉化成 IF…THEN…BUT 的邏輯格式…… 51
表 4.6 資源回收桶的矛盾矩陣……… 52
表 4.7 創新發明原理與資源回收桶之設計理念……… 54
表 4.8 解決方案分析表……… 73
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圖目錄
圖 1.1 研究架構圖……… 4
圖 3.1 TRIZ 矛盾解決流程圖……… 14
圖 3.2 技術矛盾解題步驟……… 15
圖 3.3 物—場分析模型……… 20
圖 4.1 提籃式資源回收桶……… 34
圖 4.2 抽屜式資源回收桶……… 34
圖 4.3 TRIZ 矛盾解決流程圖……… 35
圖 4.4 資源回收桶物場模型分析解決流程圖……… 36
圖 4.5 不分類垃圾桶……… 37
圖 4.6 一般垃圾與不分類資源回收桶……… 38
圖 4.7 一般垃圾與二分類資源回收桶……… 38
圖 4.8 一般垃圾與三分類資源回收桶……… 39
圖 4.9 一般垃圾與四分類資源回收桶……… 40
圖 4.10 資源回收桶的矛盾衝突……… 43
圖 4.11 資源回收桶物理矛盾的解題步驟……… 44
圖 4.12 顏色分類資源回收桶示意圖……… 48
圖 4.13 形狀分類資源回收桶示意圖……… 49
圖 4.14 材質分類資源回收桶示意圖……… 50
圖 4.15 資源回收桶的矛盾衝突……… 52
圖 4.16 資源回收桶自動分類問題物理矛盾的解題步驟……… 53
圖 4.17 資源回收桶內部區隔示意圖……… 58
圖 4.18 不同容器環狀條碼示意圖……… 58
圖 4.19 環狀條碼識別資源回收桶示意圖……… 59
圖 4.20 圖像辨識資源回收桶示意圖……… 61
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圖 4.21 重量分級資源回收桶示意圖……… 62
圖 4.22 重量分類資源回收桶剖面圖……… 62
圖 4.23 物--場模型與 76 個標準解流程圖……… 63
圖 4.24 資源回收桶效用不足的物—場模型圖……… 63
圖 4.25 加入條碼辨識系統與警示燈的資源回收桶之物—場模型圖…… 65
圖 4.26 利用磁性分類的資源回收桶之物—場模型圖……… 65
圖 4.27 導入 RFID 技術的資源回收桶之物—場模型圖……… 66
圖 4.28 條碼感應警示燈資源回收桶示意圖……… 67
圖 4.29 第一種磁性分類資源回收桶示意圖……… 68
圖 4.30 第二種磁性分類資源回收桶示意圖……… 69
圖 4.31 第三種磁性分類資源回收桶示意圖……… 70
圖 4.32 RFID 資源回收桶示意圖……… 71
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第一章 緒論
1.1 研究背景
我國政府希望環保議題往下紮根，因此亟為重視資源回收教育宣導，特別是 垃圾分類與回收的實施成果。因筆者目前服務於新竹縣博愛國小，每天需要指導 孩子做打掃工作，孩子在做垃圾分類時，常遇到垃圾分錯類、垃圾滿出垃圾桶等 問題，尤其是負責資源回收的孩子，因為學校負責資源回收室的班級把關很嚴格，
若資源分類稍有不對，則將回收物全數退回，要求重新分類，所以往往費時又費 力，讓負責處理班級垃圾的孩子望之怯步，更是常叫苦連天。以新竹縣博愛國小 目前資源回收的分類狀況為例，共分成紙類、鐵容器、寶特瓶、塑膠、鐵罐、鋁 罐、鋁箔包、玻璃、乾電池、紙餐具、廚餘、雜貨(包含光碟、鍵盤、塑膠袋、
冷氣……)12 類，在民國 101 和 102 年本校資源回收的種類與數量統計，如表 1.1 所示。但是，一般在班級教室內的分類，僅以使用頻率較高的紙類、塑膠類、鐵 鋁罐、玻璃類和鋁箔包幾類而已，因此種類較單純，但卻也是一般我們在日常生 活上較常見的種類。
表 1.1 博愛國小 101 和 102 年回收統計表(單位:kg) 種類 年份 101 年 102 年
紙類 9690.0 7575.0 鐵容器 44.5 65.1 寶特瓶 90.9 46.5
塑膠 133.2 290.5
鐵罐 6.0 3.0 鋁罐 6.2 10.3
鋁箔包 89.6 31.6
玻璃 153.7 60.2
2
乾電池 273.6 136.5 紙餐具 59.0 17.5 廚餘 35950.0 20995.0
雜貨 192.6 27.0
由博愛國小這兩年的回收統計表得知，就本校而言，每年的資源回收量也頗 可觀的，試想光一所小學的回收就有如此龐大的量，而全台各級學校總數就多達 八千餘所，若每所學校都能做好資源回收的工作，則對「節能減碳」、「全回收、
零廢棄」、「永續家園」有莫大的助益。
然而，資源回收種類過於廣泛，然而在我們生活周遭較常使用的種類多以紙、
塑膠、玻璃、鐵鋁製的容器為主，因此本研究僅以此四類為研究的項目，因為這 四大類的產品也是我們日常生活中，最常見且使用率較高的材質。
1.2 研究動機
由於人類文明的進步，經濟與科技的蓬勃發展，伴隨而來的各類環保問題日 益嚴重，其中廢棄物的增加，更是我們每天所面臨最直接的課題。根據行政院主 計總處綜合統計處於民國 102 年 9 月 6 日在國情統計通報第 169 號，指出國人平 均每人每日垃圾產生量為 0.9 公斤，與上年同期比較增加了 0.5％。所謂「垃圾」
其實有很多都是可回收的資源，若能將這些廢棄物變成有用的資源，不但可達到 垃圾減量，更可將資源再利用，進而能達到目前世界各國都很重視的環保議題--
「節能減碳」，保護地球讓我們生長的環境得以永續發展，因此資源回收是實踐 地球永續發展的基本工作。環保署從民國 94 年 1 月 1 日實施第一階段垃圾強制 分類以來， 統計第一階段實施縣市所減少的垃圾量每日約 900 公噸，此垃圾量 大約是一座焚化爐的處理量，因此可以省下一座焚化爐的設置和操作的費用。另 外，回收的資源又可以變賣，也節省資源重新開採之能源，並可以減少溫室氣體
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之排放，種種都是實施垃圾強制分類與回收的重要成效之一 。
1.3 研究目的
目前在公共場所看到的廢棄物垃圾桶，大致上都分成四大類：一般垃圾、紙 類、金屬類、塑膠類，但往往看到垃圾桶裡的廢棄物，多未能按垃圾桶外面所寫 的項目分類，因此雖然垃圾桶分成了四大類，卻形同虛設。目前在資源回收與分 類的工作，大部分都是由人工進行，這種分類方式多靠經驗和個人認知予以分類，
相當耗費人力，而且若經驗不足或認知錯誤，就容易出錯。然而，這些垃圾桶又 太佔空間，且處裡起來也很費時、費力，不符合經濟效益。「工欲善其事，必先 利其器」，希望能改良設計有效且分類功能性較高的資源回收桶，以節省資源回 收時間，簡化資源回收工作程序，以提高資源回收正確率，並能降低資源回收成 本，邁向「全回收、零廢棄」，達到「永續家園」的目標。
1.4 研究架構
由於日常生活中所製造出各種的廢棄物，是我們每天所需面對的問題，看似 平凡不起眼的廢棄物，若能處理得當「垃圾也能變黃金」，將可對目前全球面臨 的資源短缺問題，提供一些舒緩的方法。為了讓資源回收工作更確實與簡便，所 以希望能從資源回收桶上改善，使其有自動分類的功能，以提高資源回收的效率
，以下是本研究的研究流程與架構，如圖 1.1 所示。
4
圖 1.1 研究架構圖 研究動機與目的
訂定研究主題
訂定研究主題 訂定研究主題
文獻探討與回顧
校園垃圾 處理問題
應用 TRIZ 理論系統改善資源回收桶的設計
國際政策 相關識別
技術應用 國內政策
結論與建議
TRIZ 理論 之應用
技術矛盾
4 種分離方法 76 個標準解 40 個創新原理
39 個工程參數
物理矛盾 物—場模型
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第二章 文獻回顧與探討
2.1 國際資源回收政策
1. 盧怡萍〔1〕研究中指出資源回收在世界各國已越受重視，因為唯有做好資源 回收工作，才能真正的達到垃圾減量，紓解垃圾處理的土地與人力的需求，並 能有效減少原物料取得時所需消耗的能量，同時也可減少在生產過程中對環境 的汙染與破壞。以我國、美國、英國、德國、日本和中國的資源回收制度，加 以介紹與比較，提供我國在資源回收制度上之參考，以其我國未來的資源回收 制度更臻完善。
2. 萬騰州、賴瑩瑩、鄭瓊怡、黃崇輔、沈淑敏、林彥臣〔2〕全球暖化與氣候變 遷問題日益嚴重，因此各國環境意識逐漸高漲，我國也不例外，在廢棄物政策 上早已從「管末處理」提升到「源頭管控」，現階段政策則以「零廢棄」為主 軸，強調「源頭減量」與「資源回收再利用」，與國際上重視「物質永續利用」
的趨勢完全相符。歐盟利用經濟手段推行廢棄物處置與處理之收費，如垃圾掩 埋的掩埋稅與收費、焚化的焚化稅與收費等。在歐盟各國推行後顯示掩埋費總 收費越高，則掩埋率越低，有利資源回收及循環再利用。由此可知，全球對於 資源回收再利用的重視，與迫切的需求，身為地球村的我們也責無旁貸。
2.2 國內資源回收政策
我國廢棄物管理政策從早期的「管末處理」提升到現階段的「零廢棄」為主 軸，更強調「源頭減量」與「資源回收再利用」，與現在國際上所重視的物質永 續利用的趨勢相符，因此行政院於 92 年 12 月核定「垃圾處理方案之檢討與展望」， 並訂定我國「垃圾零廢棄」的政策目標，並配合資源回收再利用的相關規定，全 面推動「垃圾零廢棄」的垃圾減量及資源回收等政策，以期達到垃圾「全回收、
零廢棄」的目標。參考日本、荷蘭、歐盟及經濟合作與發展組織(OECD)等國家
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朝向「永續物料管理」的目標，資源管理的優先順序為：源頭減量、再使用、再 利用、能源回收和土地新生。於 100 年 11 月研訂的「資源循環政策規劃」，內 容包括：「資源永續管理」、「綠色設計及生產」、「綠色消費及貿易」、「源 頭減量及再利用」和「資源終止認定處置」等 5 大策略和 16 項措施，又依行政 院 102 年 1 月 23 日核定「資源永續循環利用推動計畫」，藉以推動落實資源永 續循環利用，以減少最終廢棄資源物處理量，並降低產業溫室氣體排放與環境衝 擊，建立資源永續循環社會，最終能提升國家整體綠色的競爭力〔32〕。
1. 林明瑞〔3〕台灣近年來垃圾量因為經濟的快速成長，人民生活水準越高，垃 圾產生量越多，然而在垃圾裡，有多數是可回收再利用的資源性垃圾。目前 學校及鄉鎮市裡多沒有焚化爐，所以垃圾分類時，應先把資源性的垃圾回收，
使垃圾減量為重點，主張學校應該以資源及非資源垃圾分類為最優先考慮。
資源回收以自家處理型、再利用型和物質轉化型三種方式為主，以期做好垃 圾分類，進而達到垃圾減量，提高資源的有效利用，降低垃圾處理成本，減 少垃圾問題所衍伸的各種公害，落實地球的永續發展。
2. 永續產業發展季刊編輯室 〔4〕「零廢棄」或「永續物料管理」已被各國視為 趨勢及目標，而我國也相當重視廢棄物資源化議題，我國垃圾清理政策以「源 頭減量、資源回收」為主要方向，朝「資源利用效率最大化」與「環境衝擊 影響最小化」兩大施政目標前進，達成「資源循環零廢棄」的目標，邁向「零 廢棄、全回收」的資源永續循環社會。
3. 張菀倫〔5〕陳處長認為每樣東西都有可供利用之處，挖掘其價值所在與發揮 價值的方式，從而建立完整的資源再利用體系，希望藉由修法為國人引入「資 源價值遞減論」的觀念，及是所有物質皆為資源，但其價值會隨使用次數與 時間而遞減，當其價值遞減為零時，且通過經濟與技術評估證實後，便可向 環保機關申請審核，通過後才將之視為廢棄物處理。如此一來，日後則以「萬 物皆為資源物」，因此建立健全的回收體制，制定完善的新法，以期改善廢棄
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物處理的模式，提升永續經營的環境實力，打造經濟與環境雙贏的局面。
2.3 校園垃圾與資源回收處理問題
1. 曾治乾、謝素貞、葉國樑、林建輝、黃禎貞〔6〕以開放式引導問卷及結構式 問卷，運用 Ajzen 和 Fishbein(1980)的理性行動論(Theory of Reasoned Action) 和 Bandura(1977)的自我效能來驗證國小學童垃圾減量行為意圖與相關變相 之關係。得知絕大多數的國小學童有從事垃圾減量的意圖，且八成以上的國 小學童對垃圾減量持肯定度。態度與行為信念、結果評價的交成績和為顯著 正相關。態度、主觀規範、自我效能對垃圾減量意圖的整體解釋力為 31%，
其中態度影響力最大，自我效能次之，主觀規範最小。外在變相中的垃圾減 量知識、年級、自己回收頻率能直接影響垃圾減量意圖。本研究支持理性行 動論結合自我效能，更能適切預測垃圾減量意圖。
2. 崔煒、李飛、孔少飛〔7〕所謂「循環經濟」即是指合理利用自然資源和環境 容量，將資源當作一種循環使用的原材料，強化對資源生命週期的管理，並 可重複使，或是可多次重複使用。因為大學生是未來重要的消費群體，所以 先從素質高且環境意識較強的大學生為推行的對象，加強大學生對垃圾分類 回收再利用的觀念與體系，讓回收體系由校園到社會，進而建立節約型社會，
倡導節約型消費，發展循環經濟，讓循環經濟成為未來經濟型態。
3. 余民寧、陳嘉成〔8〕在台北市文山區隨機抽取一所國小，在此國小中再抽一 班六年級的學生和其自然任課老師為樣本，採以重視學習過程的知識結構評 量方式，評定學生在「垃圾分類處理」的知識領域上，學生的學習成效。
4. 王佩蓮、陳美玉、陳芳菲、黃瑞娥、張美玲、羅銀珠〔8〕垃圾是我們每天都 要面臨的問題，為了要落實垃圾減量的政策，落實垃圾減量的政策，希望從 小學開始培養國人正確的消費觀念，垃圾分類的方法，進而推廣到每個家庭，
以期有效解決垃圾處理的問題，進而達到垃圾減量，與資源保育的環保措施。
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5. 曾彩治、林瓊華、程元貞、黃雪蔭〔10〕不論社會如何變遷，世界如何進步，
垃圾一直是全球性的問題，處理垃圾的目的最基本的就是要減量化、安定化 與資源化，所以分類是處理垃圾問題的基本。我國最早在民國 66 年就已經在 澎湖馬公鎮實施垃圾分類，隨著時代的變遷，垃圾分類與資源回收的政策與 方式不斷的修正與改善，希望藉由學校教育出發，讓孩子從小培養正確的資 源回收與垃圾分類的觀念，進而影響每一個家庭，確實做到垃圾分類與資源 回收。
6. 杜瑞澤、林憲成〔11〕 我國推動資源回收與減量政策已行之有年，且也已有 初步的成效，雖然國人對資源回收的觀念也日益正確，但在最基本的資源回 收設備上，卻忽略了它的重要性，因此隨然國人在丟棄垃圾或回收物時，不 易快速且正確的分類，往往是垃圾分類與資源回收效果不彰的重要因素。此 研究對大專院校學生的環保意識、態度與認知等因素加以分析，進一步了解 這些學生們對公共空間資源回收設備的使用需求，並將分析所得的屬性特點 歸納整理，提供公共空間資源回收設備之設計參考。
7. 崔煒、李飛、孔少飛〔12〕 相對於傳統經濟而言，循環經濟倡導將資源作為 一種可循環使用的原材料，強化對資源生命週期的管理、重複使用或是重複 多次使用，達到最大限度的保護資源、愛護資源，並能減少資源的浪費，同 時要求產品報廢後便於再利用。推動全民的循環經濟意識，希望先從人員素 質較高，環境意識較高的大學生開始。從經濟可行性上分析：紙類在校園中 產量大，有很大的實施可行性；金屬類的回收簡單、流程短、有害雜質少；
玻璃類的回收用途很廣；電池含有大量重金屬、廢鹼、廢酸，都可回收利用；
塑膠類會影響植被，散發致癌物，回收可製 PET 飲料瓶及建材。上述資源如 果能有效回收，則可減少 40%~50%的垃圾量，若配套使用分類回收裝置，可 提高回收效率。因此在此研究中有三點建議：第一、先確定目標加強宣導：
以點帶面，逐步建立回收體系；第二、健全法律法規：制定統一的分類方法
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和標識；第三、增加垃圾回收的科技含量：利用科技提升垃圾分類回收的效 果。
8. 高翠霞、蔡崇建〔13〕「永續校園」的構想源自於歐、美、日等先進國家的「生 態學校」、「綠色學校」、「健康學校」等概念而來，此研究綜合歸納，將「永 續校園」定義為以永續經營之理念所建構的校園，積極意義在使綠色生態校 園發展與社區共存，以校園為社區資源中心、生態環境中心、資訊網路中心、
休閒文化中心、教育及產業中心，以期饒富環境教育的意義，提供社區永續 發展的範例，以校園帶動社區的永續發展。
2.4 垃圾分類相關識別技術之應用
1. 胡中艷、曹陽、孫建華〔14〕 目前生活上各種固體廢棄物混合在一起是垃圾，
但分選開卻是資源，因此只要做好垃圾分類與回收，即可解決當今嚴重的能 源問題。但現今垃圾分類面臨的問題很多，例如法律制度不完善；宣傳力度 不夠；垃圾集中分類成本過高等問題，因此本研究利用模式識別技術改進垃 圾桶設計，讓垃圾桶幫助人們解決垃圾分類問題。「垃圾是放錯地方的資源」， 因此若垃圾分類越精細則越有利於回收再利用，但是人類很難對垃圾分類做 出準確的判斷，透過科技幫助人類完成垃圾自動分類，則可消除垃圾汙染問 題，有利於社會的永續發展。
2. 金志敏、劉文濤、倪中杰、錢力、李康〔15〕 一般垃圾桶的空間有限，為了 使垃圾袋的空間能做最有效的利用，且不需過多的人力操作，研發一個能自 動將垃圾壓縮、套袋和打包的半自動垃圾桶，解決傳統垃圾桶需人工費時且 費力處理垃圾的問題。
3. 洪滉祐、林正亮、黃炳勳、艾群〔16〕 因為傳統的水果品質分級方式僅以農 民平時累積的經驗來判定，不但費時又費力，且準確度會因人而異，無法成 為判別的標準，因此以鳳梨為例，設計一套鳳梨內部品質檢測與重量自動分
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級的機械系統，運用了加速規與荷重元檢測，設計出一套 Lab View 軟體，即 可達成鳳梨品質與重量的自動分級系統，提高鳳梨分類的準確性，並可節省 不少的人力成本。
4. 黃秀雅、李亭亭〔17〕 現在很多產品上都印有條碼，條碼相當於該產品的身 分證，是一種可以被機器讀取的圖像，在看似簡單的線條中，卻包了字母、
數字或字母與數字兩者都有的複雜資料，由長短一致但粗細不同的線條，互 相間隔所組成的。每一組的條碼在電腦的資料庫裡，都可以找到參照的數字，
電腦藉由這組數字可在資料庫中，找到病人相關的資料，減少人為的疏失，
提升給藥的正確性，以確保病人的安全。
5. 黃敬仁、廖麗滿、廖麗芬、江振恭〔18〕 無線射頻辨識（Radio Frequency Identification，RFID）技術在製造業與物流業已成為一個重要的技術，可提 高供應鏈流程的效率，因此本研究運用企業流程模型化與分析（BPMA）方 法，並用 IDEFO 為工具，了解企業導入 RFID 技術到 AO 機台後，對企業整 體發展而言的確有很大的助益，不但可改善作業的效率，縮短工作時數，提 高生產品質與效能，使得企業的競爭力大幅提升。
6. 廖建榮〔19〕 由於科技的日新月異，使得購物的方式更多元，因此物流中心
的工作量大增，在物流中心的作業流程非常繁瑣，從入庫 保管 揀貨 分類 暫存 出庫等作業中，分類作業由為繁瑣，因此應用現代
進步的科技，如感測的光電開關、條碼、OCR 及控制技術等的導入使用，使 得分類機的速度更快、更正確及成本更低。目前分類系統較常使用在貨運轉 運中心、郵局及物流中心批量揀貨的貨品分類上。自動分類機的構造是由運 搬輸送機、投入移載機構、分類機構、排出機構、信號輸入裝置和控制機構，
共有六種機構所組成。因為導入自動分類機，所以提高單位時間內的處理量、
物流服務品質、降低揀貨錯誤率、縮短作業前置時間、降低物流成本、解決 人力不足的問題。
11
7. 游國幹〔20〕目前「形狀辨認」在電腦視覺上相當重要，而形狀辨認的三大 主要工作為位移、放大縮小和旋轉之不變性（Position，scale，and rotation invariance ；PSRI），在此文提到影像正規畫方法是將平面圖形轉換到某一個 特定位置、大小及方面以完成 PSRI，接著再用一個簡單的面積比對方法去辨 認形狀。因為這種辨認方法不需要很多複雜的計算過程，因此較容易實現。
8. 黃膺任、李芳繁〔21〕 因為人類生活水準提升與科技的日新月異，在各行各 業中，人類希望追求快速與正確已是普遍的現象，以期提高其收益。就農產 品而言，若能採用分級包裝，不但能保證品質的一致性，果農更能因較高等 級的產品，提高其售價，則可增加果農們的收入，然而傳統人工分級，較不 客觀，且無法維持一定的標準。本研究利用電腦科技的影像處理進行棗子分 級，提高分級的正確率。
2.5 TRIZ 理論之應用
1. 李明賢、林詩容、遲玉娥〔22〕以專利產品-好神拖為例，利用 TRIZ 理論中 的矛盾矩陣表、39 工程參數與 40 發明原則尋找新的理想解，其解決的步驟 與流程：先描述問題，由參數對應表中，找出改善的工程參數和避免惡化的 工程參數，接下來參考矛矩陣表中建議的發明原則，最後構思得到解決的方 案。
2. Genrich Altshuller〔23〕 Genrich Altshuller 被譽為「TRIZ 之父」，TRIZ 是一 種系統化的創新方法，TRIZ 的主要方法與工具有矛盾矩陣表方法、三十九個 參數、四十原理與其範例，目前許多世界大企業都應用 TRIZ 理論，成功的 解決數以萬計的困難問題，輕易的達到如電腦輔助設計系統對開發新產品的 影響。
3. 彭芳玉〔24〕 因應教育部推動的永續校園推廣計畫，多數學校的校園生態池 並不符合生態的設計，此研究以 TRIZ 理論的基本原理：技術矛盾、40 發明
12
原理、物理矛盾、分離原理、物場模型分析與 76 種標準解等工具，應用於該 校現有生態池做系統化的探討與改善，並提供他校改善校園生態池的參考。
4. 鄧志堅、黃裕峰〔25〕衣架是我們日常生活的必需品，一般常使用的衣架當 衣服掛上或取下時會拉扯衣服，因此常會損害的衣服，此研究運用了創意問 題解決的 TRIZ 理論，其中以矛盾矩陣中的 39 工程參數和 40 發明原理，找 出衣架創新設計的解決方法，並結合了通用設計的概念，將衣架的實用性與 可行性大為提高，滿足使用者在使用衣架時的需求。
5. 吳青臺〔26〕由於電腦的普及，所以電腦的周邊產品更是多得不勝枚舉，隨 身碟更是必備用品之一，然而隨身碟體積輕巧，攜帶方便，一直是它最大的 優勢，然而也因為隨身碟體積過於輕巧，就容易遺失，因為隨身碟裡有很多 使用者的重要資料，若遺失則會造成使用者的不便，甚至有資料外洩的危機，
因此此研究則利用 TRIZ 創新理論，運用相關的創新工具技術矛盾、物理矛 盾和質場分析，並從 39 個工程參數、40 項發明原理和 76 個標準解，透過系 統性的分析，找出最終的解決方法，進行隨身碟的創新。
6. 劉天倫、陳信吉、沈子正〔27〕以 TRIZ 理論的矛盾矩陣表，探討免持聽筒 發展演變及需要改善的部分，分析六種免持聽筒類型的設計矛盾，並且應用 TRIZ 理論的 39 個工程參數和 40 個發明原則，對這六種設計矛盾的應用，提 出設計構想，做為未來新產品開發的參考。
13
第三章 基礎理論與分析
因應時代的快速變遷，在這競爭激烈的社會潮流中，各行各業若想要取得自 己的優勢地位，唯有不斷地求新求變，才不會被這世代的洪流所吞噬。現在韓國 最大的企業—三星，在 1997 年亞洲金融風暴，頻臨倒閉的危機，但是在 2006 年 三星的市值卻超過一千億，他們正是用 TRIZ 創新理論，解除了倒閉的危機，甚 至登上韓國第一大企業的寶座。因此 TRIZ 創新理論是各大企業在產品遇到問題 或需要創新時，可協助企業找到一套有系統的解決方法。
3.1 理論的背景與發展
TRIZ 是俄文（Theoria Resheneyva Isobretatelskehuh Zadach，英文(Theory for Solving Inventive Problems)的縮寫，即指創意問題解決理論， TRIZ 是適用於解 決技術問題（特別是關於發明與創意-Inventive Problems）的一個廣泛性理論。
TRIZ 理論是由俄國人真理奇.阿舒勒(Genrich Altshuller)所發展出來的，阿舒勒於 西元 1926 年 10 月在蘇聯的塔什干出生，是一名前蘇聯海軍專利局的審查官，在 他 16 歲時已獲得他第一個蘇聯專利，在他 20 多歲時開始發展 TRIZ 這套理論，
他的發明過程是根據歸納法所得來，其歸納之標的是根據專利文獻所揭露之技術 資訊。阿舒勒從 20 萬件專利中開始研究，挑出其中 4 萬件專利來進行深度專利 技術的研究，最後歸納出創意並不是一定要由測試錯誤法（Try and Error）而來，
而是可以系統性（Systematic）的歸納與推演而得，因此阿舒勒被譽為 TRIZ 之父
〔23〕。
14
3.2 理論的核心與基礎
在 TRIZ 這套理論中主要核心分別為「技術矛盾」、「物理矛盾」和「物- 場分析法」。
圖 3.1 TRIZ 矛盾解決流程圖
3.2.1 技術矛盾
技術矛盾指當系統中一參數（Parameter）改善時，另一參數即改惡（變差）；
也就是說在一個作用同時導致有用和有害的兩種結果，也就是有用的作用引入或 有害效應的消除，導致一個或幾個子系統或系統變壞，例如亮度與節能，成本與 品質。當遇到技術矛盾，通常可以透過矛盾矩陣展開進行問題剖析。解決產品設 計技術矛盾的三步驟：第一步，首先分析問題的技術系統，建立問題模型，確定 技術矛盾(兩個通用的工程參數)；第二步，利用矛盾矩陣找出對應的原理，解決
提出問題
技術矛盾 物理矛盾
矛盾分離
找出最佳解
類比思考 類比思考
矛盾矩陣
15
技術矛盾；第三步，應用 40 發明原理找出最佳解。解決產品設計技術矛盾的三 步驟如圖 3.2 所示〔28〕。
第一步、分析技術系統
第二步、解決技術矛盾
第三步、應用發明原理
圖 3.2 技術矛盾解題步驟〔28〕
3.2.2 物理矛盾
物理矛盾指的是一個參數的對立，技術系統要求某參數的性質為正，同時又 要求此參數的性質為負，例如某參數同時要冷又要熱，或者同時要長又要短的需 求，因此解決這些物理矛盾的方法則採「分離」，分離方法有四種，分別為空間 分離、時間分離、條件分離和個體與整體分離，而各種分離方法對應不同的發明 原理，如表 3.1 所示〔28〕：
表 3.1 分離方法與 40 發明原理對應表
空間分離 時間分離 條件分離 個體與整體分離 發
明
2.分離/抽取 3.局部
9.事先反向 10.預先行動
1.分割 5.合併
12.等位性
28.取代機械系統
需解決的問題 確定技術矛盾
40 發明原理 最終解決方法
16
原 理
4.非對稱 7.巢狀 13.反向操作 17.多維化 24.中介物 26.複製 30.彈性膜
11.預先防範 15.動態化 16.局部/過度 18.震動 19.週期性 20.連續 21.快速 29.氣動/液壓 34.拋棄/再生 37.熱膨脹
6.萬用性 7.巢狀 8.平衡力 13.反向操作 14.球面化 22.改變有害為 有用
23.回饋 25.自助 27.可拋棄 33.均質 35.性質轉變
31.孔隙物質 32.改變顏色 35.性質轉變 36.相變化 39.惰性環境 40.複合材料
矛盾矩陣（如附錄一）為一 39 x 39 之矩陣，其中，橫軸代表改善參數，縱 軸代表惡化參數，矩陣元素為針對此狀況所提出之建議創新法則，共分為 40 項。
39 個參數分為六大群組，對照表如表 3.2 所示；40 項發明原理也為六大類，如 表 3.3 所示。矛盾矩陣表、39 個參數與 40 項發明原理運作模式如圖 TRIZ 矛盾 解決流程圖。
17
表 3.2 39 個參數對照表〔28〕
分類 物理 幾何 能力
參數 1.移動物件重量 2.固定物件重量 9.速度
10.力量
11.應力或壓力 17.溫度
18.照明強度 21.功率
3.移動物件長度 4.固定物件長度 5.移動物件面積 6.固定物件面積 7.移動物件體積 8.固定物件體積 12.形狀
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.可製性 34.維修性 35.適應性 39.生產力
分類 資源 操控 害處
參數 19.移動物件消耗能量 20.固定物件消耗能量 22.能源損失
23.物質損失 24.資訊損失 25.時間損失 26.物質數量
28.衡量準確度 29.製造準確度 33.使用方便性 36.裝置複雜性 37.偵測/衡量困難度 38.自動化程度
30.外部對物件的傷害
31.物件本身產生的有 害因素
18
表 3.3 40 項發明原理〔28〕
分類 空間的轉換 時間的轉換 主體的轉換
原理 1. 分割
3. 局部性質
4. 非對稱性
14. 球面化
17. 轉變到新的維度
7. 巢狀結構
10. 預先行動
15. 動態化
19. 週期性作用
11. 預先防範
9. 預先的反向作用
20. 連續的有效作用
21. 快速
2. 分離原理
28. 取代機械系統
13. 反向操作
26. 複製
27. 可拋棄
34. 拋棄與再生元件
6. 萬用性
22. 改變有害成為有
用
24. 中介物質
25. 自助
5. 合併
23. 回饋
分類 作用力的轉換 材料或形態的轉換 環境的轉換 原理 18. 機械振動 35. 性質轉變 39. 惰性環境
38. 加速氧化
19
16. 局部或過度動作
29. 氣動或液壓
8. 平衡力
12. 等位能
32. 改變顏色
40. 複合材料
30. 彈性膜與薄膜
31. 孔隙物質
36. 相變化
37. 熱膨脹
33. 同質性
3.2.3 物—場分析法
物－場分析模型（Substance－Field Analysis）使用一種以圖形描述系統內，
部件之間相互關係的符號語言，與文字語言相較之下，可以更加清楚且直接觀察 到描述部件之間的相互關係，因此這種分析模型是 TRIZ 的重要分析工具之一，
也是技術解構與創新發明的基本手法。物－場分析模型可將技術困難的問題進行 系統性分類，並針對問題歸納出特定解。物－場分析模型包含一個場元素（Field）
和兩個物質元素（Substance），如圖 3.3 所示，「場」即是兩物質間的施力方法，
「物質一」為工具，「物質二」即為使用該工具的目的物質。一般而言，「場」
包括五類，分別為機械力、熱力、化學力、電力和磁力，亦可擴展為聲、光、生 物、氣、輻射等；「物質」包括五類，分別為人、工具、材料、零件和環境〔29〕
20
場(Field)：聲、光、電、熱、磁、力、生物、化學、氣、
輻射……
物質(Substance)： 人、工具、材料、零件、
環境……
線條種類 代表意義 線條種類 代表意義
相互作用 定向、有害的作用
有關聯的關係
+++++
定向、過度的作用定向、有效、作用 −？−？ 缺乏資訊的作用 定向、有效、不充分的
作用
模型間的轉換
圖 3.3 物—場分析模型〔29〕
兩個物質間之箭頭代表作用之效果，其中”實線”表示有效、”虛線”表示不足、”
波浪線”表示有害。根據上述物質-場分析模型分類，系統可分為四類。包括有效 且完整的系統、未完整的系統、有害的完整系統與不足的完整系統等，對應之解 決方法如表 3.4 所示。
表 3.4 物--場分析模型分類〔29〕
系統類型 解決方法
1. 有效且完整的系統 (Effective complete system)
不需額外解法 F
S2 S1
11
21
2. 未完整的系統 (Incomplete system)
增加需要的元件，完成物質場三 角形
3. 有害的完整系統 (Harmful complete system)
增加另一個物質(S3)或場(F2)，用 來平衡產生有害效果的場
4. 不足的完整系統
(Ineffective complete system)
改用新的場(F2)來代替原有的場 (F1)
增加一個新的場(F2)來增強需要 的效果
增加新場和物質(F2+S3) 來強化 有用的效果
上述四個質場模型的說明圖：
1. 完整且有效的系統(Effective complete system)：在模型中兩個物質與場完整且 有效。
2. 未完整的系統(Incomplete system)：模型中缺少一或兩個元件。
？
增加需要的元件 F
S1 S2
@
S1 S2 S1
F
S2
22
3. 有害的完整系統(Harmful complete system)：模型的元件完整，但兩個物質間 存在有害的作用。
加入新物質 S3
增加另一個場 F2
S3 S1
F1
S2
F2
F1
S1 S2
S1
F1
S2
23
4. 不足的完整系統(Ineffective complete system)：模型的元件完整，但需要的效 果不足。
增加新的場 F2
增加新場 F2 和新物質 S3
上述未完整、有害或不足之系統，TRIZ 歸納出 5 級共 76 個標準解法，如 表 3.5 所示〔29〕（如附錄二）。
S2 S1
F1
F2 S1 S2
F1
F2
S1 S3 S2 F1
24
表 3.5 76 個標準解法
分級 個數 解法概述
第一級 物場模型的建立 或破壞
13 種 解法聚焦於建立和破壞物-場模型，包括建 立需要的效應或消除不希望出現的效應法 則，每條法則的選擇和應用將取決於具體的 約束條件。
第二級 物質-場的發展 23 種 直接進行效應不足的物-場模型的改善，以 及提升系統項能但實際不增加系統複雜性 的方法所組成。
第三級 從基本系統向高 級系統或微觀等 級系統轉變
6 種 根據超系統和微觀等級轉化法則，沿著系統 改善的方向前進。
第四級 測量或檢測技術 系統內部
17 種 主要解決涉及測量和探測的專業問題。雖測 量系統的進化方向主要服從於共同的一般 進化路徑，但此專業問題有其獨特的特性。
第五級 簡化與改進系統 17 種 包含標準解法的應用和有效獲得解決方案 的重要法則。標準解法將引導至如何給系統 加入新的物質與場，但又不會增加任何新的 物質或場，這些解法專注於對系統的簡化。
矛盾矩陣表與物質-場分析法有兩個重要意涵，其一針對矛盾提出對策 即是問題解決重要基準（找到衝突並解決衝突），其二，針對不同問題提出物質 -場分析法，方能切中真實問題核心。最後，矛盾矩陣表與物質-場分析法等邏輯 不僅可用於技術問題解決，其餘他類問題解決法（人文社會科學，管理與服務等）
也可依此模式進行，往後我們再進一步討論相關議題。
25
3.3 40 發明原理
40 發明原理是經過分析數十萬專利所得的創意原理，也是 TRIZ 理論中最
容易瞭解的工具，因此下列將 40 原理加以說明，並配合日常生活的案例輔助說 明，讓 40 發明原理更簡潔易懂〔23、28、37〕。
1. 分割原理(Segmentation)
⑴ 將物體分成幾個互相獨立的部分。
⑵ 將物體分成幾個可組合的部分(便於安裝與拆卸)。
⑶ 提高物體分割的程度。
例如：拼接式塑膠地墊、系統家具、個人電腦
2. 分離/抽出原理(Extraction/Taking Out)
⑴ 分離物體中「干擾」的部分或性質。
⑵ 從物體中分離出「必要」的元件或特性。
例如：分離式冷氣
3. 局部性質原理(Local quality)
⑴ 將均質結構的物體或外在環境，轉變成非均質結構的物體或環境。
⑵ 物體的不同部分應執行不同的功能。
⑶ 物體的各個部分應放置於操作上最適合的狀態。
例如：附有橡皮擦的鉛筆
4. 非對稱性原理(Asymmetry)
⑴ 以非對稱性取代對稱性。
⑵ 假如一物體已經非對稱，可進一步加強其非對稱的程度。
26
例如：水泥攪拌車的攪拌器
5. 整合/合併原理(Consolidation/Merging)
⑴ 合併空間中具相同特性的物體，或合併需要連續操作的相關物體。
⑵ 將一致或連續性的操作，合併於同一時間作用。
例如：四合一的印表機、DVD 播放燒錄機
6. 萬用性原理(Multifunctionality)
⑴ 一件物體能夠執行數種不同的功能，因此可以移除其他部分。
例如：嬰兒安全座椅可轉變成輕便的嬰兒車
7. 巢狀結構原理(Nesting/Nested doll)
⑴ 一件物體放置在另一件物體的內部，另一件物體又被放置在第二件物體 的內部，... ...以此類推。
⑵ 一件物體通過另一件物體的空隙。
例如：可伸縮的天線、汽車上的安全帶
8. 平衡力原理(Counterweight)
⑴ 利用其他提供升力的物體，平衡物體的重量。
⑵ 利用環境產生的空氣動力或液體動力，平衡物體的重量。
⑶ 利用環境中可取得的相對力量，平衡系統中的負面屬性。
例如：飛機機翼的設計
9. 事先的反向作用原理(Prior Counteraction/Preliminary Anti-Action)
⑴ 事先對物體加以反向壓力，以避免事後產生過度或負面的影響。
27
例如：X 光防護衣、胃藥
10. 預先行動原理(Prior Action/Preliminary Action)
⑴ 事先對物體作部分或全部的改變。
⑵ 事先放置物體，在必要時可從最方便之處立即發揮作用。
例如：自黏郵票或信封
11. 預先防範原理(Beforehand Compensation/Beforehand Cushioning/Cushion in Advance)
⑴ 事先預置緊急防範措施，補救可靠度相當低的物體。
例如：商品上放置防竊感應裝置、汽車安全氣囊
12. 等位能原理(Equi-potentiality)
⑴ 改變工作狀態不需升降物體。
例如：千斤頂、巴拿馬運河的設計
13. 反向操作原理
⑴ 不用直接的解決方法，反其道而行。
⑵ 使運動的部分靜止；使靜止的部分運動。
⑶ 將物體顛倒放置，或以相反方式操作。
例如：跑步機、小老鼠踩踏的轉輪
14. 球面化原理(Spheroidality/Curvature)
⑴ 以彎曲部分取代直線部分，以曲面取代平面，以球體取代立方體。
⑵ 利用滾輪、球形及螺旋。
⑶ 利用離心力將線性運動變為圓周運動。
28
例如：原子筆的筆珠、拱型或圓頂的建築
15. 動態化原理(Dynamics/Dynamic Parts)
⑴ 改變物體或環境的特徵，使操作的各階段都能達到最佳性能。
⑵ 假如物體固定不動，使它變為動態的、增強運動性。
⑶ 分割物體成為可改變相對位置的不同部份。
例如：折疊腳踏車、可彎曲吸管、可調整的桌椅
16. 局部或過度動作(Partial/Overdone/Excessive Action)
⑴ 假如難以達到 100%想要的效果，就做到更多或較少的理想效果。
例如：限量發行的商品、噴漆時先將不要噴到的部分遮住，等全部噴完後，
再除去遮蓋物。
17. 轉變到新的維度原理(Another Dimension)
⑴ 將一物體的運動或放置，由一維變成二維、二維變成三維，以此類推。
⑵ 利用物體的多層結構。
⑶ 將物體傾斜或豎置。
⑷ 利用物體表面的另外一面。
⑸ 將光線投射到物體相鄰的區域，或物體的反面。
例如：立體停車場、可存放多片 CD 的 CD 盒
18. 機械震動原理(Mechanical Vibration)
⑴ 利用週期性震盪。
⑵ 如已有震盪存在，增強頻率達到超音波。
⑶ 使用共振頻率。
⑷ 使用壓電震動取代機械震動。
29
⑸ 結合超音波震動與電磁場共同使用。
例如：電動刮鬍刀、手術時用超音波震碎膽結石或腎結石
19. 週期性作用原理(Periodic Action)
⑴ 以週期性作用取代連續作用。
⑵ 假如已經是週期性作用，則改變作用頻率。
⑶ 利用脈動間的暫停，提供附加功能。
例如：緊急救援車輛使用的閃爍燈、切割用的機械
20. 連續的有效作用原理(Continuity of Useful Action )
⑴ 不間斷持續作用，即指物體的各個組成部分持續保持滿載狀態運作。
⑵ 移除閒置及中間的部分。
⑶ 將來回運動改為轉動。
例如：印表機墨夾回至原位過程中仍可列印、油輪卸油後可改運其他貨物
21. 快速原理(Rushing Through/Skipping/Hurrying)
⑴ 加快危險與有害的操作。
例如：油炸冰淇淋、牙醫使用的高速鑽機、閃光燈
22. 改變有害成為有用原理(Convert Harm into Benefit)
⑴ 利用有害因素，特別是環境方面，來達到有利的結果。
⑵ 將一個有害因素與另一個有害因素結合，來抵銷有害因素。
⑶ 增強有害運作的程度，以達到無害的狀態。
例如：再生紙、森林大火時闢出的防火道
30
23. 回饋原理(Feedback)
⑴ 加入回饋機制。
⑵ 如果回饋機制已經存在，則改變回饋模式。
例如：倒車雷達、釣魚浮標
24. 中介物質原理(Intermediary/Mediator)
⑴ 使用中介物質轉移或執行一個動作。
⑵ 暫時將原來的物體與很容易移除的物質相連接。
例如：隔熱手套、電腦防毒軟體
25. 自助原理(Self-Service)
⑴ 物體能自我服務、並執行輔助和修補功能。
⑵ 利用廢棄的物質和能量。
例如：自動沖水馬桶、ATM
26. 複製原理(Copying)
⑴ 用簡易、便宜的複製品，取代不適於操作的易損、易碎物體。
⑵ 用紅外線或紫外線儀器，取代可見光儀器。
⑶ 用光學圖像，取代單件或系列物體，且圖像可放大或縮小。
例如：虛擬操船室或駕駛艙、音樂 CD、DVD 影片
27. 可拋棄原理(Cheap Disposables/Cheap Short-Living Objects)
⑴ 用便宜的物體，取代貴重的物體；在其他性能上稍作妥協。
例如：免洗餐具、紙尿布、可拋式隱形眼鏡
31
28. 取代機械系統原理(Replacement of Mechanical Syatem)
⑴ 用光學、聲學、熱學及味覺系統，取代機械系統。
⑵ 運用電場、磁場及電磁場，和物體進行交互作用。
⑶ 用運動場取代靜止場。
⑷ 用隨時間變化的場，取代靜止不變的場。
⑸ 用結構化的場，取代隨機的場。
⑹ 運用場和強磁性物質。
例如：遙控器、在無味的瓦斯中加入臭味
29. 氣動或液壓原理(Pneumatics and Hydraulics)
⑴ 用氣體或液體，取代物體的固體部份；利用空氣或水產生膨脹，或利用 氣體和液體產生緩衝。
例如：氣墊鞋、洗牙機
30. 彈性膜與薄膜原理(Flexible Membranes or Thin Film)
⑴ 用彈性的薄膜取代普通的結構。
⑵ 使用彈性膜或薄膜，將物體和外部環境隔開。
例如：防蚊液、保鮮膜
31. 孔隙物質原理(Porous material)
⑴ 在物體上鑽孔，或利用輔助的有孔材料。
⑵ 假如物體本身已是孔狀，事先在孔中填入相應物質。
例如：海綿、蒸籠、蚊帳
32. 改變顏色原理(Color Changes)
32
⑴ 改變物體或環境的顏色。
⑵ 改變物體或環境的透明度。
⑶ 在難以觀察的物體或過程中，使用顏色添加劑。
⑷ 如果已經使用顏色添加劑，則可加入發光成分的顏料。
例如：變色鏡片、反光衣
33. 均質原理(Homogeneity)
⑴ 和主要物體交互作用的物體，應用同樣的材料製作，或具有相同的性質。
例如：用鑽石切割玻璃、焊材、輪胎補胎的材料
34. 拋棄與再生元件原理(Discarding and Recovering)
⑴ 當作用完成或物體本身已無用處時，部份物體會自動消失，或在操作過 程中可自動調整。
⑵ 物體中使用過的零件，在運作過程中重新發揮作用。
例如：自動鉛筆、充電電池、可自動分解的垃圾袋
35. 性質轉變原理(Parameter Changes/Transformation of Properties)
⑴ 改變系統的物理狀態。
⑵ 改變濃度或密度。
⑶ 改變靈活、彈性程度。
⑷ 改變溫度和體積。
例如：液態瓦斯、行動冰箱、包酒的巧克力
36. 相變化原理(Phase Transition)
⑴ 利用物質相轉換的現象，可改變質量、釋放或吸收熱量等。
33
例如：暖暖包、冰枕、熱敷袋、乾冰
37. 熱膨脹原理(Thermal Expansion)
⑴ 改變溫度，利用物體熱漲冷縮的性質。
⑵ 利用物體不同材料之間相異的熱膨脹係數。
例如：熱氣球、天燈
38. 加速氧化原理(Accelerated Oxidation/Strong Oxidants)
⑴ 從微弱氧化變成強烈氧化—即從空氣到含氧較多的氣體；從含氧較多的 氣體到純氧；從純氧到有離子氧氣；從有離子氧氣到臭氧化氣體；從臭 氧化氣體到臭氧；從臭氧到氧原子。
例如：負離子清淨機、臭氧殺菌烘碗機
39. 惰性環境原理(Inert Environment /Inert Atmosphere)
⑴ 以惰性環境取代正常環境。
⑵ 將中性物質或添加劑加入物體中。
⑶ 在真空狀態中完成操作過程。
例如：真空包裝、滅火器、霓虹燈
40. 複合材料原理(Composite Material)
⑴ 以複合物質取代均質物質。
例如：防彈背心、碳纖維與環氧樹脂製成的高爾夫球桿
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第四章 研究方法與結果
一般國小校園內所使用的廢棄物回收桶較為簡單，以新竹縣博愛國小為例，
目前使用的一般垃圾桶的類型，大致分為三種:第一是在廁所的一般小型和大型 無蓋垃圾桶；第二是在教室有蓋中大型垃圾桶；第三是位於圾垃場的垃圾子車，
便於垃圾車的清運。在資源回收方面有兩種類型的回收桶，一種為提籃式資源回 收桶，如圖 4.1 所示；另一種為抽屜式資源回收桶，如圖 4.2 所示。平時學生利 用晨間打掃時回收，由六年級學生負責資源回收室的檢查工作。學生處理的一般 回收的資源，分為鐵罐、鋁罐、鋁箔包、塑膠類和紙類，工作不但繁瑣且耗時，
而且回收的資源又占空間。
圖 4.1 提籃式資源回收桶 圖 4.2 抽屜式資源回收桶
本研究則以此 TRIZ 理論中的 40 原理和矛盾矩陣解決技術矛盾、物理矛盾 和質-場分析三方面，作為研究的方法，找出可能解決增加資源回收桶自動分類 的方法，並且分析評估各種解決的方法，再找出較理想可行的解決方式，可做為 未來資源回收桶設計的考慮方向，並期待達到「零廢棄、全回收」的目標。此問 題應用 TRIZ 理論的矛盾矩陣和物--場模型分析，其解決流程如下：
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一、用「矛盾矩陣」解決問題：如圖 4.3 所示。
1.提出問題後，利用 TRIZ 方法確定問題模型為「技術矛盾」或「物理矛盾」。 2.應用 39 個工程參數，找出改善參數與惡化參數。
3.對照矛盾矩陣表，找出解決「技術矛盾」的 40 發明原理所提出的一般解。
4.找出問題模型為「物理矛盾」，利用分離原理所提供的一般解。
5.最後由 TRIZ 理論提出的一般解，協助找到最終的解決方法，即做為此問 題的特定解。
圖 4.3 TRIZ 矛盾解決流程圖
二、用「物−場模型分析」與「76 個標準解」解決問題：如圖 4.4 所示。
提出資源回收桶問題
技術矛盾 物理矛盾
矛盾分離
找出特定解 一般解
矛盾矩陣
一般解
系統性思考 ˋ
系統性思考 ˋ
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否
是
否
是 否
是
否
是
圖 4.4 資源回收桶物--場模型分析解決流程圖 分析問題
建構物場模型
對應適當模型
測量檢測問題 有害的完整模型 不足的完整模型
不完整模型
系統是 否完整
完整
有效
1.2 標準解 第二、三級標準解 第四級標準解 1.1 標準解
第五級標準解 有效
簡化
最佳解
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4.1 資源回收桶問題探討
4.1.1 資源回收桶與垃圾桶現況
在公共場所較常使用的資源回收桶與垃圾桶，會因為空間的大小，場地的需 求等各種因素，而所需要的垃圾桶與資源回收桶的形式、大小或類別，則有所差 異，目前在日常生活上，大致可看到下列五種垃圾桶與資源回收桶：
1.不分類垃圾桶：這種垃圾桶只有一個投入口，即是資源物與垃圾不分類，所 有資源回收物或垃圾皆投入同一個垃圾桶內，如圖 4.5 所示，對人們在丟廢 棄物時是最方便的一種情形，可以完全不假思索的將廢棄物全部丟入同一個 垃圾桶裡，但這對處理資源回收物的人來說，卻是最難處理的情形。
圖 4.5 不分類垃圾桶
2.垃圾與單一資源回收桶：主要分成一般垃圾桶與資源回收桶兩類，即指一般垃 圾投入一般垃圾桶內；而所有的資源回收物則投入同一個資源回收桶內，如圖 4.6 所示，對人們在丟資源回收物時，可以不假思索的就全部丟入同一個資源 回收桶裡，相當方便，對丟的人當然省時又省力，但對處理這些資源回收物的 人來說，卻是非常耗時又耗力。而且此種情形多將一般垃圾桶與資源回收桶，
放在一起或合而為一個較大垃圾桶，僅在桶外用文字標明類別，然而這種情形 往往會和第一種垃圾桶一樣，一般垃圾與資源回收物會被丟在同一個桶內。
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圖 4.6 一般垃圾與不分類資源回收桶
3.一般垃圾與二分類資源回收桶：將一般垃圾桶與二分類資源回收桶結合，則會 有三個投入口，但資源回收桶再分成兩類，主要以使用量較多者來分類，有的 分為鐵鋁罐和資源回收物；有的分為保特瓶和鐵鋁罐，如圖 4.7 所示，當然可 能還有其他的分類，以各個場所需求而有所差別，但都相去不遠。然而，因為 所分的種類仍不多，對於未分到的其他材質回收物，該何去何從？是個嚴重的 事實，相對地若未歸類到的其他回收物，是否也被隨意丟棄或投入不同材質的 回收桶內呢？所以處理這些回收物的，也面臨了和上述第二種資源回收桶同樣 的問題—耗時又耗力，資源回收桶不符合人們對資源回收的需求。
圖 4.7 一般垃圾與二分類資源回收桶
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4.一般垃圾與三分類資源回收桶：分成一般垃圾桶與三分類資源回收桶，因此共 有四個投入口，但資源回收桶再分成三類，資源回收桶仍因所在場地的需求不 同，但會有些許的差異，一般而言，有的分為金屬類、塑膠類和紙類；有的分 為玻璃類、紙類和金屬類，如圖 4.8 所示。我們常為方便或匆忙，投錯資源 回收桶的機率頗高，有些人未留意到自己投錯資源回收桶，即使有些人發現自 己投錯資源回收桶，多數人也不會把回收物從資源回收桶拿出來，再投到正確 的資源回收桶裡。
圖 4.8 一般垃圾與三分類資源回收桶
5. 一般垃圾與四分類資源回收桶：這種情形為避免回收桶過大，通常一般垃圾 桶會與四分類資源回收桶分離，或者將各類資源回收桶獨立分開，以增加資 源回收桶的機動性與彈性運用。而在資源回收桶方面：有的分為鐵鋁罐、保 特瓶、塑膠類和玻璃類；有的分為鐵鋁罐、鋁箔包、寶特瓶和塑膠類，如圖 4.9 所示。發現資源回收物分得越多種類，相對的資源回收桶所站的空間越多，
在這寸土寸金的台灣，空間利用尤為重要。
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圖 4.9 一般垃圾與四分類資源回收桶〔36〕
4.1.2 資源回收桶與資源回收容器存在的問題
由於科技日新月異，經濟進步與發達，市售的食衣住行相關產品種類與材質 趨向多元，相對造成了資源回收物的種類繁多，若想要在一個容量有限的資源回 收桶，裝入所有種類的資源回收物，是不可能的事，因此本研究先將資源回收物 的範圍縮小，以在我們日常生活中，一般民眾使用頻率較高且廣泛的瓶罐容器為 主，又依環保署在瓶罐容器回收的統計數量來看，以紙類與鋁箔包、金屬類、塑 膠類、玻璃類四種材質的容器使用率較高，因此本研究就以這四種材質的容器和 資源回收桶兩大部分來探討，分別以資源回收桶和瓶罐容器的外觀條件和內部裝 置兩個問題，做為探討的方向。
4.2 應用 TRIZ 理論於資源回收桶與容器之解析
分析資源回收桶與廢容器的分類問題，把問題轉化成 TRIZ 問題，再根據分 析的結果，將資源回收桶與廢容器的核心問題，與 TRIZ 理論之應用轉化，如表 4.1 所示：
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表 4.1 運用 TRIZ 工具改善資源回收桶與容器之問題
改善的問題 TRIZ 工具
1.利用資源回收桶與容器的外觀條件，可以改善資源回收分 類不易的問題。
技術矛盾 物理矛盾 2.如何改善資源回收桶內部裝置，增加資源回收桶自動分類
的功能。
技術矛盾 物理矛盾 物--場分析
針對上述的兩個問題，應用了 TRIZ 理論的創新工具中 40 發明原理、39 工 程參數、矛盾矩陣、物場模型與 76 個標準解，找出改善策略與理想解。
4.2.1 利用資源回收桶與容器的外觀條件改善資源回收分類
不易的問題
1.技術矛盾與 40 發明原理：
⑴問題分析：目前在日常生活中，我們一般所使用的資源回收桶，因為廢棄物 種類很多，所以要將所有的資源物分類回收非常困難，若無法有效提高資源 回收率，則導致回收效果不彰。
⑵目標: 希望改善資源回收桶與容器的外觀條件，如：顏色、形狀、材質或重 量，讓資源回收工作能省時又省力，以減少容器分類的錯誤率，並提高資源 回收率。
⑶矛盾衝突點：如果資源回收桶依各種不同種類的容器，製作成不同的資源回 收桶，資源回收桶以外觀形狀作為辨識容器分類的標準，就很容易辨識廢容 器該投入哪個資源回收桶，因此容易分類，而且也可以節省分類時間。但是 將這些紙類與鋁箔包、金屬類、塑膠類、玻璃類等資源回收桶排放在一起使 用，資源回收桶就會很佔空間。
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⑷TRIZ 理論改善的策略與方法：應用工程矛盾矩陣中 39 個工程參數解決問題 ，也就是說在這個改善過程中，利用矛盾矩陣的「If there is a mean,then Parameter A improves, but parameter B worsens」邏輯格式如表 4.2，來呈現 A 、
B 兩個參數矛盾與衝突的關係， 藉由對照 40 發明原則來找出最佳解。
表 4.2 資源回收桶自動分類問題轉化成 IF…THEN…BUT 的邏輯格式 IF 情境模擬 如果資源回收桶依照各種不同種類的容器，製作
成不同的資源回收桶，則需要很多不同的資源回 收桶。
THEN 改善參數 資源回收桶以其外觀形狀作為辨識容器分類的標 準，則容易辨識、容易分類，可以節省資源分類 時間。
參數 12—形狀
參數 25—時間的損失 參數 33—使用方便性
BUT 惡化參數 但是會增加資源回收桶的體積而占掉較多的空 間，並且會增加資源回收桶的複雜性，產生維修 問題。
參數 8—固定物件體積 參數 36—裝置複雜性
由上表的改善參數 12、25、33 與惡化參數 8、36，對應 39x39 的矛盾矩陣 表，將會找到適用的發明原理，簡表如表 4.3 所示。
