Transcript 研發與產品創新方法  創新矩陣  Theory of Solving Inventive Problems, TRIZ 矛盾矩陣與應用

研發與產品創新方法
 創新矩陣
 Theory of Solving Inventive Problems, TRIZ
矛盾矩陣與應用
物質-場分析模型
創新方法與範例
09/12/2009
CJChang
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創新矩陣與產品創新的關鍵思維
 創新是將創意轉換成價值，特別是經濟上價值。創新可出現在企業
不同流程構面，在產品開發上、製程改善上、市場行銷上、商業模
式上、組織架構上，當然也可從更高層級的公司治理（Corporate
Governance）或是經營策略（Business Strategy）上的創新。
 創新矩陣（Innovation Matrix）即是根據創意程度不同所進行之矩
陣分類，特別是以二維矩陣表示。例如【創新經濟時代，全民一起
創新】一文所討論之「創新元素表」，即是根據技術推力與市場拉
力所繪製之創新矩陣範例。廣義的創新矩陣或是所謂創新矩陣一般
原則，可將橫軸為分類系統一，縱軸為分類系統二。此外根據不同
分類系統，均可刻畫出三個程度不一之創新內容，包括無改變、小
改變與突破式改變。
 產品創新（Product Innovation）即是以產品改變（change）與加
值（value added）為核心之創新類型。產品創新雖是最古老的，但
也是最重要的創新類型，畢竟沒有好產品或服務，企業無法增加客
戶價值，必然也不會有穩定現金流。
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Henderson-Clark創新矩陣
 產品創新可分成兩類：產品應用創新以及產品設計創新。
產品應用創新涵蓋功能上創新（需求端，市場拉力）與
產品端創新（供給端，技術推力）。
產品設計創新即是以產品之改變為核心之創新內涵，知
名典範者Henderson-Clark創新矩陣就是一例。
Henderson-Clark創新矩陣橫軸為產品之底層元件層級
之組合，例如不同零組件，而縱軸為整體結構層級。舉
例來說，結構創新（Architectural Innovation）即是
組成產品的基本元件不變，但是整體結構布局改變。也
就是說，將相同元件進行整體結構之重新調整，進而產
生新功能。Henderson-Clark創新矩陣之兩個軸線都是
技術相關，而與市場拉力或消費者是無關。
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Henderson-Clark創新矩陣
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創新矩陣結論
 從上述之展示，可以歸納出三種模式之創新組合:
 市場拉力
- 技術推力型
 技術推力型 - 技術推力型
 市場拉力
- 市場拉力型
而Henderson-Clark創新矩陣即屬於技術推力型-技術推力型，創
新元素表為市場拉力-技術推力型。
 上述創新矩陣與產品創新討論給了一些啟示：
 產品或是技術層級的創新也可以有更深層次思維，例如將產品從
元件與整體結構看，進行結構層級創新而不牽涉元件層級創新。
 創新可在一理性架構思維下繼續延伸，例如創新矩陣的一般原則
，一旦規則建立，理性思維得以延伸。
 創新不應僅是一抽象名詞，應在變與不變中看出差異，特別是小
改變與突破式改變之差異。
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Theory of Solving Inventive Problems, TRIZ
TRIZ核心有二，其一為矛盾矩陣表，另一為物質-場分析法。
矛盾分為兩種
– 技術矛盾:指當系統中一參數（Parameter）改善時，另一參數即改惡（
變差），例如亮度與節能，成本與品質。
– 物理矛盾:物理矛盾指的是兩參數的對立，例如冷與熱，長與短。
當遇到技術矛盾，通常可以透過矛盾矩陣展開進行問題剖析。矛盾矩
陣為一39 X 39 之矩陣，其中，橫軸代表39個欲改善參數，縱軸亦代表
39會惡化參數，矩陣元素為針對此狀況所提出之建議創新法則，共分為
40類。39個參數分為六大群組，40個創新法則亦分為六類。
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矛盾矩陣表
22. Loss of energy
33. Ease of operation
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創新方法 2, 13, 19
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TRIZ 矛盾分離原理
 如果使用矛盾矩陣還是無法解決問題的矛盾點(
空矩陣元素)，則必須將技術衝突轉換為物理衝
突，再利用時間、空間或尺寸上的分離將物理上
的衝突分離，再利用類比思考的方式尋求解答。
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TRIZ 矛盾分離原理
 實例: 飛機機翼
解決方案
•利用時間來分離
•機翼摺疊式設計
飛機起飛時，打開機翼
飛機高速飛行時，摺疊機翼
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運用TRIZ知識庫
(矛盾矩陣表、分離原理、76個發明模型…)
轉換為標準問題
轉換為個別問題(類比思考)
辨識問題
(物理矛盾OR 技術矛盾)
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解答
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物質-場分析模型（Substance-Field
Analysis）
 物質-場分析模型（Substance-Field Analysis）是TRIZ重要分析工具，
也是技術解構與創新發明基本手法。物質-場分析模型可將技術之困難問
題進行系統性分類，並針對問題歸納出特定解決方法。
 物質-場分析模型包括 1個場元素（Field）與 2個物質元素（Substance
）。場即是兩物質間施力方法，物質一為工具，物質二為使用該工具的
目的物質。
 物質包括5類: 1.人、2.工具、3.材料、4.零件、5.環境。
 場亦包括5類:1.機械力、2.熱力、3.化學力、4.電力、5.磁力。(亦可擴展
，例如場可擴展為聲、光、電、熱、磁、力、生物與化學等。)
 兩個物質間之箭頭代表作用之效果，其中”實線”表示有效、”虛線”表示
不足、”波浪線”表示有害。
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物質-場分析模型（Substance-Field
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Analysis）
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物質-場分析模型（Substance-Field
Analysis）

物質-場分析模型分類，系統可分為四類。包括1.有效且完整的系
統、2.未完整的系統、3.有害的完整系統與4.不足的完整系統等，
對應之解決方法。上述2、3與4中未完整或不足之系統，TRIZ歸納
出5類共76個標準解法。

矛盾矩陣表 與 物質-場分析法有兩個重要意涵:
1. 針對矛盾提出對策即是問題解決重要基準（找到衝突並解決衝突）
2. 針對不同問題提出物質-場分析法，方能切中真實問題核心。

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矛盾矩陣表與物質-場分析法等邏輯不僅可用於技術問題解決，其
餘他類問題解決法（人文社會科學，管理與服務等）也可依此模式
進行。
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物質-場分析模型分類
分類
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解決方法
1.有效且完整的系統(Effective
complete system)
• 不需額外解法
2.未完整的系統(Incomplete
system)
• 增加需要的元件，完成物質場三
角形
3.有害的完整系統(Harmful
complete system)
• 增加另一個場(F2)，用來平衡產
生有害效果的場
4.不足的完整系統(Ineffective
complete system)
• 改用新的場(F2)或場和物質
(F2+S3)來代替原有的場(F1)或場和
物質(F1+S1)
• 增加一個新的場(F2)來增強需要
的效果
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物質-場分析模型76個標準解法
 在建立物質－場分析模型後，Altshuller和他
的同事提出了76個標準方法來協助解決將未完
整的系統、有害的完整系統與不足的完整系統
此三類問題模型轉化為有效且完整的系統模型
的途徑。此76個標準方法分為五大類。
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TRIZ之40個創新方法
空間的轉換
1. 分割(Segmentation)
2. 局部特性(Local
Conditions)
3. 不對稱(Asymmetry)
4. 曲率(Spheroidality)
5. 移到新的次元
6. 套疊(Nesting)
時間的轉換
1. 預先動作
2. 動態(Dynamicity)
3. 周期性動作
4.事先緩和(Cushion in
Advance)
5. 預先的反作用力
6.有效動作的連續
7.急速通過
作用力的轉換
材料或形態的轉換
18. 機械振動
16.局部或過度的動作
29. 運用氣壓或水力
8. 平衡力
12.等位性
35.變化物理或化學狀態
32. 改變顏色
40.合成材料
30.彈性膜或薄膜
31.使用多孔材料
36.相的萬變
37.熱膨脹
33.同質性
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主體的轉換
1. 抽出(Extraction) 25.自助
28. 更換機械系統
5. 結合
13. 倒轉
23.回饋
26. 複製
24. 中介物
6. 多面性
27.便宜壽命短的物體取代
34.拋棄及再生零件
22.將害處轉換成益處
環境的轉換
39. 惰性環境
38.使用強氧化劑
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創新方法與範例
(2) Extraction（萃取）
• 從一個物體中萃取出令人不快的元件或屬性。
• 僅萃取出需要的零件或屬性。
例子：
以往在進行晶圓接合時，會導致晶圓外圍的
變形且降低其承受應力的強度。因此可以考
慮在完成晶圓接合後切除外圍變形的部分，
萃取出中間較完整的部分，如圖所示。
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創新方法與範例
(13) Inversion（反向）
•把一個通常用來解決特定問題的方法反向思考。
•把一個可移動的物體固定，把一個固定的物體讓它變成可移動。
•將物體或過程上下顛倒。
例子：
在鑄造有較高薄壁的鑄鐵模件時，杓子總得
舉到高處，且在灌模末期會有不均勻的流動
情形。若將原本杓子舉到高處的動作變成鑄
模的下降，如此杓子變維持在固定高度，且
鑄模液的流動較能以層流的方式流動，也使
鑄件的品質較好，如圖所示。
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創新方法與範例
(19) Periodic Action（週期運動）
• 使用週期性運動取代連續性的運動。
• 如果已經是用週期運動，則改變振幅或頻率。
• 使用脈衝間的暫停時間來達成一個不同的運動。
例子：
鑽孔機一直維持高速運轉不但會
降低效率且耗電量大。利用週期
性的兩段式鑽孔能提高鑽孔效率
且減少耗電量，如圖所示。
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