产品创意设计心法-TRIZ.

1、產品創意設計 心法 - TRIZ 之應用 內容摘要 TRIZ始祖: Genrich Altshuller(1926-1998) TRIZ簡介 問題描述 問題求解的技法 ARIZ方法 TRIZ在創意設計上之應用例 快速且安全的拆信方法 自行車剎車靴創新結構 整合式機車龍頭鎖 球閥創新機構 自行車煞車把手 結語 TRIZ始祖: Genrich Altshuller 1926年10月15日出生於俄羅斯Tashkent 。 1998年9月24日逝世於Pefrozavodsk (享年72歲) 。 TRIZ簡介 Theory of inventive problem solving 發明問題的解決理論發明

2、問題的解決理論 簡稱簡稱TRIZ(俄文的第一個字母簡寫俄文的第一個字母簡寫) 問題描述 創新情境問卷 (Innovation Situation Questionnaire, ISQ) 問題公式化 (Problem Formulation) 問題求解的技法 矛盾、衝突 (Contradiction) 技術矛盾: 39個參數及40個原理 (1956-1971) 物理矛盾 (1979) 理想化 (Ideality, 1956) 物質-場的分析 (Substance-Field Analysis, 1974-1979) 進化模式 (Patterns of Evaluation, 1969-1985)

3、 TRIZ(創新求解問題的方法) (1959-1985) 創新的程度 Altshuller與他的夥伴回顧 200,000 專利 整理40,000代表性的專利歸納如下 發明的層級 解決的內容 知識領域 百分比 例子 第一級 改良 相關工作 32% 隔熱牆的厚度 第二級 技術矛盾 相關工業 45% 可調方向盤 第三級 物理矛盾 其他工業 18% 自排變速器 第四級 重大發明 新科學 4% 記憶合金、超音波 第五級 新發現 新的現象 機構、設備不見了! 很少成本、空間及能量 最大的資源使用 發明只是理想的程度不同 2. 理想化-例子 去除輔助功能 去除元件 找出自我服務 取代元件組件或系統 改變操作

4、原理 利用資源 2. 理想化技法 3. 物質-場的分析 機械、熱、化學、電、磁、重力. 76個標準解 3. 物質-場分析的技法 確認元件 2物體 1場 連接線 運用 有用 不足 有害 轉變 建構模型 不完整系統 有效完整系統 有害完整系統 無效率完整系統 選擇標準解答 發展概念 例: 鐵鎚碎石 3. 物質-場分析的技法 有害完整系統 無效率完整系統 冷凍法 4. 進化的模式 生命週期 (S-curve) 動態化 (彈性化) 倍增週期(Bi-, Tri-, Poly- 系統) 由巨觀到微觀 同步方式 尺寸放大、縮小 (行動電話、Mini、SMART) 不匹配的元件(控制不同輸送帶的速度，改變產品

5、的內涵) 自動化 (取代人) 動態化(彈性化) 一系統含一接點-許多接點-彈性結構 直尺-折尺-軟尺、鋼尺 可調方向盤 (一接點)-上下+旋轉 螺絲起子：桿由內外不同方向的二彈簧取代 倍增週期是含單一系統-含二、三單一系統 相同系統相加(homogeneous system) - 兩船相併 不同系統相加(heterogeneous system) - 瑞士刀 對位系統相加(heterogeneous) - 鉛筆+橡皮擦 、可 錄及消磁的錄音機 4. 進化模式-例子 4. 進化模式技法(Trimming) ARIZ (創新求解問題的方法） ARIZ是TRIZ分析的流程 1 分析問題 2 分析問題

6、的模式 3 建立最終理想的結果(IFR: Ideal Final Result) 4 利用外在物質及資源 5 利用資料庫 6 改變或重新建立問題 7 去除物理予盾方法的分析 8 利用己知的答案 分析步驟找出答案 TRIZ在創意設計上之應用例(1) 快速且安全的拆信方法 http:/www.triz- 傳統拆信方式 最快拆信方法 直接撕開 缺點：損毀內部文件 最可靠拆信 輔助器具：搖晃信封、剪刀、拆信刀 優點：信封口漂亮、不損文件 缺點：麻煩 問題核心vs.技術矛盾 25 25 快速拆信快速拆信 ( (減少拆信時間減少拆信時間) ) 27 27 可靠度可靠度 24 24 確保信內資訊不被毀損確保

7、信內資訊不被毀損 33 33 方便性方便性 ( (不需使用外在工具不需使用外在工具) ) 如何用最少的時間（最方便）打 開信封且不損資料的安全 改善的參數 不希望變壞的參數 不希望變壞的參數 解決方案(1) 25 25 快速拆信快速拆信 ( (減少拆信時間減少拆信時間) ) 27 27 可靠度可靠度 # 10 預先作用 預先將物體做部分或 全部的變更 # 30 彈性膜或薄片 事先加一個物體 預先將封口打洞 於物體外加上一個彈 性膜、薄片或撕帶 #30 彈性膜或薄片彈性膜或薄片 #10 預先作用預先作用 #4 非對稱性非對稱性 改善的參數 不希望變壞的參數 解決方案(2) 27 27 可靠度可靠

8、度 33 33 方便性方便性 ( (不需使用外在工具不需使用外在工具) ) # 17 增加一個維度(Dimension) 信封口與撕帶結合 改善的參數 #27 可拋棄物體 #17 增加一個維度 #40 複合材料 不希望變壞的參數 多層組合物體取代單層 傳統信封vs.安全快速拆信結構 U.S. Pat. 5,732,877 TRIZ在創意設計上之應用例(2) 自行車剎車靴創新結構 http:/www.triz- 傳統剎車方式 缺點 解決自行車剎車於乾、溼路面下其剎車力差異過大 的問題。 說明 剎車系統對環境影響因子 (水、細石)無任何防護。 影響剎車力的因素：磨擦對 之材料組合、水膜、質硬之 顆

9、粒物(外部、內部產生) 傳統之設計 最可靠的方式 配合乾/濕路況，隨時更換剎車靴。 缺點：使用不便。 目前通用之設計方案 剎車墊(pad)與輪圈材質的調配。 優點：維持使用之方便性。 缺點：材料(製造)穩定性之控制不易、成本高、 使用過程可能產生有害因子(鋁輪圈之磨除顆粒 Al2O3)。 問題核心vs.技術矛盾 A.如何用單一剎車靴（最方便）使自行車 在 乾/濕路面下均可正常操作(提供足夠剎車力)。 B.避免操作過程中產生之有害因子的影響。 C.外部影響因子(水、細石)之有效控制。 30 30 有害因子有害因子 (Al(Al2 2O O3 3) ) 2727 可靠度可靠度 ( (乾乾/ /溼路

10、面之專溼路面之專 用剎車靴用剎車靴) ) 33 33 方便性方便性 ( (單一剎車靴單一剎車靴) ) 13 13 穩定性穩定性 ( (剎車力受環境之剎車力受環境之 影響小影響小) ) 矛盾矩陣 解決方案(1) #17 轉換至新空間 (Transition into a new dimension) #40 複合材料 (Composite materials) 複層式物件組合 剎車墊上局部區 域材質變更 27 可靠度可靠度 (乾乾/溼路面之專溼路面之專 用剎車靴用剎車靴) 33 方便性方便性 (單一剎車靴單一剎車靴) #27 可拋棄物體 #17 轉換至新空間 #40 複合材料 改善的參數 不希望

11、變壞的參數 解決方案(2) #24 媒介 (Mediator) #30 彈性膜或薄片 (Flexible membranes or thin films) 利用一媒介執行某一項動作， 或暫時連接在原物體上，但可 以移除 30 有害因子有害因子 (Al2O3) 13 穩定性穩定性 (剎車力受環境之剎車力受環境之 影響小影響小) 將慣用結構以彈性元件連結 #35 轉換物體的物理或化學 性質 #24 媒介 #30彈性膜或薄片 #18機械震動 改善的參數 不希望變壞的參數 創新概念 ROC 411,935 ZL 99 2 17219.5 JP 3,067,272 U.S. Pat. Pending 概

12、念一： 概念二： U.S. Pat. 5,896,955 TRIZ在創意設計上之應用例(3) 整合式機車龍頭鎖 http:/www.triz- 傳統之設計 置物箱鎖 龍頭鎖 說明 操作程序複雜 黑暗中操作困難 置物箱鎖僅展現單一功能 兩個鎖心皆易損壞 問題核心(1)vs.技術矛盾 減少置物箱取物時間 新機構之元件數目不變/減少 新機構之複雜度不變/降低 26 26 元件數目元件數目 36 36 機構複雜性機構複雜性 25 25 時耗時耗 矛盾矩陣 改善的參數 不希望變壞的參數 解決方案(1) 單一元件展現多樣功能，藉以省卻其他元件。 欲解決的問題核心為龍頭鎖體。 #35 特性轉換 #38 加速

13、氧化 #18 機械震盪 #16 局部/過度處理 #29 油氣壓作動 #6 多功能化 解決方案(1) 現有操作路徑必須被維持： 現有市場、 大多數使用者操作習慣、 相容性 加入開啟置物箱功能時， 不可干擾原有開電、鎖定龍頭 之功能停駐點與其操作路徑。 問題核心(2)vs.技術矛盾 增進龍頭鎖之功能 增進龍頭鎖操控上的便利性 維持或減少元件數量 維持或降低機構複雜度 2626元件數目元件數目36 36 機構複雜性機構複雜性 3939多功能性多功能性 33 33 方便性方便性 矛盾矩陣 改善的參數 不希望變壞的參數 解決方案(2) 增加物體操作上的維度、 多層化。 Pushing paths On

14、Off Lock or Seat-open Seat open #32 變色 #26 迭代 #12 等能量狀態 #35 特性轉換(35) #17 增加維度 : 解決方案(2) 雖未干擾習用之操作路徑，但在不同位置需施 以不同之操作程序達成開啟置物箱之功能(有 些地方必需“push”，有些則不可“push”)，使 用者易混淆、不易記背。 專利申請 TRIZ在創意設計上之應用例(4) 球閥創新機構 設計目標與系統說明 目標 良好的密封性。 在高溫、高壓、具腐蝕性的惡劣 環境下仍可作動。 球閥與閥體間不致磨損。 系統說明 封閉情況下，如右圖所示，流體 施加高壓於球上，使球與閥座之 間的間隙貼緊，成密

15、合狀態。流 體便無法從上述間隙洩漏。 傳統之設計 有彈性的閥座設計 滑動式的閥座設計 合併式的閥座設計 技術矛盾 11 11 張力、壓力張力、壓力 ( (緊密接觸緊密接觸) ) 12 12 形狀形狀 ( (不希望發生變形不希望發生變形) ) 如何使球與閥座在不變形的狀況 下，產生最緊密的接觸。 解決方案(1) 12 12 形狀形狀 ( (球與閥座之變形量球與閥座之變形量) ) 11 11 張力、壓力張力、壓力 ( (緊密接觸緊密接觸) ) # 4 非對稱性 將球體本身做成非對 稱形狀。 4 非對稱性非對稱性 35 物理或化學性物理或化學性 質的改變質的改變 10 預先作用預先作用 15 運動化

16、運動化 改善的參數 不希望變壞的參數 物質-場分析 2.4.11電場模型電場模型 2.4.5 複合的含鐵模型複合的含鐵模型 2.4.3 磁性流體磁性流體 2.4.11 2.4.5 2.4.3 創新概念 概念一：概念二： 磁性元磁性元 件件 閥座閥座 TRIZ在創意設計上之應用例(5) 自行車煞車把手自行車煞車把手 傳統煞車方式 缺點 傳統自行車剎車手把的機械利益， 在煞車過程是一定的值。 說明 剎車開始煞車靴要 速度快接近輪圈。 接下來需要較大的 力量。 問題核心 Servo-Wave Technique（變行程） 解決方案(1-1) 造成 有害的功能 需要 有用的功能 煞車手把 連桿比 煞車

17、線的移動 機械利益 問題公式化 煞車線的移動 機械利益 改善的參數 不希望變壞的參數 10 力 3 移動物體的長度 解決方案(1-2) 12339 Undesired Result (Conflict) Feature to Change Weight of moving object Weight of nonmoving object Length of moving object : : Productivity 1Weight of moving object 2Weight of nonmoving object : 10Force 17,19 9,36 : 38Level of automation 39Productivity 矛盾矩陣 改善的參數 不希望變壞的參數 解決方案(1-3) 10 力 3 移動物體的長度 改善的參數 #17 增加一個維度 #19 週期運動 #9 預先抵消 #36 相變化 #17 增加一個維度 概念一:旋轉與線性移動 概念二:二個不同的半徑旋轉運動 取代一維運動為二維 不希望