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系統識別號 U0002-2807201416385300
中文論文名稱 創意性問題解決的演算法 (ARIZ) 應用於減輕抽血與注射不適感之針具改良
英文論文名稱 Application of Algorithm for Inventive Problem Solving (ARIZ) on Needle Structure Improvement
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 管理科學學系碩士班
系所名稱(英) Master’s Program, Department of Management Sciences
學年度 102
學期 2
出版年 103
研究生中文姓名 李政倫
研究生英文姓名 Cheng-Lun Lee
電子信箱 beinmymic@hotmail.com
學號 601620171
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2014-07-03
論文頁數 139頁
口試委員 指導教授-林長青
委員-陳智湧
委員-婁國仁
中文關鍵字 創意性問題解決的演算法(ARIZ)  TRIZ  針具設計  創新設計 
英文關鍵字 ARIZ  TRIZ  needle 
學科別分類
中文摘要 研發工作常被認為極為困難,不僅需要深厚的專業領域知識,且須經由辛苦且漫長的試誤過程,才能夠將工程問題進一步突破。然而俄國科學家Genrich Altshuller認為創新的過程可以有一明確的系統化理論,屏除心理慣性與知識領域限制。其中心思想在於當下所面臨的問題,早已在前人或別的知識領域中獲得解決。
本研究以Genrich Altshuller創意性問題解決的演算法(ARIZ)為主軸,分為三大階段分析,並經由實例驗證後,提出兩個針具的創新概念。第一階段混合創新思考九宮格及科技演進階段與原則,將創新問題之巨觀及微觀系統與科技的演進趨勢結合分析,獲得清晰的創新概念之方向與輪廓。第二階段則進入創意性問題解決的演算法(ARIZ)的步驟式分析,由其步驟一至步驟六組成。於步驟一將問題正確的處理(分割)並定義出問題之矛盾。步驟二則將創新問題之時間、空間與資源妥善釐清。步驟三定義最終理想解,並解決創新問題的物理矛盾,而在此得到理想的創新概念。而後至步驟六則反覆檢視創新問題。最後第三階段為步驟七至步驟九組成,在此階段進行評估創新概念的設計與實用性,並架構清晰的創新概念以供未來實體化的原型。
針具創新概念焦點於針頭的改良,利用溫度與水作為關鍵因子,創造出柔軟且可改變針徑粗細的針頭,藉由時間與空間的分割來達到無痛且不損害功能的目的。
ARIZ是一複雜不容易理解的創新解題演算法,本研究嘗試運用實際設計問題來演練其程序,期望能對ARIZ的方法論有更深入的理解體會,以提供工業上創新設計的可能邏輯解題程序。
英文摘要 R & D work is often considered to be a complicated process. To make further breakthroughs in engineering problem solving requires not only deep knowledge in the professional areas, but also need to go through the hard and lengthy process of trial and error. Genrich Altshuller, a Russian scientist, believed that the innovation process can have a clear systematic theory to get rid of Psychological inertia and knowledge limitations. His central idea is that most current problems had already been resolved in previous or other fields of knowledge. By studying these experiences, it is easy to gain solution insight of the problem.
Creative problem-solving algorithm (ARIZ) is the key study subject of this research. This study is divided into three stages of analysis and has proposed innovative concepts of two needles after verification by ARIZ. The first stage is a combination of 9-windows analysis with technological evolution stage and principles. After first stage, we can get a clear direction and outline of innovative problem-solving concept. The second stage is to initate the creative problem-solving algorithm (ARIZ) from first step to sixth step. In the first step the question is correctly handled (spitted) and defined by the problem contradiction rules. Time and space resources to the problem of innovation are properly clarified in the second step. The third step is to define the ideal final solution to solve the problem of physical contradictions to get the ideal innovative concepts. Then the temporary result is repeatedly reviewed in the steps fifth and sixth. Finally, the seventh to ninth steps together constitute the third stage. At this stage, we evaluate the design and practicality of innovative concepts, and to construct a clear image of the design for the future materialized prototype.
Innovative concepts in the needle focus on needle tip improvement. The temperature and water as key factors to create a soft and thin needle that can become coarse when needed. Use time and space division to achieve the purpose without compromising the function.
ARIZ is an innovative problem-solving algorithms that complex and not easy to understand, this study attempts to exercise this program by practical design problems, expect to experience a deeper understanding of ARIZ methodology to provide a logical problem-solving program for industrial innovation and design.
論文目次
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 4
1.3 研究範圍與限制 4
1.4 研究方法與流程 4
第二章 文獻探討 6
2.1 TRIZ 理論介紹 6
2.1.1 TRIZ的基本思維 (Mann, 2001) 7
2.2 TRIZ 理論的工具介紹 9
2.2.1 創新思考的九宮格 (9-windows Analysis) 9
2.2.2 系統演進階段與原理 10
2.2.3 最終理想解答 (Ideal Final Result, IFR) 14
2.2.4 衝突矛盾與物理矛盾 16
2.2.5 技術矛盾與四十個發明原則 17
2.2.6 物質–場分析(Substance–Field Analysis) 21
2.2.7 標準解決方案系統(Standard Solution) 23
2.2.8 科學效應知識庫 24
2.2.9 專利庫檢索 25
2.2.10 CREAX工具軟體 26
2.3 ARIZ–85C理論介紹 30
2.3.1 ARIZ–85C 步驟一 起始問題的分析 34
2.3.2 ARIZ–85C 步驟二 建立問題模型 38
2.3.3 ARIZ–85C 步驟三 定義最終理想解 39
2.3.4 ARIZ–85C 步驟四 物質-場的資源分析 42
2.3.5 ARIZ–85C 步驟五 使用資料庫 44
2.3.6 ARIZ–85C 步驟六 重新定義或更換起始問題 45
2.3.7 ARIZ–85C 步驟七 分析解答的品質 45
2.3.8 ARIZ–85C 步驟八 典範轉移所產生的解答 46
2.3.9 ARIZ–85C 步驟九 分析解題步驟過程 47
2.4 ARIZ–85C 實例:避雷針對訊號的干擾(Bukhman, I. 2012) 47
2.4.1 問題背景描述 47
2.4.2 訂出最終理想解與要素“X” 48
2.4.3 解答合成 49
2.4.4 解答總結 50
2.5 臨床針具的使用與設計 51
2.5.1 針具使用的背景 51
2.5.2 針具的演進 54
2.5.3 針具使用現況 59
2.5.4 針具規格 63
2.6 血液檢體的成份與採集(敏夫,1994) 65
2.6.1 血液之成份及其功能 65
2.6.2 血液檢體 68
2.6.3 血液採集 69
第三章 研究方法 71
3.1 階段一:分析問題背景 73
3.1.1 創新思考的九宮格 73
3.1.2 系統演進階段與原理 74
3.2 階段二:進入ARIZ-85C演算法 74
3.3 階段三:概念產生 76
第四章 實例驗證 78
4.1 階段一:分析問題背景 78
4.1.1 以創新思考九宮格法分析創新問題 78
4.1.2 以系統演進階段與原理建構創新問題未來輪廓 85
4.2 階段二:進入ARIZ-85C演算法的程序 87
4.2.1 ARIZ-85C 步驟一 建立問題陳述與子系統問題模型 87
4.2.2 ARIZ-85C 步驟二 建立資源列表 99
4.2.3 ARIZ-85C 步驟三 定義最佳理想解 102
4.2.4 ARIZ-85C 步驟四 改良之物質-場的資源分析 113
4.2.5 ARIZ–85C 步驟五 使用資料庫 117
4.2.6 ARIZ–85C 步驟六 重新定義或更換起始問題 117
4.2.7 創新概念總結 118
4.3 階段三:概念產生 119
4.3.1 ARIZ-85C 步驟七 分析解答的品質 119
4.3.2 ARIZ-85C 步驟八 典範轉移所產生的解答 121
4.3.3 ARIZ-85C 步驟九 分析解題步驟過程 123
第五章 結果與討論 126
5.1 結論與探討 126
5.2 研究限制與探討 128
5.3 創新概念的效益與發展 129
5.4 未來研究建議 132
參考文獻 134
中文部分 134
英文部分 135
網頁資料與線上文章 138
附件資料 139

表目錄
表 2.1 四十個發明原則 20
表 2.2 針頭國際規格表 64
表 2.3 其他針具規格與用途對照表 65
表 2.4 血液成份表 67
表 4.1 創新思考九宮格法步驟表 79
表 4.2 創新思考九宮格分析表 84
表 4.3 矛盾矩陣表 94
表 4.4 物質–場資源列表 101

圖目錄
圖 1.1 針頭恐懼症 3
圖 1.2 研究流程 5
圖 2.1 TRIZ的概要統整 7
圖 2.2 TRIZ之典範轉移 7
圖 2.3 思考方式與創造力之關聯 9
圖 2.4 創新思考九宮格 10
圖 2.5 系統演進階段 11
圖 2.6 系統演進原理 12
圖 2.7 縮短系統元件間能量流動原理 13
圖 2.8 矛盾矩陣表 19
圖 2.9 物質-場分析 22
圖 2.10 GOLDFIRE INVENTIONTM 科技資訊的處理 25
圖 2.11 CREAX資源與限制 27
圖 2.12 CREAX問題的再定義 28
圖 2.13 CREAX創新的演進-1 29
圖 2.14 CREAX創新的演進-2 29
圖 2.15 CREAX 發明原理 30
圖 2.16 ARIZ-85C演算法流程 33
圖 2.17 ARIZ-85C 步驟一 34
圖 2.18 定義問題的子系統 35
圖 2.19 定義衝突的兩個因素 35
圖 2.20 矛盾系統 1 36
圖 2.21 矛盾系統 2 36
圖 2.22 強化衝突點 36
圖 2.23 產生子系統問題模型 37
圖 2.24 轉換標準解答系統 37
圖 2.25 ARIZ-85C 步驟二 38
圖 2.26 時間、空間與資源 39
圖 2.27 ARIZ-85C 步驟三 40
圖 2.28 加入要素X的時間、空間與資源 41
圖 2.29 ARIZ-85C 步驟四 43
圖 2.30 ARIZ-85C 步驟五 44
圖 2.31 ARIZ-85C 步驟六 45
圖 2.32 ARIZ-85C 步驟七 46
圖 2.33 ARIZ-85C 步驟八 47
圖 2.34 問題背景描述圖 48
圖 2.35 時間、空間與資源分割圖 49
圖 2.36 時間、空間與資源分割圖(解答過程) 50
圖 2.37 專利號M477289安全針頭蓋 51
圖 2.38 專利號M477891注射器(二) 52
圖 2.39 專利號M471280安全注射器 52
圖 2.40 專利號M376305雙面披覆之注射針頭 53
圖 2.41 專利號M430989經皮投藥器及其裝置 54
圖 2.42 世界第一個針頭專利 54
圖 2.43 雙針頭專利 55
圖 2.44 一次性針頭專利 56
圖 2.45 拋棄式的針頭和針筒BD HYPAK™ 56
圖 2.46 BD PLASTIPAK™ 57
圖 2.47 微針 (MICRONEEDLE) 原型專利(US6334856 B1) 58
圖 2.48 HYPOSPRAY構造圖 59
圖 2.49 一般用針筒 59
圖 2.50 翼狀針 60
圖 2.51 靜脈留置針 60
圖 2.52 胰島針 61
圖 2.53 真空採血器針頭與和套管 62
圖 2.54 真空採血器、真空管與翼狀針 62
圖 2.55 血液氣體專用針筒 63
圖 2.56 血球細胞的分化與位置 66
圖 3.1 研究方法流程圖 72
圖 4.1 微針與一般針頭比較圖 80
圖 4.2 微針貼片刺入皮膚組織圖 81
圖 4.3 SAFETY-LOKTM 82
圖 4.4 階段一想像輪廓圖 87
圖 4.5 採血示意圖 88
圖 4.6 定義針具的子系統 89
圖 4.7 定義針具的衝突因素 89
圖 4.8 針具的矛盾系統1 90
圖 4.9 針具的矛盾系統2 91
圖 4.10 引入TRIZ工具 91
圖 4.11 強化的矛盾系統 96
圖 4.12 加入要素X於矛盾系統 97
圖 4.13 針具的矛盾系統轉換標準解答系統 98
圖 4.14 針具的時間、空間與資源分析圖 100
圖 4.15 採血示意圖 101
圖 4.16 加入要素X之時間、空間與資源分析圖 102
圖 4.17 方案一將要素“X”置換為溫度之分析圖 103
圖 4.18 針具的巨觀物理矛盾(方案一) 104
圖 4.19 針具的巨觀物理矛盾(方案一) 105
圖 4.20 解決物理矛盾(方案一) 106
圖 4.21 針具的標準解決系統(案例一) 107
圖 4.22 方案二將要素“X”置換為水之分析圖 108
圖 4.23 針具的巨觀物理矛盾(方案二) 109
圖 4.24 針具的巨觀物理矛盾(方案二) 110
圖 4.25 解決物理矛盾(方案二) 111
圖 4.26 針具的標準解決系統(案例二) 112
圖 4.27 小矮人模擬法分析 114
圖 4.28 創新概念(方案一)熱膨脹示意圖 118
圖 4.29 創新概念(方案二)水合膨脹示意圖 119

參考文獻 中文部分
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英文部分
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論文使用權限
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