應用TRIZ 理論建立特殊機能性材料創新設計知識庫-以某機能性材料公司為例

明新科技大學 校內專題研究計畫成果報告

計畫類別：…任務型計畫 …整合型計畫 ;個人計畫

計畫編號：

MUST-97-國企-02

執行期間： 97 年 1 月 1 日 至 97 年 9 月 30 日

計畫主持人：許美玲

共同主持人：

計畫參與人員：

處理方式：公開於校網頁

執行單位：明新科技大學國際企業系

中 華 民 國

97 年

10 月 31

日

應用 TRIZ 理論建立特殊機能性材料創新設計知識庫

-以某機能性材料公司為例

Abstract

Applying TRIZ Method for the Construction of the Smart Functional

Material Knowledgebase

In the traditional research process, most of the anterior inventions result from “Brainstorming, “abundant inspiration, or empirical cases, so that a systematic method TRIZ (the theory of inventive problem solving) is introduced and applied into this study which in order to obtain the better design.

But the classical contradiction matrix (CM) and inventive principles (IP) developed by Altshuller were based on patents from traditional industries in the 1950s. Evidences showed that the inventive principles are not quite unsuitable for newer high-technology industries such as functional material industry due to the fact that the physics of operating principles are different. To date, no research has developed any IP specifically suitable for the smart functional material industry. This research, as the first step of series of efforts to develop suitable IP for smart functional material industry, used patents from smart functional material industry and the contributed results from the public which to develop a set of inventive principle for smart functional material industry. By focusing on a particular industry, we can develop a more suitable IP for use of that particular industry and with less number of patents or original design needed to review.

圖目錄

圖1 萃思領域知識地圖(TRIZ Knowledge Map)………....10

利分類系統分群、分類之依據，其中提及專利的摘要內容和背景簡介即可提供足 夠的資訊，來決定該專利解題時所用的發明原則(Tong & Lixiang, 2006)； Cong & Tong, (2008)原本只是一個專利只對應一種發明原則，進化成一專利可同時具有 多個發明原則的使用，應用多標籤(Multi-label)的分群技術於專利分類。

2.4 萃思(TRIZ)相關理論與文獻介紹

盾就是創新發明的機會，為了解決工程上的矛盾，Altshuller 發展出四十個發明 原則(Inventive Principles)於表 3。

圖1 萃思領域知識地圖(TRIZ Knowledge Map)_清大工工系許棟樑教授

z Darrell Mann(2003)，經歷了十多年分析了 15 萬個專利後，提出新的矛盾矩 陣Matrix 2003，將工程參數由 39 個擴大到 48 個，並將矩陣內的元素更新， 且沒有空矩陣元素。 z 劉宜旺(2005)與陳家豪(2006)，運用單一參數方法於 Matrix 2003，並與傳統 的矛盾矩陣做比較，發現Matrix 2003 並非萬能。 z 有關矛盾問題的定義與轉換，過去往往是很主觀的(Mann, 2006)，同樣的專 利，經不同人的解讀，可能會有不一樣的矛盾現象出現，也會有不一樣的發 明法則。

z 各種領域的新矛盾矩陣，如 Darrell Mann(2006)年所提出之”Software Matrix” 或是Business、Eco-innovation、Biological 及 Nano-technology 等相關領域的 矩陣都已經或正在發展中。

z John Terninko(1997), 提出以品質機能展開(Quality Function Deployment， QFD)來找出矛盾的工程參數。在改善參數條件時，也建議結合田口(Taguchi) 的設計方法使用。

2.5 物質場分析與發明標準解

物質場模型(Substance-Field Model)亦可以稱 Su-Field Model，而所謂的物質 場分析模型(Substance Field Analysis Modeling or Su-Field Analysis)是利用物質與

圖11 二段式感溫變色材料

圖12 三段式感溫色材料

四、研究方法 為 了改善過去之研究過於主觀且假設過於牽強之缺失，本研究主要針對 A 公司六大機能材料之關鍵物理及化學特性，在研讀其相關的產品設計資料後，配 合創意徵稿的稿件，將相關的專利或材料特徵整理出其摘要後，以不同的案例表 達方式重新表示(Representation)，進而重新分類相關的發明原則，並且找發明原 則與對應關係，有利於日後將歸納出之結果發展出可以動態更新的演繹方法。本 研究執行策略如下：歸納出適用於 A 公司的六大機能材料材料新產品開發設計 相關領域之發明原則，並適當定義各產品之發明原則，以建立專屬於 A 公司六

大機能材料材料之「創新設計知識庫」。方便日後運用Fuzzy Decision Tree 及 MTS

等數理方法作系統化的分類與歸納整理，形成一個適用於 A 公司六大機能材料 新產品開發之知識庫，並且將一組創新發明原則的屬性參數輸入，便可得出一組 相對應之發明原則的知識庫。經整理後，本研究之研究流程如圖16 所示，本研 究礙於經費及有限的時間，擬先完成整體研究的前四個步驟，建置創新設計知識 庫架構之詳細流程如圖17 所示。 Step1. 了解相關產品之創作概念及設計重點，以為進一步篩選 A 公司六大機能 材料材料產品創新開發之特徵屬性 Step2. 從相關設計中抽取發明原則屬性特徵（專利整理與摘要） Step3. 重新整理、分類並新增參數與發明原則 Step4. 整理結果分析與驗證

圖16 研究流程圖

圖17 創新設計(發明原則)知識庫架構的建置流程(本年度工作重點)

因商務機密的原因，雖然A 公司所提供之六大機能材料專利及材料特性書

五、研究成果

5.1 初始質場模型之定義與分類

透過初始質場模型(Initial Su-Field Model, ISM)以圖形化的方式來表達相關

的創意。在進行質場分析前可使用其他TRIZ 工具，找出核心問題，再利用質場

模型解析問題。首先，分別定義系統中四個主要的構成質場模型要素，目標物件 (Object)、工具(Tool)、場(Field)的類型以及三者之間的交互作用，再繪製問題物 質場模型(ISM)，如表 8 所示。

表8 物質場初步分類

參考文獻：

1. Genrich Altshuller (2005). translated and edited by Lev Shulyak and Steven Rodman, The innovation algorithm : TRIZ, systematic innovation and technical

creativity, Worcester, MA :Technical Innovation Cente.

2. Altshuller, G. (1996). And suddenly the inventor appeared: TRIZ, the theory of

inventive problem solving. MA: Technical Innovation Center.

3. Chang, H. T. (2005). The Study of Integrating Su-Field Analysis Modeling with Eco-Innovative Concept for Product Design. Environmentally Conscious Design and Inverse Manufacturing, Eco Design 2005 Fourth International Symposium on, (pp. 663-670).

4. Cong, H., & Tong, L. H. (2008). Grouping of TRIZ Inventive Principles to facilitate automatic patent classification. Expert Systems with Applications , 788-795.

5. Fey, V., & Rivin, E. I. (2005). Innovation on Demand. UK: Cambridge University Press.

6. John Terninko,(1997). “The QFD, TRIZ and Taguchi Connection: Customer-Driven Robust Innovation , The TRIZ Journal, June 1997. 7. Kim, J. S. (2005). Patent No. I245682. 中華民國.

8. Kosse, V., Some Limitations of TRIZ Tools and Possible Ways of Improvement,

Conceptual and Innovative Design for Manufacturing, ASME, DE-Vol. 103, 1999,

pp. 111-115.

9. Krier, M., & Zacca, F. (2002). Automatic categorization applications at the

European patent office. World Patent Infromation , 187-196.

10. Larkey, L. S. (1999). A patent search and classification system. Proceedings of

the fourth ACM conference on Digital libraries (pp. 179-187). California: ACM.

applying the TRIZ methodology. Journal of the Chinese Unstitute of Industrial

Engineers , 142-152.

12. Liu, C.-C. and Chen, J. L. (2001). A TRIZ Inventive Design Method without Contradiction Information, The TRIZ Journal, http://www.triz-journal.com/, 2001 September.

13. Livotov, P. (2004). The undervalued innovation potential. TRIZ Journal . 14. Mann, D., Deewulf, S., Zlotin, B. and Zusman, A. (2003), Matrix 2003－

Updating the TRIZ Contradiction Matrix, Creax, Belgium.

15. Mann, D. L. and Dewulf, S. (2003a). Updating the Contradiction Matrix, Paper present at TRIZCON2003, Philadelphia, March.

16. Mann, D. L. and Dewulf, S. (2003b). Updating TRIZ 1985-2002 Patent Research Findings, The TRIZ Journal, http://www.triz-journal.com/, May.

17. Mann, D. (2002). Hands-on Systematic Innovation. Belgium: CREAX Press. 18. Mann, D. L. (2006). Re-Structuring TRIZ to Meet the Needs of Software

Engineers, Proceedings of the second TRIZ Symposium in Japan, Osaka, August 31- September 2, 2006.

19. Mann, D. L. (2002). Assessing the Accuracy of The Contradiction Matrix For Recent Mechanical Inventions, The TRIZ Journal, http://www.triz-journal.com/, 2002 February.

20. Miller, J., Domb, E., MacGran, E., & Terninko, J. (2001). Using the 76 Standard Solutions: A case study for improving the world food supply. TRIZ Journal . 21. Savransky, S. D. (2000). Engineering of Creativity-Introduction to TRIZ

Methodology of Inventive Problem Solving. New York: CRC Press.

22. Tong, L. H., & Lixiang, S. (2006). Automatic classificaiton of patent documents for TRIZ users. World Patent Information , 6-13.

24. 劉宜旺. (2004)。從產品生命週期階段觀點提出改良的 TRIZ 為基礎之綠色創 新設計方法研究。碩士論文 。國立成功大學。 25. 劉尚志. (1994)。善用專利報締造科技優勢. 科技研發管理新知交流通訊 , pp. 79-97。 26. 劉志成. (2000)。TRIZ 方法改良與綠色創新設計方法之研究. 博士論文 . 國 立成功大學。 27. 張祥唐. (2003)。整合 TRIZ 與可拓方法之綠色創新設計方法之研究. 博士論 文 . 國立成功大學。 28. 張祥唐&柯雅娟. (2006)。整合 TRIZ 物質-場模型與標準解於綠色創新設計之 研究. 中華民國設計學會第十一屆全國學術研討會, (pp. J-02-1-J02-6). 台中。 29. 張豐榮, 蔡伯岳, & 郭豐裕. (2005)。 Patent No. M255995. 中華民國。 30. 戴勝祝. (2008)。 Patent No. 200,825,277. 中華民國。

31. 李國輝, 李興隆, & 顏清郎. (2005)。 Patent No. I242,234. 中華民國。

39. 高天志. (2004)。TRIZ 法應用於工業設計構想發展之初探. 碩士論文 . 國立 台灣科技大學。

明新科技大學 97 年度 研究計畫執行成果自評表

計 畫 類 別 ： □任務導向計畫 □整合型計畫 ;個人計畫 所 屬 院 ( 部 ) ： □工學院 ;管理學院 □服務學院 □通識教育部 執 行 系 別 ： 國際企業系(中心) 計 畫 主 持 人 ： 許美玲 職 稱：講師 計 畫 名 稱 ： 應用 TRIZ 方法建立特殊機能性材料創新設計知識庫-以崇裕科技公司為例 計 畫 編 號 ： MUST-97-國企-02 計 畫 執 行 時 間 ： 97 年 1 月 1 日至 97 年 9 月 30 日

計

畫

執

行

成

效

教 學 方 面 1.對於改進教學成果方面之具體成效： 對創新管理相關理論有更深刻的認識，可用於充實管理學上課內容 2.對於提昇學生論文/專題研究能力之具體成效： 對於創新管理的實務導入有更深刻的體認，可實際應用在爾後指導學生專題實作 3.其他方面之具體成效： 學 術 研 究 方 面 1.該計畫是否有衍生出其他計畫案 □是 ;否 計畫名稱： 2.該計畫是否有產生論文並發表 □已發表 ;預定投稿/審查中 □否

發表期刊(研討會)名稱：R&D Management (SSCI)