北美智權報第107期：《解析「TRIZ」系列報導五》解決問題

矛盾矩陣（Contradiction Matrix）; 分離/轉換原則（Separation）; 質－場分析（Su-Field Analysis）; 簡化（Trimming）; 趨勢（Trend）.       智權報總覽>產業與經濟              《解析「TRIZ」系列報導五》解決問題 林士強／北美智權教育訓練處資深研發創新顧問 2014.05.20 大科學家愛因斯坦的把他的經驗告訴我們，「如果只有1小時解救世界，我會用55分鐘定義與分析問題，僅用剩下的5分鐘找答案」。

雖然找答案只花五分鐘，但是仍然須要盡心盡力，否則功虧一簣，找不到答案，豈不要人頓足搥胸，懊悔不已。

「TRIZ」所提供的解答，分為兩類： 40項發明原則 76個標準解 而引導我們到這些解答的指導原則計有： 矛盾矩陣（ContradictionMatrix） 分離/轉換原則（Separation） 質－場分析（Su-FieldAnalysis） 簡化（Trimming） 趨勢（Trend） 「TRIZ」工具與發明層級的關係 讓我們復習一下「TRIZ」工具與發明層級的關係，如表一所示。

表一：「TRIZ」工具與發明層級的關係   內容 比例   TRIZ工具 第五級 新發現 1% 新的發現 （無） 第四級 新的觀念，本質外的發明，在科學中找答案，而非在技術中 4% 新的技術 ARIZ 第三級 主要改進，本質內的發明 18% 解決物理矛盾 解決不足 分離／轉換原則 物理矛盾 76個標準解 第二級 已存系統的少許改善 45% 解決技術矛盾 40項發明原則 技術矛盾 第一級 外觀修改，參數設計，技術上無創新 32% 妥協式設計 （不需TRIZ工具） 其中，第一級與第二級的發明合計占去所有發明的版圖近八成（77%），其中的32%還不需要依賴「TRIZ」工具，端靠各位的「專業」、「知識」、「經驗」調整參數即能成功，對於技術或設計上的不便利，只要透過盡量相互妥協（例如：能夠快速拆換的模組化模具，雖然增加了便利性，但是也增加了模具的複雜性及價格，所以只得犧牲一部分模具模組化的程度），達成妥協的工程設計，這樣就可以解決三分之一的問題了。

而這不就是各位在各行各業中，每天面對的與解決的事情嗎？也請千萬不要小看這些調校參數、逐步改善、提升良率的功夫，其所帶來的整體成本節省與產品品質的提升，筆者認為這已經是很大的成就，應該替自己鼓鼓掌。

只是在這個過程中，台灣的業界多為中小企業，為怕麻煩或省成本，不太有發明之後就趕快申請專利保護的觀念，總以為自己的小小創意沒什麼了不起，或者別人一定也早就這樣做了，而錯失了申請專利得到國家專利權保護的大好機會。

對於需要稍微深入研究才能得到解答的問題，理論上，才開始有「TRIZ」這套系統化研發創新方法使得上力的地方。

「TRIZ」的概念是，不以妥協的工程設計為滿足，而對於技術或物理上的矛盾，就是要走自己的路，去盡力找出解決方案來。

例如，以上述的例子來說，我們若不從模具的改良上下手，而改由產品本身的設計上著手，例如將產品的類型簡化，或許能找出一個更好的解決方法。

技術矛盾 蘇聯前專利審查員G.Altshuller（1926–1998）及其同僚，藉由研讀各技術領域的眾多專利，將有代表性的專利所解決的問題，歸納成共通的問題類別（標準問題），他們同時也發現，對於這些共通的問題，該等專利所述的解決方案也極為類似（標準解），因此有「四十發明原則」及「76標準解」的產生。

其四十個發明原則的背後，每個都代表著至少五十件有代表性的發明專利，又有學者DarrellMan在「Matrix2003」一書中提到，他將四十發明原則擴充到77個，但是筆者認為將該77個發明原則納為日後參考即可，咱們還是先了解屬於基本功的「四十發明原則」才是。

簡單來說，當系統有「矛盾」（Contradictions）產生時，通常就是使用「四十發明原則」的好時機，而引領我們從找出問題的「矛盾」，到「四十發明原則」的工具，是「矛盾矩陣」以及「分離／轉換原則」。

至於前述「第一級」的問題／發明，可不可以參照「四十發明原則」來進行呢？其實，只要能解決各位面對的問題，又有何不可。

「76標準解」 而當系統內並無「矛盾」，但是有「不足」之處，則筆者建議可以使用「質－場分析」方法，找出「76標準解」的手法，來將系統重新建構，予以補足或改善。

標準解是用來解決所謂的「主要問題」（KeyProblems）。

傳統的76種標準解，當初是G.Altshuller透過許多的驗證將其逐一整理出來的，慢慢成為76個解決法則。

後曾有SergeiIkovenko將76種標準解，整合至27種，但是筆者也認為僅供參考即可，不必深究。

「76標準解」又可分為五類（Class），但選擇哪個Class來解決面前的課題，並無嚴格的定義。

所以，「76標準解」比較「原則性」，運用起來需要各位去發揮更多的想像力，目的就是解決問題。

而「四十發明原則」則比較淺顯易懂，台灣數十年來至今，賴以為生的產業，還是以「代工業」為主，代工業的特色，著重生產效率及良率的提升，而產品的創新，往往仰賴發出代工訂單的國際品牌大廠老大哥們。

回頭比照「表一」的發明層級，若將創新發明應用於「代工業」，其發明應該大部分都是落在第一級與第二級（但其實這也已經包括了近80%的發明了）。

根據「80–20」法則以及篇幅所限，本文因此將著重介紹「四十發明原則」給各位知曉。

至於其餘課程內容，北美智權推出的研發創新學程，在各個教育訓練課程系列中已經詳述，筆者不另贅述。

「矛盾矩陣」 每一個發明創新，其中包含著「需求衝突」的問題，也就是所謂的「矛盾」。

只要系統存在，就同時會存在著矛盾；當試圖改善一個系統、產品、或是工程特性時，卻會導致另外一個系統、產品、或是工程特性惡化。

傳統的方法是用「妥協」的方式，而「TRIZ」是利用消除或移轉的方法，來解決矛盾 「TRIZ」專家G.Altshuller在16年當中，透過分析專利，歸納經常遇到技術矛盾的系統特徵，共有三十九個技術參數，如表二所示。

表二：39種技術矛盾的系統特徵 「40發明原則」 G.Altshuller再將其對應的解決法則，整理成矩陣的方式，提供了一個簡單查表的方式，讓我們能找到解決技術矛盾的原則，將這些找到的解決法則，歸納起來便是所謂的「四十發明原則」。

這個矩陣為39X39的矩陣，共有1,263個元素，空矩陣共234個，這是一個需要耐心細看的大型矩陣（請見圖一及圖二）， 同樣的，因為環境的變遷，39x39的矩陣也已經進化為48X48的矩陣，但如前所述，參考即可，咱們還是先了解「39X39的矩陣」才是。

而「四十發明原則」的詳細內容，請參看附錄(一)。

圖一：矛盾矩陣表 觀看矛盾矩陣表請點→「矛盾矩陣」 圖二：矛盾矩陣表（擷取） 圖二擷取部分的「矛盾矩陣表」放大說明，其縱軸代表「想要改善的參數」，而橫軸代表會因為改善而「變壞的參數」。

例如：想要改善的是縱軸「5，Areaofmovingobject」，但是「Area」變大，導致「重量」也增加。

所以「變壞的」參數因子為橫軸的「1，Weightofmovingobject」，則我們可以參考的發明原則是「2,17,29,4」（詳見附錄一），用以解決所述技術矛盾，其餘類推。

物理矛盾 聰明的各位，一定發覺對角線的位置以灰色標記，並沒有解答，怎麼辦？其實代表著進入了「TRIZ」的另一個領域，「物理矛盾」（PhysicalContradictions）。

物理矛盾就是既要滿足參數A，又要滿足參數非A的狀態。

例如：希望產品又要「大」又要「不大」，又要「硬」又要「不硬」，…，這種需要「同時滿足A與非A狀態」的情況。

常見的物理衝突狀況如表三所 表三：常見的物理衝突狀況 物理特性 幾何特性 功能特性 快vs.慢 冷vs.熱 亮vs.暗 輕vs.重 動vs.靜 軟vs.硬 強vs.弱 平滑vs.粗糙 強磁vs.弱磁 大vs.小 厚vs.薄 寬vs.窄 尖vs.鈍 長vs.短 高vs.矮 胖vs.瘦 圓vs.非圓 正方vs.非正方 對稱vs.非對稱 平行vs.交叉 水平vs.垂直 推vs.拉 開vs.關 通行vs.阻礙 「分離原則」 而「分離原則」則是解決上述「物理矛盾」的手法，可將「物理矛盾」轉換為「技術矛盾」，而其最終解決辦法，則又回到「四十發明原則」去尋找，由此可見「四十發明原則」的重要性及其價值。

「分離原則」計有四種： 時間分離 空間分離 結構分離 條件分離 例如：腳踏車鏈條個別的鏈片其剛性足夠，而整體的鏈條柔軟性也很好，算是「結構分離」造成成品「又剛又柔」的例子。

關於「分離原則」，筆者的心得是，不用太拘泥於到底是哪一種分離原則，因為有時候也說不太準，只要是要滿足參數A，想出一種解答，又在要滿足參數非A的狀態，想出另外一種解答即可。

重點是這兩種解答在同一件產品上，要能找到連結，使其同時存在，才是真正的「解決方案」。

例如：腳踏車鏈條個別的鏈片剛性足夠，而整體的鏈條柔軟性很好，其間的連結關鍵是鏈片之間的「銷」。

又例如：可變翼飛機，起降時希望機翼面積大，高速飛行的時候希望機翼後掠，阻力小。

可變翼成功的重點是改變機翼位置的連結機構，使其結構可靠耐用，至於是使用「時間分離」或是「結構分離」原則，則不用太在意。

至於如何將「四十發明原則」應用於「物理矛盾」，則請參考附錄二的說明。

「四十發明原則」如此重要及有價值，那麼它到底是什麼呢？ 筆者認為它是統計前人針對同一類問題，歸納他們的思考及解決方案，為後人提供解決問題的建議。

所以「四十發明原則」比較像是指引各位方向的指導原則，並不是真的告訴各位問題的「答案」。

對同一項「發明原則」，不同人的解，會有相同的結果，但是更可能有不同的答案。

同一個問題，「想要改善的」和「因為改善而變壞的」，更是各人想法不同，其選擇組合也多樣，沒有所謂對錯，只有能否解決問題。

所以，一切又都回到「基本面」，各位都需要「練習」、「再練習」，還要加上「專業」、「知識」、「經驗」，才能真正解決問題。

「TRIZ」只是一種「哲學」、「方法」、「工具」而已，並不能代替各位解決個人手上的問題，因為解題的真正關鍵，還是各位自己。

  附錄一、「四十發明原則」 1.分割(Segmentation) a.將物體分成獨立的部分 b.使物體成為區段區塊或模組化(使容易組裝與拆卸) c.增加物體可分割的程度 2.分離／抽出(TakingOut/Sepration) a.從一物體中提煉、移除、分離出不想要(有害)的部分或屬性 b.從一物體中提煉、移除、分離出想要(有利)的部分或屬性 3.局部品質(LocalQuality) a.改變一個物體或系統的結構從均質變成異質 b.改變一個作用或外部環境(外部影響)從均質變成異質 c.使一系統每一部份的功能都能達成(局部)最適的狀態 d.使一個物體或系統的每一部份能執行不同與(或)互補性的有用功能 4.非對稱性(Asymmetry) a.利用不對稱的形狀，取代對稱的形狀 b.改變物體或系統的形狀，以適應外部的非對稱性 c.如果物體已是非對稱性形狀，則增加不對稱的形狀 5.整合／合併(Merging) a.將相同或相關的物體、作業、或功能實體連接或合併 b.合併物體、作業、或功能，使其在時間上一起作用 6.多功能／萬用性(Unuversality) a.集多種功能於一身，以消除對其他系統的需求(依賴以完成功能) b.使用標準功能 7.巢狀結構／套疊(Nesting) a.一物體放置另一物體內，該物體又被放置在第三物體內 b.將多數物體或系統放置在其他物體或系統內 c.一物體(動態性)通過另一物體的空隙(孔洞) 8.平衡力(Anti-Weight) a.結合能提供上升力量的物體，平衡物體的重量 b.利用環境中產生的空氣動力、水動力、浮力等，平衡物體的重量 c.利用環境中可取得的相對力量，平衡系統中的有害作用(負面屬性) 9.預先反作用(PreliminaryAnti-Action) a.如果一個作用包含有害與有用的效益，事先進行反作用的行動，以去除或降低有害的效果 b.事先對物體施以預應力，以抵抗有害的工作應力 10.預先作用(PreliminaryAction) a.預先導入有用的作用到物體或系統中(部分或全部) b.預先安置物體或系統，以期能在最方便的時間與位置展開作用 11.事先預防(CushioninAdvance) 採用事先預防的方式(備案)，以補救物體潛在的低可靠性 12.等位性(Equi-potentiality) 重新設計工作環境，以消除(減少)舉起或放在物體的操作；或由工作環境執行該等操作 13.逆轉(Inversion) 改用相反的作用取代原作用 使活動的部份(或外在的環境)固定；使固定的部份活動 將物體、系統、或程序反轉 14.曲度(Spheroidality) a.使用曲線取代直線，曲面取代平面，球形取代立方體 b.使用滾輪、球、螺旋 c.從直線運動到旋轉運動(反之亦然) d.利用離心力 15.動態性(Dynamics) a.在不同條件下，物體或系統的特徵要能(自動)改變以達到最佳的效果 b.分割物體成為可以相互移動的元件。

c.如果物體或系統是不活動的，使其能活動或能互換。

d.增加自由度的程度 16.不足／過多作用(Partial/ExessiveActions) 如果很難完成百分之百的理想效果，使用較多一點或較少一點的作法來簡化問題 17.移至新空間(AaotherDimension) a.轉變一維的運動(物體或系統)成為二維的運動(物體或系統)； b.轉變二維的運動(物體或系統)成為三維的運動(物體或系統) c.使用多層的結構取代單層 d.傾斜物體或用另一側面置放 使用物體的另外一面 e.投射光線到物體的反面或另一面或鄰近區域 18.機械振動(MechanicalVibration) a.使物體震動或震盪 b.增加震動的頻率 c.使用共振頻率 d.使用壓電震動器取代機械震動 e.結合超音波與電磁場的震盪  19.週期性動作(PeriodicAction) a.以週期的動作或脈衝取代連續性的動作 b.如果已經是週期的動作，改變週期的大小或頻率，以適應外在的需求 c.在急衝之間停頓一下 20.連續有用動作(ContinuityUsefulAction) a.物體或系統的所有部份應以最大負載或最佳效率操作 b.去除閒置或非生產性的活動或工作 c.將往復運動以旋轉運動取代 21.快速作用(Skipping) 用高速度執行一項行動，以消除有害的副作用，或減少有害的副作用 22.有害變有利(BlessinginDisguise) a.轉變有害的物體或作用以獲得正面的效果 b.增加另一個有害的物體或作用去中和或去除有害的效應 c.增加有害因子的程度以致不再發生害處 23.回饋(Feedback) a.導入回饋以改善製程或作用 b.如果已使用回饋機制，改變其級數或影響，使能適應作業條件的變化 24.中介物(Intermediatry) a.兩個物體、系統、或作用間使用中介物 b.使用暫時性中介物，當其功能完成後能自動消失，或是很容易移除 25.自助(Self-service) a.一個物體或系統執行補助的有用功能來服務自己 b.使用廢棄(或損失)的資源、能源、或物質 26.複製(Copying) a.使用簡化或便宜的複製品取代昂貴的，有弱點的物品或系統 b.用光學的複製(影像)取代一個物體或程序 c.如果已使用可見光的複製品，改用紅外光或紫外光的複製品 27.拋棄式(CheapShort-livingObjects) 使用多個便宜或短壽命的物品，取代昂貴的物品或系統 28.替換場系統(MechanicsSubstitution) a.使用另一種感測的方法(聲、光、視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺等)取代現行的方法 b.使用電場、磁場、或電磁場，與物體或系統交互作用 c.使用移動的場取代靜止的場；結構化的場取代非結構化的場；變化的場取代固定的場 d.使用場，並連接能與場作用(鐵磁性)的粒子、物體、或系統 29.氣壓／液壓(Penumatics&Hydraulics) 使用氣體或液體取代固體的元件或系統 30.彈性膜／薄膜(Flexibleshells&Thinflims) a.使用彈性殼和薄膜取代固態的結構 b.使用彈性殼和薄膜將物體或系統與外在有潛在危險性的環境隔絕 31.多孔材料(PorousMaterials) a.使物體成為多孔性，或加入多孔的元素 b.如果物體已是多孔性，在孔隙中加入有用的物質或功能 32.改變顏色(ColorChanges) a.改變物體或其環境的顏色 b.改變物體或其環境的透明度 c.使用顏色添加物或發光的元素，以改善事物的能見度 d.在不同輻射熱下，改變物體的發光性質 33.同質性(Homogeneitys) 產生交互作用的物體，應使用同一種材料(或有相同性質的材料) 34.拋棄／再生(Discarding&Recovering) a.已執行完成功能的物體或系統的元件，能自行消失(溶解、揮發、拋棄) b.動作中將已消耗或退化的零件，恢復其功能或形狀(再生) 35.改變參數(ParameterChanges) a.改變物理物理、化學狀態(固態、液態、氣態) b.改變濃度或密度 c.改變彈性(伸縮性、彎曲性、可撓度)的程度 d.改變溫度 e.改變壓力 f.改變長度、體積 g.改變其他參數 36.相改變(PhaseTransition) 在相轉變的過程中，利用所發生的現象(如體積改變、熱釋放、或吸收) 37.熱膨脹(ThermalExpansion) a.利用材料的熱脹冷縮去完成有用的效應 b.利用不同膨脹係數的多種材料，去完成不同的有用效應 38.強氧化劑(BoostedInteraction) a.使用含氧量高的氣體取代正常空氣 b.使用純氧取代含氧高的氣體 c.使用離子輻射 d.使用氧離子 e.使用臭氧 39.鈍性環境(InertEnvironment) a.以鈍性環境取代正常環境(一般大氣中) b.加入中性物質或鈍性添加物於物體或系統中 40.複合材料(CompositeMaterial) 使用複合材料取代均質材料   附錄二、「四十發明原則」應用於「物理矛盾」 以下的表格內容提供各位參考使用。

各發明原則的利用，應依各位的「專業」、「知識」、「經驗」來進行判斷。

時間分離 空間分離  9.預先反作用  1.分割  10.預先作用   2.分離 11.事先預防                 3.局部特性 15.動態性  4.非對稱性 16.不足/過多作用   7.套疊  18.機械振動 13.逆轉 19.週期性動作 17.移到新空間 20.連續有用動作 24.中介物 21.快速作用 26.複製 29.氣壓或液壓 30.彈性膜薄膜  34.拋棄再生 　 37.熱膨脹 　 結構分離 條件分離 1.分割    1.分割  5.整合  3.局部品質 12.等位性     5.整合  28.替換場系統  6.多功能/萬用 31.多孔性材料   7.套疊  32.改變顏色 13.逆轉 35.改變參數 14.曲度 36.相變化 22.有害變有利 38.強氧化劑 24.中介物 39.惰性環境 25.自助   27.拋棄式 33.同質性 35.改變參數     作者： 林士強 現任： 北美智權教育訓練處資深研發創新顧問 經歷： 法商台灣康旭研發工程處專案經理 中科院飛彈製造中心專案工程師 聖荷西州立大學機械研究所碩士 專長： 機械、供應鏈管理、專案管理   Facebook 按讚馬上加入北美智權報粉絲團