Introduction of TRIZ 다른 방법론과의 차이점, 이상해결책 모순(Contradiction), 40가지 발명원리

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1 Introduction of TRIZ 다른 방법론과의 차이점, 이상해결책 모순(Contradiction), 40가지 발명원리
자원의 활용, Su-Field Analysis 문제해결 프로세스, ARIZ

2 TRIZ (트리즈) 는 실제로 존재하는가?

3 TRIZ (트리즈) 는 실제로 존재하는가?

4 TRIZ (트리즈) 는 실제로 존재하는가?

5 트리즈의 목표 : 이상해결책 Ship Map Movie1 Movie2 Movie3 Movie4

6  이상해결책, IFR 효과 이상성 = 비용 이상해결책 (IFR) 이란? 예) Home Bar 도어 구조
이상성 =  비용 예) Home Bar 도어 구조 전기 FCBGA 설비 개선 PDP 발광효율 향상 사례 DVD 픽업 원가 절감 과제

7 Quiz: World Trade Center Example
기술진화법칙은 제품의 개발에도 응용될 수 있다. 기술진화법칙의 이상성 증가 법칙이 적용된 쉬운 예이다. 요즈음 시장에서 팔리고 있는 양문형 냉장고 의 홈바에 관한 개선 사례이다. 원래, 삼성의 냉장고는 그림의 D사의 경우와 같이 양쪽의 각각 두개의 스테인레스 링크 막대를 이용하였다. 그런데 L 사의 냉장고는 양쪽에 각각 한 개의 스테인레스 막대를 사용하는 특허를 이용하여 원가가 삼성에 비해 50%에 불과하였고 링크 막대의 부피도 작아지게 되어 디자인 면에서도 장점을 가지고 있었다. 기술진화의 패턴과 경향들을 분석하여, 링크 막대가 가지고 있던 기능을 이미 존재하는 다른 부분이 맡게 하고, 막대자체는 사라지는 디자인의 방향을 고민해서 그림과 같은 원리를 계발하였다. 현재, 삼성 냉장고의 홈바에는 모두 채택되었고, 중국, 일본, 유럽, 미국 등 전 세계에 핵심특허로 등록되었다. 그림에서 D 사의 경우는 예전에 삼성이 채택했던 링크 막대원리를 그래도 사용하고 있는데, 다만, 최적화 기법을 통하여 링크의 크기를 최대한으로 줄였다. 혁신설계가 아닌 최적설계, 강건설계만을 추구하는 사례이다. SAMSUNG Zipel Quiz: World Trade Center Example

8 최적화기법과의 차별성 IFR 특성 B 특성 A 혁신설계, TRIZ 혁신의 Trend 강건설계, 다구찌기법 최적설계, 실험계획법
예) HDD 기록정확도 혁신설계, TRIZ 혁신의 Trend 강건설계, 다구찌기법 최적설계, 실험계획법 특성 A 예) HDD 용량

9 트리즈의 역사, 알츠슐러가 만들다 1926 15th October
1940 First Invention (13-year-old) 1946 Military serves in Patent department 1946 Start of TRIZ development (20yr) 1949 Two Grand Prix in inventors competition (23yr), Letter to Stalin, Arrest 1956 Freedom, first publication in journal 1958 Journalist and Science Fiction 1961 First book about TRIZ 1971 Lecture at University in Baku 1974 Publication Abroad (Japan) 1981 More than 300 school in USSR TRIZCON held & AI established in USA

10 모순의 개념을 찾아 내다 1946 ~ 1960 : “Contradiction” Problem solving
called “Inventive” (Level 3 and 4) Removal of Contradiction Breakthrough The typical engineering approach is to compromise, but that approach does not lead to an invention. An Invention surmounts the contradiction.

11 혁신적 발명은 모순을 극복하는 것이다 Problem solving called “Inventive” Removing
(Level 3 and 4) Removing Contradiction Breakthrough

12 革新 創意적 발명들의 矛盾을 제거 공통점 모순에 대한 분석: 두 가지 종류의 모순
Analysis and Classification about the Principles used at overcoming Contradiction Technical Contradiction 40 Principles Two Kinds of Contradiction Physical Contradiction Separation Principles

13 分析 물리적 모순 해결책에 대한 분석: 분리의 원리 Physical Separation Principles
Contradiction Separation Principles Analysis and Classification about the Principles used at overcoming Contradiction 分析 Separation in TIME Separation in SPACE Separation in SCALE

14 시간에 의한 분리의 예 Physical Separation Principles Contradiction
Separation in TIME Separation in SPACE Separation in SCALE

15 分析 기술적 모순 해결책에 대한 분석: 40가지 발명원리 Technical 40 Principles &
Contradiction 40 Principles & 39 Engineering Parameters Analysis and Classification about the Principles used at overcoming Contradiction 分析 1 Length of moving object 2 Speed 3 Force …… 18 Mechanical vibration 37 Thermal expansion …… 40 Composite Material

16 모순 테이블(Contradiction Matrix)의 착안

17 모순 테이블에 대한 알츠슐러의 후회

18 물리적 모순, 기술적 모순의 직접적 응용 사례 물리적 모순 공간의 분리원리 기술적 모순 40가지 발명원리/ 6번 원리
문제의 공통점과 해결책의 공통점을 활용해 문제를 해결하는 사례를 들어 보자. 위 그림은 파란색 레이저를 만들어내는 반도체레이저의 단면 구조이다. 위의 예에서는 반도체레이저의 특정 부위의 깊이가 얕아야 하고 깊어야 하는 문제를 가지고 있었다. 이를 “물리적 모순”이라는 문제의 공통점으로 설정한 후 트리즈에서 제공하는 “공간에 의한 분리”라는 해결책의 공통점을 적용하려고 하였다. 특성의 평균치를 250% 향상시킨 결과이다. 아래의 그림은 반도체 레이저 수명을 늘리기 위해 부품의 길이를 증가하면 에너지의 손실이 발생하는데 이를 “기술적 모순”이라는 문제의 공통점으로 도출했다. 트리즈에서는 기술적 모순의 경우 적절한 40가지원리를 사용하라고 권장하는데, 위의 예에서는 6번 원리를 사용하라고 권장되었다. 이에 6번 원리가 사용된 반도체 산업에서의 예들을 검색하던 중, 텍사스인스트루먼트(TI)사가 가진 특허에서 자동조절공정(Self Alignment Process) 이란 핵심 아이디어를 적용하여 문제가 되었던 공정 자체가 사라졌다. 결과적으로 특성의 산포를 900% 향상시켰으며, TI 사의 특허와는 무관한 새로운 핵심특허를 발굴 할 수 있었다. 실제로 반도체 분야의 어떤 전문가는 “자동조절공정은 이미 잘 알려져 있는 공정인데, 무엇이 혁신적이란 말인가” 라고 물었던 적이 있다. 그러나 나의 문제에 이러한 지식을 가져오는 방법을 우연에 의존해서는 안 된다. 실제로 이 문제를 풀었던 엔지니어도, 자동조절공정은 익히 알고 있었다. 하지만 그러한 지식이 자신의 중요한 문제에서 해결책이 될 수 있었다는 것은 문제를 해결한 후에서야 인식할 수 있었다. “좀 더 체계적으로 다른 분야, 다른 사람이 했던 지식을 가져오는 방법으로서 트리즈가 실용적이다” 는 점이 지식경영 관점에서 지적되어야 한다.

19 평균값과 함께 산포값을 동시에 개선 Before After 기술적 모순을 극복하여 산포값 개선 260 mA 물리적 모순을
임계전류 (Ith) 260 mA 물리적 모순을 극복하여 평균값 개선 After 이러한 접근 방법을 통해서, 물리적 모순으로 문제의 공통점을 설정하고 해결한 사례를 통해서 평균값을 줄였고, 기술적 모순이라고 문제의 공통점을 설정, 해결책의 공통점을 고려한 후, 다른 반도체 산업의 지식을 적용하여 산포값을 그림과 같이 개선하였다. 42 mA

20 자원의 활용, 물질-장 분석 1956 ~ 1970 : Resource
In every technological system, one can discern two objects or substances, S1 and S2. [ex : two parts of system the system itself and its product the system and its environment] These substances interact or communicate through a field, F. [ex : Mechanical Acoustic Thermal Chemical Electric Magnetic etc] The relationship between the field and the two substances can be expressed in a Su-Field triangle. This triangle diagram may be thought of the technological system. It is of course a very simple, abstract model. More detailed models can be made by adding more nodes, linking triangles together, etc. Quiz: MacGuiver

21 자원의 활용, 물질-장 분석 76 Standard Solutions
These diagram can be made more informative by introducing different line symbols for the connections between nodes. If a Su-Field diagram contains dashed or wavy lines, then the system it represents needs improvement ie, an inventive problem. The solution to this inventive problem may also be presented by a Su-Field diagram, which would be a modification of the original diagram. 76 Standard Solutions

22 자원의 활용, 물질-장 분석 76 Standard Solutions
If a Su-Field diagram contains dashed or wavy lines, then the system it represents needs improvement ie, an inventive problem. The solution to this inventive problem may also be presented by a Su-Field diagram, which would be a modification of the original diagram. 76 Standard Solutions

23 물질-장 분석 예제 76 Standard Solutions

24 ! ? 자원의 활용, 다차원 분석 Super System System Sub System OK Past Present
Future

25 다차원 분석의 예 Multi-Screen

26 많은 문제에서 상위시스템의 미래가 중요하다

27 PDP 발광효율 개선 사례 PDP 는 LCD 에 비해서 높은 소비 전력을 요구하는 단점 선진 업체 발광효율은 1.5 lm/w
MgO Layer ITO Address X Y Upper Glass Rear Glass Electrode Buss address (scan) Side Wall Luminance layer Dielectric Layer Z Bus address 1. 200V 로 방전(벼락치기) 2. Xe 가스 이온화, 들뜬 상태 3. Xe 에 의해 자외선 방출 4. 형광체가 자외선 흡수 5. 형광체가 발광 PDP 는 LCD 에 비해서 제조원가가 낮은 장점이 있지만, 높은 소비전력을 요구하는 단점도 있다. 그래서 발광효율이 가장 중요한 지표인데 시장에 나와 있는 제품의 경우 1.5 lm/w 정도가 일반적인 값이다. 그림에서 윗면에 위치하는 유리전극(ITO 전극)사이에 200v 정도의 전압을 가하면, 그림과 같이 번개 치는 효과, 즉 방전이 발생한다. 이 때, 아래 판과 위 판유리사이에는 제논가스(Xe)가 밀봉되어 있는데, 방전으로부터 제논가스가 에너지를 받아들이고 이 중, 제논 원자 속에 있는 특정 전자의 에너지가 증가되었다 저절로 감소된다. 이 과정에서 자외선(UV광선)이 발생한다. 이 UV광선을 빨강, 녹색, 파랑(R,G,B) 형광체가 흡수하면 각각 빨강, 녹색, 파랑의 가시광선이 나오게 되고 이러한 빛이 모여서 하나의 화면을 이루게 된다. 이것이 PDP 의 원리로서, 방전이 잘 일어나서, 더 많은 자외선이 제논가스(Xe)에서 나온다면 발광효율이 증가하게 된다.

28 기존 최적화 기법의 결과 Efficiency 1/voltage -1 +1 X Y X Y 방전전압을 낮추기 위해서는
ITO Address X Y Upper Glass Buss address (scan) Bus address 방전전압을 낮추기 위해서는 방전전극 사이의 거리를 줄여야 한다. 발광효율을 증가시키기 위해서는 방전전극 사이의 거리를 늘려야 한다. 일반적으로 방전이 발생되는 전압이 낮다면, 낮은 전력으로도 PDP 를 구동할 수 있기에 결과적으로 발광효율이 좋아진다. 그러려면 왼쪽의 그림과 같이 두개의 투명전극 사이의 거리가 좁아져야 한다. 하지만, 두 전극사이의 거리가 좁다면, 일단 방전이 발생한 후, 방전으로부터 에너지를 얻게 되는 제논가스의 양은 적어진다. 두 전극사이의 거리가 크다면, 일단 방전이 일어나면, 더 많은 공간에 방전이 일어나므로, 더 많은 제논가스가 방전에 노출되어 발광효율이 좋아지게 된다. 그래서, 전극사이의 거리를 좁게 해서 방전전압을 낮추어 발광효율을 증가시켜야 하지만, 동시에 전극사이의 거리를 넓게 해서 더 많은 제논가스가 방전에 노출되어 발광효율을 올려야 한다. 그래서 일반적인 접근방법으로 실험계획법이 적용되어, 교호작용으로 파악이 되고 표면반응분석(Response Surface Analysis)등이 적용되어 80um 의 최적 값을 구하였다. 전극간의 거리를 줄여서 방전전압을 낮추어야만 하고, 동시에 전극간의 거리를 늘려서 발광효율을 올려야만 하는 현상은 실험계획법에서는 교호작용으로 표현된다. 하지만 트리즈에서는 이러한 현상을 모순, 좀 더 세부적으로 물리적 모순으로 문제를 모델링 한다. Efficiency 실험계획법을 통해 교호작용으로 파악되고 최적의 (optimized) 전극 간격은 80um 이다. 1/voltage -1 +1 전극간 거리

29 최적화기법의 한계는 트리즈의 출발점 X Y 물리적 모순: 방전전극 거리를 줄이면서도 늘려야 한다.
ITO Address X Y Upper Glass Buss address (scan) Bus address 80 ㎛ 80 ㎛ 물리적 모순: 방전전극 거리를 줄이면서도 늘려야 한다. 트리즈에서는 획기적인 발명이나 해결책들의 공통점이 모순을 극복하는 점이라고 강조한다. PDP 문제에서는 전극간의 거리를 줄여야 하고 동시에 늘려야 하는 모순이 발생하는데 이 모순을 극복해야 혁신이 가능하다. 200만 건 이상의 특허를 분석하여 얻어낸 가장 큰 공통점은 “훌륭한 발명은 모순의 극복한다”는 점이다. 그래서 모순을 극복한 특허들을 집중 분석하여 모순에는 기술적 모순과 물리적 모순의 두 가지 종류로 분류하였다. 물리적 모순을 극복한 수 많은 특허들을 분석한 결과, 트리즈에서는 물리적 모순일 경우에는 분리의 원리를 적용해 보라고 권장한다. PDP 문제에서는 시간에 의한 분리, 공간에 의한 분리를 사용하였다. 처음에는 전극간 거리가 좁았다가 나중에는 전극간 거리가 늘어날 수는 없을까? 처음에는 좁은 공간에서 방전이 일어났다가 시간이 지나면서 전체 면적으로 방전이 확산되면 어떨까 라는 생각을 곧 바로 하게 된다. 트리즈에서는 유사한 해결책이 산업의 경계를 뛰어넘어 자주 사용된다는 점을 200만 건 특허분석을 통해 잘 알고 있다. 그래서, PDP의 전극문제와 유사한 해결책이 어느 산업분야에 있을지 고민한다. 이제까지 가장 발전된 방전 시스템은 자동차 엔진의 점화 플러그이다. 그래서 자동차 점화 플러그에서 기본 개념을 가져와 오른쪽 아래 그림과 같은 개념해결책(Concept Solution)을 제안했다. 분리의 원리: 처음에는 좁았다가 나중에는 늘어난다. 유사한 해결책이 존재하는 방전시스템: 자동차 엔진 점화 플러그

30 트리즈를 활용한 지식 경영 문제의 공통점 실제 문제 해결책 일반적 지식경영 TRIZ 활용 지식 경영 물리적모순 분리 원리
200 nsec 240 nsec 260 nsec 280 nsec 300 nsec 320 nsec New Usual Start, 200ns Start, 260ns 실제 문제 해결책 문제의 공통점 일반적 지식경영 TRIZ 활용 지식 경영 물리적모순 분리 원리 이러한 개념해결책을 조금 더 발전 시켜 그림과 같은 이그나이트(Ignite) 전극 구조를 완성하였다. 방전이 시작되면 우선 튀어나온 이그나이트 전극간의 거리가 좁기에 여기에서 방전이 시작되고 시간이 지나면서 전체 전극사이의 공간에서 방전이 일어나게 된다. 오른쪽 그림은 방전이 일어나는 것을 아주 짧은 시간 간격으로 사진 촬영한 것인데 왼쪽의 그림이 이그나이트 전극 구조의 경우이다. 이그나이트 전극 구조의 경우 일반 구조의 전극 보다 훨씬 앞서서 방전이 시작되는 것을 알 수 있다. 그래서 PDP 의 전력소모, 즉 발광효율이 42% 증가하게 되었다. 결국 위의 아이디어는 자동차 점화 플러그에서 아이디어를 얻어 물리적 모순을 극복하였다. 지식경영의 입장에서, 어떻게 하면 다른 산업분야의 지식, 타인의 지식을 나의 문제에 가져와서 이용하느냐 이다. 이 예에서는 실제 문제의 경우, 단순히 자동차 플러그에서 힌트를 얻은 것이 아님을 알 수 있다. 물론, 자동차 정비를 위하여 정비소를 방문하는 등의 우연한 계기를 통하여 자동차 플러그에서 아이디어를 얻을 수 있지만 트리즈는 그러한 우연한 사건에 기대는 것 이상의 체계적인 문제해결접근 방법을 가지고 있다. 문제의 공통점을 도출 해 내고, 이러한 문제의 공통점으로부터 다른 산업분야에서 쓰이는 공통적인 해결책이 뭔가를 고민해 보는 것이다. 실제문제에서 실제 해결책을 우연적 사건을 통해 도출하는 것이 아니고, 문제의 핵심, 즉 모순을 문제의 공통점으로 인식해서 200만 건 이상의 특허에서 동일한 문제를 해결하기 위해 적용된 해결책의 공통원리를 적용해, 다른 산업분야의 지식을 가장 정확히 가져올 수 있는 것이다. 문제의 공통점으로부터 트리즈를 이용하여 해결책의 공통점을 예측한 후, 여러 산업분야의 지식을 나의 문제에 적용하고자 하는 것이 트리즈를 활용한 지식경영의 핵심이다.

31 물리적 모순 분리의 원리 기술적모순 40가지발명원리 물질장모델링 76 표준해결책 복잡한 문제 아리즈(ARIZ) 해결책 문제의
공통점 해결책 공통점 TRIZ 활용 지식 경영 알츠슐러는 200만 건의 특허를 분석한 후, 훌륭한 발명의 공통점들을 분석하여 도출하였다. 이러한 지식경영의 접근 방법으로 인하여 문제의 공통점과 해결책의 공통점이 분석의 결과가 나왔다. 문제의 공통점은 물리적 모순, 기술적 모순, 물질-장 모델링 등으로 나타낼 수 있고 각각의 공통된 해결책으로는 분리의 원리, 40가지 발명원리, 표준해결책, 아리즈 등이 있다. 트리즈는 문제를 문제의 공통점으로 모델링 한 후, 트리즈가 제시하는 해결책의 공통점들을 검토하여, 다양한 실제 사례와 경험들의 지식을 가장 효과적으로 활용할 수 있게 하는 지식경영의 모범적 접근방법을 제시한다. 일반적 지식경영 실제 문제 실제 해결책

32 문제해결 알고리듬, 아리즈(ARIZ) 1970 ~ 1985 : Problem Solving Process Attention!
ARIZ is a complicated tool. Do not apply it to solve new practical problems without at least for 80 academic hours of preliminary study.

33 문제해결 알고리듬, 아리즈(ARIZ) 1970 ~ 1985 : Problem Solving Process
Step 1. Analyzing the Problem 1.1. formulate the mini-problem 1.2. define the conflicting elements 1.3. describe graphic models for technical contradiction 1.4. select a graphic model for further analysis 1.5. intensify the conflict 1.6. describe the problem model 1.7. apply the inventive standards Step 2. Analyzing the Problem Model 2.1. define the operational zone (oz) 2.2. define the operational time (ot) 2.3. define the substance-field resources (sfr)

34 문제해결 알고리듬, 아리즈(ARIZ) 1970 ~ 1985 : Problem Solving Process
Step 3. Defining Ideal Final Result (IFR) and Physical Contradiction (PhC) 3.1. formulate IFR-1 3.2. intensify definition of IFR-1 3.3. Identify the physical contradiction for the macro-level 3.4. Identify the physical contradiction for the micro-level 3.5. formulate IFR-2 3.6. apply the inventive standards to resolved physical contradiction Step 4. Mobilizing and Utilizing of Substance-Field Resources (SFR) 4.1. simulation with little creatures 4.2. to take a"step back" from IFR 4.3. using combination of substance resources 4.4. using "void" 4.5. using derived resources 4.6. using an electrical field 4.7. using a field and field-sensitive substance

35 문제해결 알고리듬, 아리즈(ARIZ) 1970 ~ 1985 : Problem Solving Process Attention!
ARIZ is a complicated tool. Do not apply it to solve new practical problems without at least for 80 academic hours of preliminary study. Step 5. Apply the Knowledge Base 5.1. applying the system of standard solutions for inventive problems 5.2. applying the problem-analogous 5.3. applying the principles for resolving the physical contradictions 5.4. applying the pointer to physical effects and phenomena Step 6. Changing or Substituting the Problem 6.1. transition to the technical solution 6.2. checking the problem formulation for combination of several problems 6.3. changing the problem 6.4. reformulation of mini-problem

36 문제해결 알고리듬, 아리즈(ARIZ) 1970 ~ 1985 : Problem Solving Process
Step 7. Analyzing the Method of Resolving the Physical Contradiction 7.1 checking the concept of solution 7.2. preliminary estimation of the solution concept 7.3. checking the priority of the solution through patent funds 7.4. estimation of sub-problems to implement obtained solution concept Step 8. Applying The Obtained Solution 8.1. estimate of changes for super-system 8.2. find new application for obtained solution 8.3. apply solution concept for other problems Step 9. Analyzing the Problem Solving Process 9.1. compare proposed process and real 9.2. compare obtained solution concept and knowledge from TRIZ

37 창의성, 그것의 본질은? 생각의 틀을 깨다

38 왜 창의성이 어려운가? 생각의 틀은 습관이다

39 습관을 깨는 것은 녹녹치 않다.

40 문제의 연속, 생각의 틀을 유연하게 확장하다

41 생각의 틀을 깨다 보면 개념이 나온다 직사각형을 동일한 4개의 도형으로 나누기

42 드보노 박사의 수평적 사고 기법

43 수평적 사고 기법과 트리즈의 공통점

44 수평적 사고 기법과 트리즈의 공통점

45 수평적 사고 기법과 트리즈의 공통점

46 수준 5의 발명과 발견을 위하여

47 수준 5의 발명과 발견을 위하여

48 수준 5의 발명과 발견을 위하여

49 수준 5의 발명과 발견을 위하여 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧

50 수준 5의 발명과 발견을 위하여 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧

51 기술 진화에도 법칙이 있다

52 알츠슐러는 무엇을, 왜 만들었나? 40가지 발명원리 미국특허 USP 일본특허 76가지 JP 표준해결책 유럽, 러시아특허
200만 건 이상의 지식 문헌(특허)들을 분석하여 공통점을 도출 40가지 발명원리 미국특허 USP 일본특허 JP 76가지 표준해결책 유럽, 러시아특허 문제해결 프로세스 (ARIZ) 문제와 해결책의 공통점 분석 1946~1998

53 70% 30% 왜 이런 것이 필요한가? 고객만족 Quality Cost Delivery CEO ……… Engineer 전문지식
방법론 30%