产品创意设计心法-TRIZ

產品創意設計心法--TRIZ之應用內容摘要•TRIZ始祖:GenrichAltshuller(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:GenrichAltshuller1926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Theoryofinventiveproblemsolving發明問題的解決理論簡稱TRIZ(俄文的第一個字母簡寫)•問題描述–創新情境問卷(InnovationSituationQuestionnaire,ISQ)–問題公式化(ProblemFormulation)•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-FieldAnalysis,1974-1979)–進化模式(PatternsofEvaluation,1969-1985)•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1%雷射、電晶體TRIZ:39項工程參數(六大群組)問題描述1.創新情境問卷(ISQ)2.問題公式化(PF)1.創新情境問卷(ISQ)•創新系統的資料與環境–系統名稱、主要功能、系統結構、子系統與元件交互作用、環境•可利用的資源–物質、場、功能性、資訊性、時間、空間、資源改變•問題情況的資料–改進、消除缺點、缺點發生的機制、問題的歷史•改變的系統–系統容許改變、限制2.問題公式化(PF)防漏洩漏緊密接觸金屬材料硬的環境彈性變形磨耗損壞磨擦有用的功能有害的功能供給消除造成問題求解的技法1.矛盾、衝突技術矛盾:39個參數及40個原理物理矛盾2.理想化3.物質-場的分析4.進化模式1.矛盾定義•技術矛盾：要改進一參數特性，造成另一參數特性惡化•物理矛盾：同一參數特性相互矛盾•39個參數(Parameters)：–1)重量、9)速度、12)形狀、14)強度、17)溫度、22)能量、27)可靠度、28)準確度、29)精確度、32)製造、37)生產性1.TRIZ的矛盾技法•物理矛盾：將矛盾分離–時間：老花眼鏡及近視眼鏡–空間：老花+近視眼鏡–物質的物理狀態：鏡片使用自動調焦•技術矛盾:矛盾矩陣–39個參數–40個原理(Principles)•#1分割、#5合併、#13反向、#18機械掁動、#24媒介、#27丟棄、#36相變化、#40複合材料•矛盾、衝突矩陣(ContradictionsTable)1.技術矛盾--例子9)速度1)重量改善的參數不希望變壞的參數技術矛盾矛盾矩陣改善的參數不希望變壞的參數原理•矛盾矩陣–39個參數–40個原理2.理想化•任一技術系統的目標是提供一功能。•過去工作的想法:–需要完成此功能，所以必須用機構或設備來達成。•TRIZ的想法:–完成此功能而不需要機構或設備(理想化)–系統的理想化--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理想的容器就是沒有容器測酸對不同合金的抗蝕性成本增加月球登陸小艇的燈泡外罩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•改變操作原理•利用資源2.理想化技法3.物質-場的分析物體2物體1場機械、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:鐵鎚碎石鐵鎚脈衝氣壓石頭鐵鎚脈衝氣壓石頭鐵鎚脈衝氣壓石頭鐵鎚脈衝氣壓石頭3.物質-場分析的技法鐵鎚脈衝氣壓石頭鐵鎚脈衝氣壓石頭有害完整系統無效率完整系統鐵鎚脈衝氣壓石頭罩子(S3)鐵鎚脈衝氣壓石頭水(F2)冷凍法火藥(S3)化學場(F2)石頭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(homogeneoussystem)--兩船相併–不同系統相加(heterogeneoussystem)--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分析問題的模式3建立最終理想的結果(IFR:IdealFinalResult)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9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快速拆信(減少拆信時間)27可靠度24確保信內資訊不被毀損33方便性(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快速拆信(減少拆信時間)27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#10預先作用#4非對稱性改善的參數不希望變壞的參數解決方案(2)27可靠度33方便性(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.5,732,877TRIZ在創意設計上之應用例(2)自行車剎車靴創新結構傳統剎車方式•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有害因子(Al2O3)27可靠度(乾/溼路面之專用剎車靴)33方便性(單一剎車靴)13穩定性(剎車力受環境之影響小)矛盾矩陣解決方案(1)#17轉換至新空間(Transitionintoanewdimension)#40複合材料(Compositematerials)複層式物件組合剎車墊上局部區域材質變更27可靠度(乾/溼路面之專用剎車靴)33方便性(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變壞的參數解決方案(2)#24媒介(Mediator)#30彈性膜或薄片(Flexiblemembranesorthinfilms)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(Al2O3)13穩定性(剎車力受環境之影響小)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ROC411,935ZL99217219.5JP3,067,272U.S.Pat.Pending概念一：概念二：U.S.Pat.5,896,955TRIZ在創意設計上之應用例(3)整合式機車龍頭鎖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元件數目36機構複雜性25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26元件數目36機構複雜性39多功能性33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。PushingpathsOnOffLockorSeat-openSeatopen#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張力、壓力(緊密接觸)12形狀(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形狀(球與閥座之變形量)11張力、壓力(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35物理或化學性質的改變10預先作用15運動化改善的參數不希望變壞的參數物質-場分析閥座球體力2.4.11電場模型2.4.5複合的含鐵模型2.4.3磁性流體閥座：電磁元件磁力球體2.4.11閥座：磁性元件磁力球體2.4.5磁性流體磁力球體2.4.3創新概念概念一：閥座閥座概念二：磁性元件閥座TRIZ在創意設計上之應用例(5)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-WaveTechnique（變行程）解決方案