TRIZ

nullThe study of problem solving by TRIZ and Taguchi methodology in automobile muffler designationThe study of problem solving by TRIZ and Taguchi methodology in automobile muffler designation指導教授 杜 壯 博士 陳凱瀛 博士 職工管碩一 94378522 陳榮富大 綱大 綱摘要 研究方法 TRIZ理論 實驗設計及田口方法 結論 心得分享摘要摘要這篇研究（發表在TRIZ -JOURNAL 2003 July，作者為現任東南科技大學助理教授吳贊鐸）針對汽車排氣管之滅音器導入TRIZ和田口方法作最佳化設計 實驗設計早在1920年代 R.A.Fisher 在農業上小麥品種的遺傳研究，已經使用多因素配置法對不同因素的每一水準組合進行實驗，再用變異數分析來評價因素對實驗問題的影響。但是當因素與水準的數目增加時，導致實驗次數也增加，因此對實驗執行的效果大打折扣。 1950年代G.Taguchi依既有的實驗設計方法，以規格化的直交表來進行直交實驗設計，使得工業界使用實驗設計的可行性增高。 null研究方法nullnullnullProcedure of applying Taguchi method to parameter and tolerance design 創意問題解決理論 TRIZ -The Theory of Inventive Problem Solving-創意問題解決理論 TRIZ -The Theory of Inventive Problem Solving-開發者：蘇聯‧Dr. Genrich Altshuller TRIZ是俄文創新發明問題解決理論的字首縮寫(Theory of Inventive Problem Solving)，『TRIZ』(發音為/tri:z/)。 前蘇聯的Genrich Altshuller (1926)，在蘇聯政府認命下，審閱 200,000專利，發現只有2%的專利是真正的首創發明(pioneering inventions)，剩下的皆是使用前人已知想法或概念，加上新奇方法，這也奠下了TRIZ系統化的創意設計方法之基礎 。 TRIZ (pronounced [treez]) - a Russian acronym for "''Teorija Rezhenija Izobretatelskikh Zadach''"nullToolObjectContradictionResourcesIdeal Final ResultPatterns of Evolution40 PrinciplesStandardsARIZEffectsTRIZ-based SWTRIZ是解決問題的一種方法TRIZ是解決問題的一種方法TRIZ是解決問題的一種方法，其針對問題點的所在加以分析，並找出矛盾，再將矛盾分為物理矛盾與技術矛盾，進而採取不同的解決方式。 TRIZ提供了思考方法的革命性知識資料庫。它將再創新發明上的人類經驗加以表述出來並量化。針對創新發明的問題解決它建立了分析性的原則，它能為克服各種基本工程矛盾一步步去達成突破性的概念。TRIZ推廣TRIZ推廣時間回溯到1946年，Genrich Altshuller(1926-1998)在前蘇聯產生了有關TRIZ的第一個構想，這50多年來Altshuller帶著學生和工作夥伴一起從事TRIZ的開發和使用。在冷戰結束後，許多TRIZ的專家移民到了歐洲和美國等地；因此在西方國家裡的人開始學習它。大概是1992年，TRIZ相關的顧問活動和軟體工具開發，開始在美國出現。最近TRIZ已經被導入到美國的大型企業內。在日本，TRIZ也已在1997年夏天被導入和推廣。目前正廣泛被運用到經營管理、服務業上。 TRIZ四個特性 TRIZ四個特性 TRIZ是科技起源和科技發展之理論 TRIZ是一種可克服心理慣性(psychological inertia)之技術 TRIZ是一種為了分析、公式化和解決創意問題(inventive problems)之技術 TRIZ可指出結合各種科技知識及設計理念形成之產品功能之未來發展方向 矛盾矩陣 Contradiction Matrix/ 矛盾表Contradiction Table矛盾矩陣 Contradiction Matrix/ 矛盾表Contradiction TableContradiction Table 當試圖改善一個產品或是工程特性時，卻導致另外一個產品或是工程特性惡化。傳統的方法是用妥協的方式，而TRIZ卻是利用消除的方法。 Altshuller分析歸納經常遇到技術矛盾的系統特徵共有三十九個，將其對應解決的法則，整理成矩陣的方式，提供一個快速簡單的方式，幫助你找到解決技術矛盾的法則，這個矩陣為39x39的矩陣，共有1521個元素 。 nullExample of TRADEOFFS （ TECHNICAL ONTRADICTIONS ）nullExample of INHERENT CONTRADICTIONS （PHYSICAL CONTRADICTIONS）使用矛盾矩陣之步驟使用矛盾矩陣之步驟將待解決問題以文字敘述，試著找出問題的矛盾，是由那些相互矛盾的屬性所引起。 在表中找出相互矛盾屬性的位置。 利用矩陣找出這兩相互矛盾屬性交叉方格，方格中的號碼即是解決方法。 依照號碼在解決原則的名單中，找出原則內容。 將一般性解決原則轉換為原先問題，找出可能的有效解決之道。矛盾表Contradiction Table使用例矛盾表Contradiction Table使用例40項TRIZ的創新原則 10.Prior Action 預先作用 15.Dynamics 動態性 36.Phase Transition 相變化 25.Self-service 自我服務 40項TRIZ的創新原則(例)40項TRIZ的創新原則(例)39個工程參數 P.139個工程參數 P.139個工程參數P.239個工程參數P.240項TRIZ的創新原則(發明原理) P.1 Innovation Principles40項TRIZ的創新原則(發明原理) P.1 Innovation Principles40項TRIZ的創新原則(發明原理) P.2 40 Innovation Principles40項TRIZ的創新原則(發明原理) P.2 40 Innovation PrinciplesnullAltshuller's Table of Contradicitons Features to Improve #1-20 vs. Undesired Result #1-13. http://www.mazur.net/triz/contradi.htm nullFeatures to Improve #1-20 vs. Undesired Result #14-26. nullFeatures to Improve #1-20 vs. Undesired Result #27-39. null日本品質的演進(Japanese Quality Evolution) 實驗設計及田口品質工程null科技的反覆學習程序 Box, Hunter, Hunter(1978):Statistics for Experimenters 實驗設計及田口品質工程null科技研究的資料搜集及分析 Box, Hunter, Hunter(1978):Statistics for Experimenters 實驗設計及田口品質工程null實驗設計的專門術語及概論 反應值 f(X1,X2,…,Xk) = X1 X5 X4 X3 X2 Y 因素 null實驗觀測的結果，如品質問題中客戶及工程人員關心的關鍵產品/製程特性(CTQ)，數學關係式的應變數(Dependent Variables) Y；Y=f(X1,X2,…,Xk) 一個實驗反應值的選擇非常重要，反應值是否能反應實驗目的，決定實驗的成敗。CTQ=Critical To Quality1.反應值(Responses)實驗設計的專門術語及概論 null反應值的分類反應值 (品質特性)靜態動態計量計數望目特性 望小特性 望大特性計件 計點1.反應值(Responses)純度, 濃度, 長度, 重量, 強度, 壽命, 磨耗率, 縮收率, 噪音, 硬度, 收率, 電壓, 電阻, 電流, 不良率, 缺點數感官視覺, 聽覺, 嗅覺, 味覺, 觸覺, 偏好實驗設計的專門術語及概論 null2.因素(Factors)對實驗結果的反應值有影響的一系列原因中，在實驗設計時特別提出考量而進行比較的稱為因素，如品質問題中影響產品品質特性的原因，數學關係式的自變數(Independent Variables) X1,X2,…,Xk； Y=f(X1,X2,…,Xk) 因素可以是定性或定量，例如定量以 ℃ 來表示溫度，rpm表示轉速；定性以 A、B、C表示不同供應商，以早、中、晚班表示不同班別的人員。一個實驗中可以只考慮一個因素或同時考慮多個因素。 實驗設計的專門術語及概論 null2.因素(Factors)可控因素( Controllable) :實驗者可以適度調整的因素， 如速度 、 溫度 、 壓力、 配方成份。 不可控因素(Uncontrollable) :實驗者不容易調整或調整起來有困難不符成本的因素， 如環境溫度 、 濕度 、 作業員。 信號因素(Signal) :反應值隨此因素的輸入而改變，如人的血壓隨年齡的不同而改變，如汽車的轉彎性能，隨方向盤轉動角度的大小而改變轉彎的半徑。因素的分類實驗設計的專門術語及概論 null3.反應值與因素的選擇(1) 針對改善問題的有關範圍以製程 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 圖(Process Map)展開其輸出(Outputs,Y)及輸入(Inputs, X1,X2,…,Xk)。Process Step 輸入輸出X1X2X3X4X5純 度 濃 度 長 度 重 量 強 度 壽 命 磨耗率 縮收率 噪 音 硬 度 收 率 電 壓 電 阻 電 流 不良率 缺點數Y2Y3C : Controllable 速度 , 溫度 , 壓力 U : Uncontrollable 環境溫度 , 濕度 , 作業員Y1實驗設計的專門術語及概論 null3.反應值與因素的選擇以烹調咖啡的過程為例:實驗設計的專門術語及概論 null(2) 以 XY-Matrix針對改善問題評估輸出(Outputs,Y)及輸入(Inputs,X1,X2,…,Xk )關係的影響程度。3.反應值與因素的選擇以烹調咖啡的過程為例:實驗設計的專門術語及概論 null3.反應值與因素的選擇以烹調咖啡的過程為例:實驗設計的專門術語及概論 null實驗中所考量的某個因素所處的定量或定性的狀態或條件，例如溫度的因素考慮在三個水準 80℃、90℃、100℃ 下分別進行實驗，或以早、中、晚班三個水準觀察不同班別的人員。 4.因素的水準(Levels)以烹調咖啡的過程為例:實驗設計的專門術語及概論 null實驗中因素之間水準組合為一個可單獨進行實驗的觀測條件，稱之一個處置，例如一個化學反應條件，產品設計的一個配方，製程的生產條件。若因素 A 有二個水準，因素 B 有三個水準，因素 C 有四個水準，則一個實驗同時考慮 A、B、C 三個因素進行觀測共有 2×3×4＝24 個處置。 實驗組對照組最簡單的實驗處置5.處置(Treatments)實驗設計的專門術語及概論 null5.處置(Treatments)以烹調咖啡的過程為例:實驗設計的專門術語及概論 null5.處置(Treatments)以烹調咖啡的過程為例:實驗設計的專門術語及概論 null實驗結果5.處置(Treatments)實驗設計的專門術語及概論 null  一般傳統的實驗為所謂的一次變更一個因素的實驗，也就是每次實驗只改變一個因素的水準而其他因素保持原來的水準，直到滿意的效果出現。這種實驗缺少全面性的計劃；不知要多少實驗次數及預算；更不知找出的實驗處置是否受到其他因素的交互影響；同樣的實驗次數與直交實驗提供的資訊少的多。 6.一次變更一個因素的實驗(One-Factor-at-a-Time) 實驗設計的專門術語及概論 null  6.一次變更一個因素的實驗(One-Factor-at-a-Time) 實驗設計的專門術語及概論 null  7.完全的實驗(Full-Factorial) 完全的實驗，即將各因素各水準的所有可能組合為實驗的處置，一一去作實驗，再比較那個處置較有效果。當然此種實驗可以找出最好的實驗處置，即生產條件，但實驗成本太大。尤其考慮因素很多時，實驗規模太大而不可能完成。一般假如有 k 個因素，每個因素有 ti 個水準(i=1,2,…,k)，則完全的實驗就需要 t1×t2×…×tk 次實驗。以下例共有 7 個因素各有 2 個水準，共需 27=128 次實驗，以工業實驗是不可能執行的，工業實驗要求時效及成本，利用 直交表 作實驗，除了實驗的統計效益外，可以減少實驗次數，縮短實驗週期，節省人力、物力。尤其當考慮因素多時，其經濟效益更為顯著。 實驗設計的專門術語及概論 null  7.完全的實驗(Full-Factorial) 27=128實驗設計的專門術語及概論 null8.直交表實驗(Orthogonal Array)   直交表是以拉丁方格的基本原理設計的多因素實驗配置法，目前已經出版許多適用於各種不同需求的制式直交表。以下說明直交表的結構，一個直交表以下面符號表示。 Ln(tk) L：拉丁方格(Latin Squares)的字頭。 n：直交表的列數，也就是實驗的處置數或是實驗的條件數。 k：直交表的行數，也就是實驗可考慮的因素個數。 t：直交表的行可考慮的水準數，也就是配置因素的水準數。 實驗設計的專門術語及概論 null8.直交表實驗(Orthogonal Array)       拉丁方格(Latin Squares) 所謂拉丁方格就是 A、B、C、D 四個拉丁字母配置在 4×4 的方格行列位置上，各字母在每行每列各只出現一次，稱為 4×4 的拉丁方格，如下不同大小的拉丁方格。行(COLUMN)列(ROW)列(ROW)列(ROW)行(COLUMN)行(COLUMN)實驗設計的專門術語及概論 null8.直交表實驗(Orthogonal Array)       列(ROW)列(ROW)列(ROW)行(COLUMN)行(COLUMN)行(COLUMN)實驗設計的專門術語及概論 null( 1,2,1)( 2,2,1)( 1,1,1)( 2,1,1)( 1,1,2)( 2,1,2)( 1,2,2)( 2,2,2)A1ABC8.直交表實驗(Orthogonal Array) A2C1B1C2B2部份實驗(Fractional Factorial)實驗設計的專門術語及概論 null  L8(27) 8.直交表實驗(Orthogonal Array) 實驗設計的專門術語及概論 二行列間的交互作用null  L8(27) 8.直交表實驗(Orthogonal Array) 1.每列代表一個實驗處置，共有 8 種實驗處置，即 8 種實驗條件。 2.每行配置一個實驗因素，每行的 1 代表配置因素的第一水準； 2 代表配置因素的第二水準，最多可配置 7 個因素，每個因素二個水準。每行各有四個 1 及四個 2。 3.每兩行之間 (1：1)、(1：2)、(2：1)、(2：2) 各有 2 個，在統計上的義意為配置這兩行的因素為直交，其主效應的估計為相互獨立的。 4.交互作用配行表的義意為每兩行之間配置的因素其交互作用出現的行數，如第 1、2 行的交互影響出現在第 3 行，第 2、4 行的交互影響出現在第 6 行。將各行的 1=＋1，2=－1 ，則每兩行的直積 1 2=3，2 4=6。 均衡分散-整齊可比 實驗設計的專門術語及概論 null  8.直交表實驗(Orthogonal Array) L9(34) 實驗設計的專門術語及概論 null  8.直交表實驗(Orthogonal Array) L9(34)   1.每列代表一個實驗處置，共有 9 種實驗處置，即 9 種實驗條件。 2.每行配置一個實驗因素，每行的1代表配置因素的第一水準；2 代 表配置因素的第二水準；3 代表配置因素的第三水準，最多可配置 4 個因素，每個因素 3 個水準。 3.每行各有三個 1、三個 2 及三個 3。 4.每兩行之間 (1：1)、(1：2)、(1：3)、(2：1)、(2：2)、(2：3)、 (3：1)、(3：2)、(3：3)各有1個，在統計上的義意為配置這兩行的因素為直交，其主效應的估計為相互獨立的。 5. 任兩行的交互作用出現在其他兩行，1 2=3+4、1 3=2+4 1 4=2+3。均衡分散-整齊可比 實驗設計的專門術語及概論 null    9.因素的效應及交互影響(Main Effect & Interaction)  實驗中某個因素的主效應為其各水準在其所在的處置反應值平均數之間的差值，例如一個因素A 只有二個水準，則其主效應為第一水準在其各處置反應值平均數 與第二水準在其各處理反應值平均數 之差 。當一個因素有三個水準以上時，則其主效應為各不同水準平均數之間的差值。 實驗設計的專門術語及概論 反應值的大小不同因素的水準反應值的大小因素的水準主效應圖交互影響圖null  A的主效應= =90-80=10B的主效應= =95-75=20B的主效應較A的主效應大=B因素的影響較A因素大9.因素的效應及交互影響(Main Effect & Interaction)實驗設計的專門術語及概論 斜率較大null  A的主效應= =83.3-73.3=10B的主效應= =95-65=30B的主效應較A的主效應大=B因素的影響較A因素大實驗設計的專門術語及概論 9.因素的效應及交互影響(Main Effect & Interaction)null  實驗中一個因素的效應在另一因素的不同水準下是不同的，則稱兩因素有交互影響。例如 A 的效應在之 B1 下為100-70=30，而在 B2 之下為80-100=-20，兩者不相同，故因素A與B有交互影響。實驗設計的專門術語及概論 9.因素的效應及交互影響(Main Effect & Interaction)null實驗中一個因素的效應在另一因素的不同水準下是相同的，則稱兩因素沒有交互影響。例如 A 的效應在 B1 之下為 100-90=10，而在 B2 之下為 80-70=10，兩者相同，故因素 A 與 B 沒交互影響。驗設計的專門術語及概論 9.因素的效應及交互影響(Main Effect & Interaction)null吃藥且散步對血壓的降低有相乘的效果實驗設計的專門術語及概論 9.因素的效應及交互影響(Main Effect & Interaction)null產品設計的四個階段null1.分割5.合併null31.多孔材料13.反向作用nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull結論結論這篇研究創造了一個新的問題解決技巧— 整合TRIZ和田口方法得到工程最佳化設計 這篇研究結果，汽車排氣管滅音器最佳化設計，依次為--- 1.雙槽插入管滅音器 2.單膨脹加1/4L雙插入管滅音器 3.雙槽阻塞插入管滅音器 心得分享心得分享TRIZ不僅被工業界大量應用，目前亦廣泛被運用在經營管理、服務業上。 TRIZ可結合情境科技、品質機能展開（QFD）及田口方法等，應用在產品創新研發上。 TRIZ可應用在品管六標準差及製程改良等。報告完畢報告完畢Q&A 恭請 教授講評 謝謝大家