製品設計エンジニア向け。 40のTRIZ原則は、“を解決するためのソリューションです。TRIZの矛盾製品設計の問題解決において、または製品設計のブレインストーミングセッション中に他のアプローチを強調するために使用します。
の 理想的な最終結果 in TRIZ resembles the clean sheet design meaning: a new concept is imagined without the limits of the current product. A cleansheet analysis of cost can then compare that concept with the existing one.
この記事では、TRIZ手法を用いる場合と用いない場合の両方で使用できる、40のTRIZ原則に焦点を当てます。
TRIZの手法、ヒント、ツールについては、この記事の最後に記載されていますのでご参照ください。
40のTRIZ原則
これらはロシア語からの翻訳であり、書籍によって翻訳内容が異なる場合があるため、最も一般的に使用されている用語を採用し、TRIZの原則をファミリーごとに再分類しました。
注：次の章では、補完的な原理と技術について追記しました。
緑色で強調表示されているのは、製品設計において特に重要で頻繁に使用される原則です。
異なるアセンブリ
このファミリーは、コンポーネントや部品をさまざまな方法で組み立てるあらゆる手段をまとめたものです。設計上の選択を行う際に、明確に適用されるべきものです。
| 例 | 私たちのコメント | |||
| #1 | セグメンテーション | 物体を独立した部分に分割する |  | 技術的な問題を解決したり、既製品の部品を調達したりするのには良いが、複雑さや追加コストにつながる可能性がある。 |
| #2 | 取り出す | 対象物から邪魔な部分や特性を分離するか、対象物の中で唯一必要な部分や特性だけを抜き出す。 |  | 非常に効果的である可能性があるが、最終的に製品仕様にまで踏み込むためには、製品の意図が明確でなければならない。 |
| #4 | 非対称 | 力や負荷を均一または均等な方法で加えないでください |  | 局所的に頻繁に適用することで、電力消費を削減し、構造物の傾斜を軽減できます（最小限の例外と疲労）。 |
| #5 | マージ | 主要目標を達成するために、より小さな部品や構成要素を再編成する |  | 状況と量によりますが、専用の部品やコンポーネントの方がコストと材料効率が良い場合もあります。 |
| #7 | 巣作り | あなたは「#8220」を覚えていますか？マトリョーシカロシアの入れ子式木彫り人形のことですか？ |  | モジュール化により、保管、輸送、 製品バリエーション ＆#8230; |
| #27 | 仲介者 | アセンブリに中間部品または機能を追加する |  | 最も効率的な方法とは言えない。しかし、それが唯一の解決策なのだろうか？ |
ユーザーや状況に合わせて調整する
このカテゴリーは、製品またはシステムをその環境に合わせて変更するあらゆる手段をまとめたものです。主に設計段階ではなく、仕様策定段階で行われます。
| 例 | 私たちのコメント | |||
#3 | 地元の品質 | 品質レベルを厳格な要求事項に適合させ、必要な場所でのみ使用する |  | 7 における「過剰処理」 リーン生産方式の無駄 考え方、ただし設計フェーズ向け |
| #6 | 普遍 | 既存の部品や製品に別の用途を与える |  | 最小限の労力で、環境にも優しい方法で新たな市場を開拓する。デザイン上の問題を解決するというよりは、むしろ上流工程の問題に取り組む。 |
| #22 | 害から利益を得る | 有害因子を減少、追加、または増加させることで、それを有益な機能または二次的な機能にする |  | |
| #23 | フィードバック | アクチュエータを必要なパラメータに効果的に適合させる。制御ループ |  | ユーザーによる操作なしで自動水平調整が可能。 |
| #25 | セルフサービス | その部品や製品に、他の機能を持たせたり、自己再生させたり、利用可能な廃棄物を生成させたりする。 |  | 可能であれば、付加価値の良い方法 |
| #26 | コピー | 複雑で高価な部品を安価で軽量なシンプルなコピーに置き換えるか、高価な物体そのものではなく画像に基づいて作業を行う。 |  | （ 価値分析 もしあなたがまだそれを使っていなかった場合） |
| #27 | 消耗品 | 丈夫で高価な部品を消耗品やコンポーネントに交換する |  | 廃棄物、環境、そして新たな規制に留意してください。他のリーンアプローチも存在します。 |
形態は機能に従う
このサイトのモットーの1つ。フォームは機能に従う（fff）に関する関連投稿をお読みください。再グループ化はすべて、形状またはスペースを変更することを意味します。通常、最もシンプルで信頼性が高く、費用対効果の高いソリューションです。
| 例 | 私たちのコメント | |||
| #8 | アンチウェイト | 重りを使って他のアクチュエータを下げます |  | 一般的にはエレベーターのカウンターウェイト |
| #14 | 球形度、曲率 | 丸くする |  | |
| #17 | 別の次元 | 1D を 2D に、2D を 3D にする |  | 解決における機会（ギャップ、スペース）を可能にする |
| #30 | 薄くて柔軟 | 重厚な構造物を薄くし、必要に応じて可動性を持たせる。 |  | 成形ヒンジや薄肉構造については、プラスチック加工技術設計ライブラリを参照してください。 |
時間は本質である
家族の再編成は、TRIZのすべての原則が時間と新しい順序に関連して機能することを意味します。
設計図上では見えないため、新しいタイミングシーケンスで技術的な課題を解決することは見落とされがちである。
しかし、 ユーザーエクスペリエンス より長いまたは追加のステップ
| 例 | 私たちのコメント | |||
| #9 | 予備的反撃 | 被害を予測し、対策を講じる |  | 例：コンクリート梁の荷重をかける前のプレロード |
| #10 | 予備的措置 | 要件や変更を事前に実行する、または事前に準備する |  | |
| #11 | 事前にクッション性 | 手遅れになる前に「治療よりも予防を」 |  | 品質、リーン（…）だが、ここではデザインについて |
| #13 | 逆 | 物理原理または部品を互いに反転させる |  | 例: ペルチェモジュール片面を加熱するのではなく、もう片面を冷却する |
| #20 | 有益な行動の継続性 | プロセスや動作を止めないでください |  | 操作と仕掛品を制限する慣性を使用する |
| #21 | 急いで通り抜ける | 素早く行動する |  | 先に挙げた力を均等にではなく適切なタイミングで加えることで、労力、エネルギー、またはリスクを制限するのと同じ論理です。 |
| #34 | 廃棄と回収 | 使用、廃棄、または後日再利用する |  | 環境にも生産にも優しい |
物理的性質
TRIZの原理とは、材料または環境の機械的、物理的、または化学的特性に関連する原理のことである。
| 例 | 私たちのコメント | |||
| #12 | 等ポテンシャル性 | エネルギーを節約するために、ポテンシャル場における位置変化を制限する。 |  | 磁場内で金属を動かしたり、重力場内で部品を持ち上げたりしないでください。 |
| #15 | ダイナミクス | 部品や構成要素を互いに相対的に動かす |  | |
| #16 | 部分的または過剰な行動 | 適合範囲に達するために、仕様を若干減らしたり増やしたりする。 |  | パレートの法則：20％で80％になる。それとも95％で十分なのか？ |
| #18 | 機械振動 | 大きな動きではなく、振動を利用する |  | 非常に局所的な効果をもたらし、通常はよりエネルギー効率が良い |
| #19 | 周期的な作用 | 連続直線アクチュエータを回転式、脈動式、または反復式の手段に置き換える |  | 規模に応じて前のリンクへ |
| #28 | 力学の代替 | メカニックを置き換える 磁石 または電磁気学 |  | マグネットを使ったデザインに関する記事をご覧ください。 |
| #29 | 空気圧と油圧 | 機械式システムを油圧システムに置き換える |  | 多少の制約はあるものの、適応性、柔軟性、長距離移動の場合には、価格に見合う価値がある。 |
| #31 | 多孔質材料 | 多孔質材料を用いた設計（または微細孔または巨視的孔の増加） |  | より軽い。3D CAD 金属粉末焼結は今日では役立つ |
| #32 | 色の変化 | 色や透明度を変更して、作業を簡素化してください。 色の変化によって情報を示す。 |  | 圧力、温度、密度、湿度（）表示用の特殊インクや材料が多数あります。 |
| #33 | 均質性 | 相互作用する2つの部品は、同じまたは類似の材料で作られているべきである。 |  | そして、修理する場合は、同じ部品を使用してください！ |
| #35 | 材料特性の変化 | 材料特性の変化を利用する: 物理的状態の変化、強度、剛性、質感、柔軟性… |  | （色、長さなど、他の原則に基づく） |
| #36 | 相転移 | 相転移の結果を使用する: 熱の吸収または発生、体積の変化、透明度の変化… |  | |
| #37 | 熱膨張 | 材料の熱膨張（または収縮）を利用して力を加える |  | 固定式または仮設式の組立品。バイメタルも使用。 |
| #38 | 強力な酸化剤 | O2またはO3が豊富な大気 |  | 可燃性および腐食性に注意してください |
| #39 | 不活性雰囲気 | O2またはO3は、一部の化学反応を凍結させるために雰囲気を低下させる。 |  | 前の項目とは反対。火の三角形を参照。 |
| #40 | 複合材料 | 複合材料を使用する |  | より軽い。今日ではよく知られているが、精神老化とプロセスの再現性 |
TRIZ手法の概要
矛盾マトリックスとTRIZの原理は、ソ連の発明家でありSF作家でもあるゲンリヒ・アルトシュラーによって開発された、この方法論における基本的なツールである。
1．矛盾表の作成
この表は、39のエンジニアリングパラメータすべてを新製品の機能と対応付けたものです。マトリックス内でこれらのパラメータを相互参照することで、設計者やエンジニアはすぐには明らかにならない可能性のある解決策を特定でき、革新的な思考と効率的な問題解決を促進します。
39のエンジニアリングパラメータ
| 移動物体の重量 静止物体の重量 移動物体の長さ 静止物体の長さ 移動物体の領域 静止物体の面積 移動物体の体積 静止物体の体積 スピード 力 緊張、プレッシャー 形 物体の安定性 | 強さ 移動物体の耐久性 静止物体の耐久性 温度 輝度 物体が運動する際に消費されるエネルギー 静止物体が消費するエネルギー 力 エネルギーの無駄遣い 物質の浪費 情報の損失 時間の無駄 物質の量 | 信頼性 測定精度 製造精度 対象物に作用する有害な要因 有害な副作用 製造可能性 使いやすさ 修理可能性 適応力 デバイスの複雑さ 制御の複雑さ 自動化レベル 生産性 |
製品の機能
適切なユーザー製品機能を定義するには、このサイトの他の記事を参照してください。制約と混同しないでください（例：強制的な法的基準は、標準の販売業者または再販業者でない限り、製品設計の観点からは制約となります）。
2．40の原則を適用する
矛盾に対処することは、問題解決において極めて重要なステップである。そのプロセスは、具体的な矛盾を特定することから始まる。矛盾は通常、技術的なものか物理的なものかのいずれかに分類される。
- 技術的な矛盾とは、システムのある側面を改善しようとすると、別の側面が悪化してしまう場合に生じる。
- 物理的な矛盾とは、同一の要素に対して相反する要求が存在することを指す。
さて、各セルに上記の40の原則のうち1つ以上を記入することが重要なステップです。
表は数百ものセルから構成され、創造的で新しい解決策を積極的に検討しながら詳細にレビューする必要があるため、非常に時間がかかる場合があります。一部のソフトウェアはこうした作業を支援しますが、表全体の状況や、共通の解決策にまとめることができる隣接する列や行を把握する機能が失われてしまいます。
AIをTRIZに適用した詳細な研究はいくつか見てきましたが、今のところ一般に利用可能なツールはありません（公開されている研究を参照）。 ここに論文がある)
ヒント： 時間が限られている場合は、すべてのセルを表面的に埋めるのではなく、重要な矛盾点とユーザー機能に焦点を当てることをお勧めします。 コスト重視の設計 または 最小限の実行可能な製品 この優先順位付けには、アプローチが役立ちます（これらの方法については他の投稿を参照してください）。
この体系的なアプローチにより、矛盾を創造的な機会へと転換することが可能になり、革新的なブレークスルーを促進する。
Trizメソッドの例
TRIZの実践例として典型的なのは、自動車業界における、安全性を損なうことなく車両重量を削減するという課題への応用です。TRIZの原理を用いることで、エンジニアたちは炭素繊維複合材のような高強度で軽量な材料の使用を見出し、構造的な完全性を維持しながら大幅な軽量化を実現しました。
もう一つの例は電子機器分野に見られます。TRIZはスマートフォンのバッテリー寿命を向上させるために活用されてきました。バッテリー容量を増やしつつ本体サイズを大きくしないといった矛盾点を分析し克服することで、エンジニアたちはエネルギー効率の高いプロセッサやソフトウェアの最適化といった革新的な技術を生み出しました。これらの事例は、TRIZがいかに問題を独創的な解決策を生み出す機会へと転換することで、体系的なイノベーションを可能にするかを示しています。
イノベーションワールドの9つの新たな補完原則
私たちは、これらの補完的な原理や技術が、当初のTRIZの40の原理リストに欠けていると感じました。
- 標準化する: 生産ツールと製品群の両方において、OEMおよび既製品のコンポーネントも使用すること（これは、いかなる原則の結果にもなり得ない） 特許 研究、TRIZ手法の根幹）
- 固化した気体または液体： 例：空気中の凍結した湿気を利用して小さな部品をピックアップするピックアンドプレース。#35-材料特性の変化との共通点がいくつかあります。
- インパクト： 必要な時だけ急激なエネルギーピークを得るため、平均出力を上げるのではなく（例：機械式歯やローラー式歯抜き装置）。#21-Rushing Through といくつかの共通点がある。
- 非ニュートン流体静止時は液体だが、エネルギー、ストローク、または動きを受けると固まる。飼料業界では既に利用されている。最終的な効果は似ているが、強磁性流体のように磁場にさらされると固化する金属粉末である場合もある。
- 毛細管現象： 液体を高く持ち上げる、吸い上げる、見えるようにする、または液体を混ぜる
- 浸透 そして逆浸透： 多孔質膜を通して超微粒子を分離する
- 添加剤樹脂や溶融プラスチックから焼結金属粉末まで、さまざまな3Dプリント技術
- 磁石リストに記載されている電磁気学だけではありません。磁石を使った設計に関する専用記事を参照してください。
- スプリングス直線的または同心円状のいずれでも構いません。動きやエネルギーのピークを放出するだけでなく、エネルギーを蓄えて後で放出することもできます（TRIZの矛盾解決策の1つ：「時間的に分離する」）。
TRIZの原理に関する参考資料
TRIZの原則に関する動画はたくさんありますが、この動画では、カレン・ガッドが40の原則を列挙するのではなく、概念、真の目的、そして背景を説明しています。
40の原則それぞれについて、オリジナルのイラストを添えたプレゼンテーション：
TRIZの原理 ― 発明的問題解決理論 の LogeshrajV
フルサイズ版TRIZ原理早見表
補足資料と方法
- デザイン思考： ユーザーのニーズを理解し、問題を再定義し、プロトタイプ作成とテストを通じて革新的なソリューションを生み出すことに重点を置いた、人間中心のイノベーションアプローチ。
- システム思考： an approach to problem solving that considers the broader context and the interconnections between different components within a system.
- 根本原因分析： 問題の根本原因を特定するために用いられる手法であり、症状ではなく根本的な問題に対処する、より効果的な解決策を可能にする。
- 形態学的分析： 多次元で定量化されていない複雑な問題に対して、異なる変数間の関係を調べることによって、考えられるすべての解決策を探るために用いられる手法。
- ブルーオーシャン戦略： 企業が飽和市場（レッドオーシャン）で競争するのではなく、新たな市場空間（ブルーオーシャン）を創造することを促す戦略的アプローチ。
- ブレインストーミングとマインドマップ作成： 幅広いアイデアを生み出し、それらを視覚的に整理することで、関連性を見出し、革新的な解決策を開発するための創造的な手法。
- デザイン シックスシグマ (DFSS): 顧客ニーズを満たし、高品質を実現する製品とプロセスを生み出すために、設計原則とシックスシグマ手法を組み合わせたアプローチ。
- バリューエンジニアリング： 機能、コスト、性能を検証し最適化することによって、商品や製品の「価値」を向上させる体系的な方法。
よくある質問
TRIZとは何ですか？
TRIZはロシアの MoSCoW は、 「Teoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadach」の場合、通常は発明的問題解決の理論と訳されます。
40のTRIZ原則は誰が、どのように作成したのか？
ソ連の技術者であり発明家でもあるゲンリヒ・アルトシュラーは、1940年代にソ連海軍の特許審査官を務めていた際にこの研究を開始した。彼と彼のチームは何十万もの特許を分析し、非常に異なる分野の発明が、同じようなパターンで問題を解決していることを発見した。
TRIZの原則はいくつあり、その名称は固定されているのでしょうか？
古典的なリストには40項目あります。このリストはロシア語から翻訳されたものであるため、書籍によって表現が異なり、同じ原理でも若干異なる名称が用いられている場合があります。この記事では最も一般的な名称を用い、さらに9つの補足的な原理を追加します。
TRIZにおける技術的矛盾とは何ですか？
あるパラメータを改善すると別のパラメータが悪化する状況、例えば部品を強くすると重くなる場合など。TRIZは、妥協するのではなく、トレードオフを解消する方法を探します。
TRIZにおける物理的矛盾とは何ですか？
同じ要素が、熱いものと冷たいもの、開いているものと閉じているものなど、正反対の性質を持たなければならないという要件。時間、空間、または条件によって2つの性質を分離する原理が、通常、この問題を解決する方法となる。
39のエンジニアリングパラメータとは何ですか？
移動物体の重量、速度、力、強度、温度、信頼性、製造可能性、生産性といった標準的な技術的特徴のリスト。これらは矛盾マトリックスの行と列を構成し、その全リストはこの記事に記載されている。
矛盾マトリックスはどのように使用すればよいですか？
改善したいパラメータ（行）と悪化するパラメータ（列）を選択してください。両者が交わるセルには、その矛盾を解決するために最もよく使用される原則の番号が表示されます。それぞれの原則を設計案としてテストしてください。例えば、重量を増やさずに強度を向上させるには、原則40、26、27、1が該当します。
40の原則を使うには、マトリックスが必要ですか？
いいえ。マトリックスを作成しなくても、ブレインストーミング、仕様策定、設計レビューの際に、チェックリストとして原則を確認することができます。マトリックスは、どの原則を最初に試すべきかを判断するのに役立つだけです。
TRIZの原則は、日常生活で使う製品の中でどのように現れているのでしょうか？
原理7「入れ子構造」は、ロシア人形の考え方を応用したもので、積み重ね可能な椅子や伸縮式アンテナなどに見られます。原理15「ダイナミクス」は、調節可能な椅子のように、部品同士を相対的に動かすことができるようにしたものです。原理13「逆回転」は、通常の動作を反転させるもので、例えば工具ではなく部品を回転させるなどです。
この記事で追加された9つの補完的な原則とは何ですか？
標準化、固化ガスまたは液体、衝撃、 非ニュートン力学 流体、毛細管現象、浸透と逆浸透、添加材料、磁石、バネなど。これらは、当初のリストには含まれていなかった技術を網羅しており、中には、勢いよく流れる衝撃など、既存の原理と部分的に重複するものもあります。
TRIZは特許とどのように関係するのでしょうか？
これらの原理は特許から抽出されたものであり、特許はそれぞれの原理が実際にどのように適用されたかを示している。他の業界の特許を調べて同様の矛盾点を探すことは、既成の解決策を見つける方法の一つである。
TRIZはブレインストーミングとどう違うのですか？
ブレインストーミングは、自由連想によってアイデアを生み出す手法です。TRIZはまず矛盾点を明確にし、次に他で成功した解決策のパターンを示します。この2つは相性が良く、ブレインストーミングのセッションでこれらの原則をヒントとして活用すると良いでしょう。
TRIZは機械工学以外の分野でも活用できるのか？
はい。これらの原則は、ソフトウェア、プロセス、サービス、そしてビジネス上の問題にも適用できるほど抽象的です。ただし、古典的なパラメータは技術システムを記述するものなので、非技術的な問題をまずそれらのパラメータに変換する必要があります。
用語集
Computer Aided Design (CAD): エンジニアリング、建築、製造などの様々な分野における設計の作成、変更、分析、最適化に使用されるソフトウェアアプリケーションであり、デジタルツールと技術を用いて精密な図面やモデルの作成を可能にする。
Computer-Aided Design (CAD): エンジニアリング、建築、製造などの様々な分野における設計の作成、変更、分析、最適化に使用されるソフトウェアアプリケーションであり、デジタルツールと技術を用いて精密な図面やモデルの作成を可能にする。
Design for Six Sigma (DfSS): 顧客の要求を満たし、欠陥やばらつきを最小限に抑えることで高品質を実現する製品やプロセスを設計することを目的とした体系的な方法論であり、設計段階でシックスシグマの原則に基づくツールや技術を活用する。
Forms Follow Functions (FFF): 物体の形状や外観は、主にその意図された機能や目的に基づいて決定されるべきであり、美的考慮事項よりも実用性と使いやすさを重視すべきであるという設計原則。
Original Equipment Manufacturer (OEM): 他社が販売する部品や機器を製造する会社。通常、これらの部品は最終製品に組み込まれ、最終製品は後者のブランド名で販売される。
Root Cause Analysis (RCA): 問題や失敗につながる根本的な要因を特定するための体系的なプロセスであり、単に症状を治療するのではなく、根本的な問題に対処し、排除することを目的としている。
User experience (UX): the overall satisfaction and perception of a user when interacting with a product, system, or service, encompassing usability, accessibility, design, and emotional response throughout the entire interaction process.
Value Engineering (VE): プロジェクトの機能分析、コスト削減、パフォーマンス向上を通じて、品質や信頼性を損なうことなくプロジェクトの価値を高めるための体系的な手法。費用対効果の高い代替案を特定し、実行するために、学際的なチームワークが不可欠である。
Work in Progress (WIP): 原材料、労働力、および一定の段階までに発生した間接費など、生産工程において部分的に完成した品目。これらの資産はまだ完成品ではなく、生産効率の追跡や在庫管理に不可欠です。
