1、Applied optimum design labApplied optimum design labTRIZ 的應用(Theory of Inventive Problem Solving)曾錦煥國立交通大學 機械工程系應用最佳化實驗室Applied Optimum Design Laboratoryhttp:/wwwaodl.me.nctu.edu.tw/email:chtsengcc.nctu.edu.tw八十九年十二月八日高雄第一科技大學*Applied optimum design labApplied optimum design lab演講內容 TRIZ始祖:Genrich A
2、ltshuller(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(金屬加工技術中心)自行車煞車把手(工研院機械所)結語*Applied optimum design labApplied optimum design labTRIZ簡介 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
3、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)ARIZ(創新求解問題的方法)(1959-1985)*Applied optimum design labApplied optimum design labTRIZ始祖:Genrich Altshuller1926年10月15日出生於前蘇聯的Tashkent。1998年9月24日逝世於Pefrozavodsk(享年72歲)。*Applied
4、optimum design labApplied optimum design lab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*Applied optimum design labApplied opt
5、imum design lab2.理想化-例子*Applied optimum design labApplied optimum design lab 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*Applied optimum design labApplied optimum design lab3.物質-場的分析機械、熱、化學、電、磁、重力.76個標準解*Applied optimum design labApplied optimum design lab3.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
6、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*Applied optimum design labApplied optimum design lab3.物質-場分析的技法有害完整系統無效率完整系統冷凍法*Applied optimum design labApplied optimum design lab4.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)*Ap
7、plied optimum design labApplied optimum design lab 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*Applied optimum design labApplied optimum
8、 design lab4.進化模式技法(Trimming)*Applied optimum design labApplied optimum design labARIZ(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: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*Applied optimum design labApplied optimum design labTRIZ在創意設計上之應用例(1)快速且安全的拆信方法
9、http:/www.triz- optimum design labApplied optimum design lab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*Applied optimum design labApplied optimum design lab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（
10、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*Applied optimum design labApplied optimum design lab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*Applied optimum design labApplied optimum desig
11、n lab解決方案(2)27 27 可靠度可靠度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*Applied optimum design labApplied optimum design lab傳統信封vs.安全快速拆信結構U.S.Pat.5,732,877*Applied optimum design labApplied optimum design labTRIZ在創意設計上之應用例(2)自行車剎車靴創新結構ht
12、tp:/www.triz- optimum design labApplied optimum design lab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)*Applied optimum design labApplied optimum design lab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
13、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)。*Applied optimum design labApplied optimum design lab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
14、小影響小)矛盾矩陣*Applied optimum design labApplied optimum design lab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變壞的參數*Applied optimum design labApplied optimum desi
15、gn lab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*Applied optimum design labApplied optimum design lab創新概念ROC 411,935ZL 99 2 17219.5JP
16、3,067,272U.S.Pat.Pending概念一：概念二：U.S.Pat.5,896,955*Applied optimum design labApplied optimum design labTRIZ在創意設計上之應用例(3)整合式機車龍頭鎖http:/www.triz- optimum design labApplied optimum design lab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*Applied optimum design labApplied optimum design lab問題核心(1)vs
17、.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*Applied optimum design labApplied optimum design lab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*Applied optimum design labApplied optimum design lab解決方
18、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。*Applied optimum design labApplied optimum design lab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*Applied optimum design labApplied optimum desig
19、n lab解決方案(2)增加物體操作上的維度、多層化。Pushing pathsOnOffLock or Seat-openSeat open#32 變色#26 迭代#12 等能量狀態#35 特性轉換(35)#17 增加維度 :*Applied optimum design labApplied optimum design lab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。專利申請中(光陽機車)*Applied optimum design labApplied opt
20、imum design labTRIZ在創意設計上之應用例(4)球閥創新機構(金屬加工技術中心)*Applied optimum design labApplied optimum design lab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。*Applied optimum design labApplied optimum design lab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*A
21、pplied optimum design labApplied optimum design lab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。*Applied optimum design labApplied optimum design lab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
22、10 預先作用預先作用15 運動化運動化改善的參數不希望變壞的參數*Applied optimum design labApplied optimum design lab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2.4.112.4.5 2.4.3*Applied optimum design labApplied optimum design lab創新概念概念一：概念二：磁性元磁性元件件閥座閥座*Applied optimum design labApplied optimum design labTRIZ在創意設計上之應用
23、例(5)自行車煞車把手自行車煞車把手（工研院機械所）（工研院機械所）*Applied optimum design labApplied optimum design lab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。*Applied optimum design labApplied optimum design lab問題核心Servo-Wave Technique（變行程）*Applied optimum design labApplied optimum design lab解決方案(1-1)造成有
24、害的功能需要有用的功能煞車手把連桿比煞車線的移動機械利益問題公式化*Applied optimum design labApplied optimum design lab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)*Applied optimum design labApplied optimum design lab12339 Undesired Result (Conflict)Feature to ChangeWeight of moving objectWeight of nonmovingobjectLength of moving o
25、bject:Productivity1Weight of moving object2Weight of nonmoving object:10Force17,199,36:38Level of automation39Productivity矛盾矩陣改善的參數不希望變壞的參數解決方案(1-3)*Applied optimum design labApplied optimum design lab10 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變
26、壞的參數解決方案(1-4)*Applied optimum design labApplied optimum design lab概念一:旋轉與線性移動 概念二:二個不同的半徑旋轉運動解決方案(1-5)*Applied optimum design labApplied optimum design lab商品Shimano/LX解決方案(2-1)*Applied optimum design labApplied optimum design lab力Field煞車線S1手把S2連續的調整S3物質-場的分析力Field煞車線S1手把S2解決方案(2-2)*Applied optimum d
27、esign labApplied optimum design lab概念三商品Shimano/LX解決方案(2-3)*Applied optimum design labApplied optimum design labTRIZ國內網站正在建立中 http:/wwwaodl.me.nctu.edu.tw/國立交通大學 機械工程系 應用最佳化實驗室 Applied Optimum Design Laboratory 目前資料：書籍、國外網站、投影片資料*Applied optimum design labApplied optimum design lab結語 TRIZ 問題描述 問題求解的技法 五個TRIZ的實例 TRIZ與其他設計方法的比較 資料庫內容 資料庫整理(利用電腦)求解的工具(創新的機會)創新本身 技法不是必須的工具 技法是死的但必須活用*Applied optimum design labApplied optimum design lab演講結束，謝謝您!*
