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Green innovation design model of Kansei Engineering ... 本研究建構發展─感性工學之綠色創新設計模式(Kansei–ECO TRIZ),以感性工學、綠色 .... 問題的演算法(ARIZ) 、技術系統的演進規則(Patterns of Evolution) 、科學效應(Effects) 等等方法。
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1.助理教授論 文發 表 博 士論文 感性工學之綠色創新設計模式 Green innovation design model of Kansei Engineering 陳 炫助 HsuanChu CHEN

2.陳 炫 助 HsuanChu CHEN 媒 體設計系 ( 所 ) 助理教授 研發 處 創新育成中心 執行秘書 國立雲林科技大學 設計學研究所 ( 設計運算組 ) 博士 研究領域 感 性工 學設計 (KS) 、綠色永續設計 (ECO) 、創新設計 (TRIZ) 教學領域 多媒體設 計、網 站設 計 、 電 腦繪 圖、影 音整 合、工藝與產品設計、 視覺與包裝整合設計

3.1.1 研究 背景 十八世紀工業革命以來,近幾個世紀人類排放了超量的二氧化碳等氣體至大氣層中,造成全球暖化、過度的溫室效應 ,在 環境污染日益嚴重的狀況下,近年來世界各國對環保產生了共識 ,歐美 國家已實施環保 法規 (WEEE 、 RoHS 、 EuP 、 ErP 、 ISO14000 等等 ) , 減少產業對環境的影響,所以對於環境生態的維護,不僅是世界環境組織與政府法令規範、企業社會責任、更是所有 人類所需 共同擔負的責任 。 第 一 章 前言

4.1.2 研究 動機 本研究動機是對 自然環境的反 思,藉由 科技改善產品 ,讓產品 的 製造與設計,能 對自然更友善 ,達到 永續環境的 可能性 ( 圖 1-1) 。 圖 1‑1 感性 設計、創新設計與永續設計 創新 產品 ( 機 ) 永續 環境 ( 環 ) 社會 經濟 ( 人 ) 感性設計 Kansei 創新設計 TRIZ Kansei - TRIZ ECO -TRIZ Kansei - ECO 綠色 設計 ECO 感性工學 之 綠色 創新設計模式

5.1.3 研究目的 在 環保風潮的趨勢下,消費者與企業都已經開始重視永續環境的需求,綠色產品不僅 要 符合 環境保護的指令 ,更要 達到 消費者需求 。 本研究 建構 發展 ─ 感性 工學之綠色創新設計模式 ( Kansei – ECO TRIZ) ,以感性工 學、 綠色 設計 與創新設計為知識基礎,加入 需求考量 與 環境考量 ,發展一套創新設計模式,供 企業 與 設計師 使用,以期能帶給消費者、企業與環境,對綠色產品有一致的期望 。 本研究之目的如下: 1. 整合 感性工學與萃 思理論的 流程與方法 ,探討感性創新設計 的創新 法則與 感性萃思模式方法。 2. 應用 環境要素 (WBCSD) 與萃思理論的 對應進行 案例 分析,以 焦點團體 法 與層級 分析 (AHP) 決策, 探討綠色企業責任與綠色決策的影響 。 3. 透過 感性 語 彙 與 綠色設計 的結合, 以田 口方法 (TM ) 進行感性造型 最佳化綠色 設 計 ( Kansei - ECO) ,探討 綠色 設計之造型最佳化原則。 4 . 建 構感性工學之綠色創新設計模式 ( Kansei -ECO TRIZ ) ,驗證此模式是否可行 。

6.圖 1-2 感性 工學之綠色創新設計 模式 ( Kansei – ECO TRIZ ) 本研究的目的在於藉由 感性 工學 、 創新 設計 與 綠色設計 ,建構一套感性工學之綠色創新設計模式 ( Kansei – ECO TRIZ) ,如圖 1-2 所示。 Kansei - ECO TRIZ Kansei - TRIZ Kansei - ECO E CO - TRIZ 感性設計 Kansei 綠色 設計 ECO 創新設計 TRIZ 感性工學 之 綠色 創新設計模式

7.圖 1-3 研究流程 1.6 研究流程

8.

9.第二章 文獻探討 2.1 創意、創新方法與創新產品 2.2 從需求、情感與使用性到感性工學 2.3 綠色永續的思維 2.4 萃思理論 (TRIZ) 2.5 研究與分析方法

10.2.1 創意 、創新方法與創新產品 Schumpeter (1934) , Jones(1984 ), Adernathy & Clark ( 1985 ) , Gobeli & Brown ( 1987 ) , Holt ( 1988 ) , Betz ( 1987 ) , Kotler ( 1991 ) , Drucke ( 1995 ) , 黎 (2000 ) , 工研院 (2013), Tavassoli & Karlsson (2015) 等等提出許多創新的方法 , 與 創意 思考法 ( 羅應浮, 2006) 。 Holt ( 1988 ) 認為, 技術 創新( Technological Innovation )透過知識的使用,來創造和執行新的技術 。而其結果可以是產品創新( New Product ),亦可以是製程創新( Process Innovation )。 工研院 (2013) 產業 報告顯示 , 需求推動科技 ,科技 創造 創新 產品 ,產品帶動經濟,經濟促進需求,也有可能是 科技帶動需求 ,需求刺激經濟,所以人類的 需求 , 會 帶動科技產生 創新, 創新 產品 滿足 人類 的 需求 ( 圖 2-1 ) 。

11.Tavassoli & Karlsson (2015) 在企業創新研究中指出,最為重要的部分 是 Product innovators ,其次 是 Marketing innovators 。 因此由上述可知,達到創新的關鍵在於能否滿足消費者或是使用者的需求 ,創新 是一個 過程 , 不只是一個靈感 ; 而 企業要能永續經營,首重仍是以 產品創新 、其次 市場創新、流程與組織創新 。 本 研究以 創新的知識方法與技術方式 , 來 建 構創新模式 ,改善消費者對產品的設計需求與渴望。 圖 2-1 創新產品之科技推力與市場拉力

12.2.2 從 需求、情感與使用性到感性工 學 Maslow ( 1943) 說明不同層次的需求:生理、安全、社交、尊重與自我實現需求, 這說明 了消費者需求由生理的、感覺的、感知的、認知的、情感的、到精神的 滿足 ( Physiological, Sensational, Perceptual, Cognitive, Affective, Spiritual) ,由物質、生理、心理到情感、精神面的階段 。 Woods ( 1960 ) , Park , Jaworski , & Maclnnis ( 1986 ) , Heufler ( 2004) 都提出需求與情感的相關理論。 Norman(2004: 2005 ) 針對人類產品的情感設計分為: (1) 本能層次 :關注本身的外觀; ( 2 )行為層次 :使用的樂趣和效用; (3) 反思層次 :考慮產品的合理化和智慧化。 Norman(2004 : 2005) 情感 是一個判斷好壞、安全或危害的系統,可做出價值判斷,讓人能夠生存的更 好。 Norman & Ortony ( 2006 )提出人類的資訊處理系統可區分為 認知系統 及 情感系統 ,且兩者的功能有所不同 。

13.圖 2-2 產品情感層次的關聯性 依據上述的理論說明,本研究彙整使用者 ( 消費者 ) 與產品情感,在社會需求、使用者需求、產品類別功能與產品情感層次的關聯性,如圖 2-2 所示。 本 能 行 為 反 思 Maslow (1943) Norman(2004: 2005)

14.2.2.1 感性工學 ( Kansei Engineering, KE ) KE 的想法孕育在 1970 年代,是從 消費者在市場上的角色 變化而來的, Nagamachi 長町 於 1970 年提出的「情緒工學」( Emotion Technology ),當時雖然 Emotion Technology 與 Kansei Engineering (KE) 的 名稱不同, 但本質 是 相同 的 。 KE 是 一種以人性需求( Human-centered )作為優先考量的科學,將使用者對產品的感情( Feeling )和意象( Image )轉換為設計要素的新產品開發技術( Nagamachi , 1997 )。 Nagamachi ( 1995 )認為 KE 是將人們的 想像及感性等心願 ,轉換成 物理性 的設計要素,具體進行開發設計的技術」 。 綜合 以上的發展,使用者 ( 消費者 ) 在情感的認知下,對產品有一定的 需求與情感認知層 次,而感性工學就是 藉由口語表達 的方式,將情感要素傳遞出來,轉換成工學要素,即所謂 心理量轉換成工程量 ,讓使用者在物質的心理感受能夠達到個滿足點,讓 心身靈能夠成為一體 ( 人機一體 ) (HMU) 。

15.感性工學的方法分類 ( 黃 & 原田 ,1998; Nagamachi , 2003; Lokman , 2010) 發展至今,大致可分為五至八種 類型, 本研究僅列出較常使用的 六類: (1) KE Type I :階層化類目分 類 ( Category Classification) (2) KE Type II :感性工學 系統 ( KES, Kansei Engineering System ) (3) KE Type III :感性工學數學 模式 ( Kansei Engineering Modeling) (4) KE Type IV :複合式感性工學 系統 ( Hybrid Kansei Engineering System ) (5) KE Type V :虛擬感性工 學 ( Virtual Kansei Engineering) (6) KE Type VI :協同感性工 學 ( Collaborative Kansei Engineering) ※ 研究者曾發表以 KE Type II :感性工學 系統 為主的國際研討會論文。 (2012 KEER) The Study of Innovative Design System : Based on Parametric Feature Forms : An Example of Beverage Containers. HC Chen, J Tu , SS Guan.

16.本研究以 KE Type I 為主要感性工學工具, KE Type I :階層化類目分類 ,是從一個新產品的感覺概念開始進行概念設計,逐層往下分解成細部的部件或機構,加以改善以符合使用者的期望 。 在 前 端 的 設計 過程 ,可 使用 KJ 法或定性研究方式 來進行。這類的最著名的開發設計案例是以馬自達 Miata 的跑車設計案例 ( Nagamachi , 1999) 。

17.2.3 綠色永續的 思維 「 不願面對的真相」 (An Inconvenient Truth) ( 張瓊懿譯 , Gore 著 , 2007 ) 揭起全球 暖 化的議題。 台灣 紀錄片 「 ±2℃ 」影片 ( 陳文茜 , 2010) ,描寫了汙染影響了近三十年的環境生態,造成南北極冰層融化,海水上升等許多生態環境的衝擊與影響 。 台灣 紀錄片 「看見台灣」 影片 (英語: Beyond Beauty - TAIWAN FROM ABOVE ) ( 齊柏林 ,2013) ,

18.綠色思維最早提出是在 20 世紀的 1960 年代。 Papanek(1985) 在「 Design for the real world 」一書中,強調設計應該認真考慮有限的地球資源使用,要 為保護地球環境而設計 。 綠色設計的相關術語眾多,所代表的涵義與範圍各不相同,在國際上較常用的 : Eco Design 、 Sustainable Design (SD) 、 Ecological Design 、 Design for Environment ( DfE ) 、 Life Cycle Design (LCD) 等等名稱 。 Braungart (2002) 開始推廣搖籃到搖籃 (Cradle to Cradle : C2C) 概念,向大自然學習,所有東西皆為養份,皆可 回歸自然 。利用「養分管理」觀念出發,從 產品設計階段 就仔細構想產品結局,讓物質得以不斷循環 ( Braungart , 2002: 2008 )。 Hawken(2004) 所著的「綠色資本主義-創造經濟雙贏的策略」一書提到:二十一世紀是 「環境世紀」,師法自然、順其自然的循環 。

19.綠色美學與 時尚 & 綠色 材質應用 綠色美學是為綠色設計與流行時尚的結合,綠色設計強調材料的運用,並且在設計的過程中加入綠色永續的概念,流行時尚則是為迎合消費者主觀的美學概念,把美感創造成為一種觀感,以達到符合市場的 要求 ( 杜瑞澤, 2013 ) 。 綠色設計大都在談論材質之應用,讓環境與自然達到全然平衡。 所謂的自然材質:如 有機棉 、 竹子 、 玉米蔗糖聚合物 、蓖麻聚合物、 椰殼活性碳 、大麻、蕁麻、聚乳酸生質聚合物、松樹枝纖維、可再生木漿人造纖維、 牛奶纖維 、 咖啡紗 、植物喀什米爾纖維等等材質。 其中 以竹材,是目前最經濟實惠與快速的材質,且中華文化老祖宗的生活中,早已開始使用此材料,從食、衣、住、行、育、樂,都可以見到它應用在生活中的身影。 Research on bamboo craft development from perspective of green design HC Chen, JC Tu , SS Guang 2014 ICICE. Innovation , Communication and Engineering, 467-470

20.2.4 萃 思理論 (TRIZ) 萃思理論 (TRIZ) 方法是由蘇聯學者 Genrish Squlovich Altshuller 於 1946 年代研究了四十餘萬件專利案件後,所整理歸納出的理論方法。 TRIZ 是 TIPS (Theory of Inventive Problem Solving) 的俄文同義字,意思是解答發明問題的方法,因此又稱為 發明問題解決理論 ,國內學者稱 之 TRIZ 或 「 萃思理論 」 。 Altshuller 與他的團隊,提出很多發明創新之問題分析工具與解題工具,一般泛稱為 TRIZ 技法。例如 39 矛盾矩陣 (Contradiction Matrix) 、 40 創新 法則 ( Inventive Principle) 、 76 標準解決方法 (Standard Solutions) 、 物質場分析 (Su-Field Analysis) 、創新問題的 演算法 (ARIZ) 、 技術系統的演進規則 (Patterns of Evolution) 、 科學效應 (Effects) 等等 方法 。

21.本研究使用 TRIZ 矛盾矩陣 (Contradiction Matrix) 、創新法則 (Inventive Principle) 為方法 ( Ahshuller , 1996; Domb,1998; Terninko et al., 1998) 。 圖 2-9 TRIZ 理論解決問題流程 表 2 - 1 TRIZ 矛盾矩陣表 Contradiction Matrix 備註: # 符號表示創新法則 避免惡化參數 (WP) 欲 改善的參數 (IP) 21 22 23 ‧‧‧ 功率 Power 能量的耗損 Loss of Energy 物質的耗損 Loss of substance ‧‧‧ ‧‧‧ 16 禁止物體耐久度 Duration of action by stationary object # 16 #27 ,#16, #18, #38 17 溫度 Temperature # 2,#14,#17,#25 # 21,#17,#35,#38 #21,#36, #29, #31 18 亮度 Il lumination intensity # 32 #13,#16,# 1,# 6 #13,# 1 ‧‧‧ TRIZ: 矛盾 矩陣 表 & 創新 法則 TRIZ 矛盾 矩陣 、 創新法則 、 76 標準解等 定義 Classificati on 轉換成標準問題 Standard Problem 標準解決方案 Standard Solution TRIZ 對應操作 Operators 特製 Specialization 試誤法 Trial and error 問題 Problem 解決方案 Solution

22.(2) TRIZ: 物質場分析 Su-Field Analysis 物質場分析是用來定義問題與運用導引式方式來解決問題的方法 。也就是 一個系統是由兩種物質 (S1 、 S2) 及一個作用的場 (F) 這三個元件構成,且以三角形的關係模式存在,如圖 2-10 所示 。 (3) TRIZ: 技術系統的演進規則 Evolution Rule Altshuller 發現技術系統的 演進 ,目前共歸納出八 項技術系統的演進 規則 (Ideation International Inc .,1996:1999) ;學者 Chen(2002) 提出 一產品綠色創新設計演化法則與理想性 架構 ( 圖 2-11) 。 需要的效果 Harmful effect 需要的效果 S2 S1 Field 圖 2-11 物質場分析 Evolution Rule Furture Product C urrent Product 1 → 2 → … → n → … → Ideal Final Result 圖 2-11 綠 色創新設計演化 法則與 理 想 (Chen, 2002)

23.2.5 研究 與分析 方法 2.5.1 層級分析 法 ( Analytic Hierarchy Process, AHP ) 2.5.2 田口方法 ( Taguchi method ) 2.5.3 KJ 法 2.5.4 型態 分析法 (Morphological Analysis ) 2.5.5 語意差異法 (Semantic differential , SD) 2.5.6 集群分析法( Cluster Analysis ) 2.5.7 FBS 分析

24.第三章 感性萃思模式 ( Kansei -TRIZ) 本 研究以知識與技術的創新方法,透過感性工學探討使用者與產品之間的需求層級, KE 的特性主要是用以分析出消費者的需求,將消費者對產品物質感受的心理量或需求量轉換成物理量,而 TRIZ 的特性主要是將一般問題,轉換成工程參數得到創意法則以求解決方案,將它整合成一套可以將心理需求引出並轉換成創新模式的方法,本研究整合感性工學與 TRIZ 方法的模式,後續簡稱為感性萃思模式 (K-TRIZ) 。 目的: 首先求出產品普遍 之 感性 參數 與創新法則 ,主要作用於普遍性產品創新法則的預測。接著以醫療輔助產品為案例,進行 感性萃思之產品創新法則驗證 。

25.3.1 感性創新參數與法則 本研究進行之圖例樣本取樣自 2008 至 2015 年國際知名大賽 IF, IDEA, Red DOT 等優良設計作品與研究學者 高 (2005) 、許 ( 2008) 、鄭 ( 2012 ) 等文本樣本資料來源,透過研究者以文本方式分析 。 藉 由五位專家的焦點團體法 (Focus Group) ,選取出 21 項設計參數,其相對應原始 TRIZ 屬性之對照表與說明如表 3-1 所示。 Button - Up ( 感性參數 / 項目 ) 特徵 層次 設計參數 情感 反思層次 (Reflective level) 27,33,34,35,38 (5 項 ) 25, 27,33, 34, 36, 38, (6 項 ) 25, 27,33,34,35, 36, 38 ( 7 項 ) 功能 行為層次 (Behavioral level) 1,2,9,10,11,13,14,15,16,17,18,21, 28,29,32, 36,37, 39 (18 項 ) 1,9, 13,14,17,37 ( 6 項 ) 1,2,9,10,11,13,14,15,16,17,18,21, 28,29,32, 36,37, 39 (18 項 ) 外觀 本能層次 (Visceral level) 3,4,5,6,7,8,12 (7 項 ) 3, 5, 7,12,26, 28 (6 項 ) 3,4,5,6,7,8,12,26, 28 ( 9 項 ) Top - Down 創新法則 ( 感性創新法 則 ) / 類目 特徵 情感層次 大於 20 次以上 11~20 次 1~10 次 情感 反思層次 (Reflective level) 1 * , 15 * , 14 * , 28, 4 40 * , 32 * , 9 * , 17 * , 28, 4, 19 * 6 * , 5 * ,23 * , 24,31,20,19 功能 行為層次 (Behavioral level) 1 * , 28 * ,15 * 9 * , 19 * , 40 * , 32 * , 14 * , 15 17 * , 6 * , 24 * , 4 * , 5 * , 31 * , 23 * 外觀 本能層次 (Visceral level) 1 * , 9, 15 28 * , 40 * , 32 * , 15, 9 4 * , 17 * , 19 * , 14 * , 24 * , 23 * , 31 * , 5 * , 6 # 表示創新法則 表 3-2 感性創新法則對應 ( 類目 ) 表 3-1 感性設計參數對應 ( 項目 Items)

26.3.1 感性創新參數與法則 本研究進行之圖例樣本取樣自 2008 至 2015 年國際知名大賽 IF, IDEA, Red DOT 等優良設計作品與研究學者 高 (2005) 、許 ( 2008) 、鄭 ( 2012 ) 等文本樣本資料來源,透過研究者以文本方式分析 。 藉 由五位專家的焦點團體法 (Focus Group) ,選取出 21 項設計參數,其相對應原始 TRIZ 屬性之對照表與說明如表 3-1 所示。 Button - Up ( 感性參數 / 項目 ) 特徵 層次 設計參數 情感 反思層次 (Reflective level) 27,33,34,35,38 (5 項 ) 25, 27,33, 34, 36, 38, (6 項 ) 25, 27,33,34,35, 36, 38 ( 7 項 ) 功能 行為層次 (Behavioral level) 1,2,9,10,11,13,14,15,16,17,18,21, 28,29,32, 36,37, 39 (18 項 ) 1,9, 13,14,17,37 ( 6 項 ) 1,2,9,10,11,13,14,15,16,17,18,21, 28,29,32, 36,37, 39 (18 項 ) 外觀 本能層次 (Visceral level) 3,4,5,6,7,8,12 (7 項 ) 3, 5, 7,12,26, 28 (6 項 ) 3,4,5,6,7,8,12,26, 28 ( 9 項 ) Top - Down 創新法則 ( 感性創新法 則 ) / 類目 特徵 情感層次 大於 20 次以上 11~20 次 1~10 次 情感 反思層次 (Reflective level) 1 * , 15 * , 14 * , 28, 4 40 * , 32 * , 9 * , 17 * , 28, 4, 19 * 6 * , 5 * ,23 * , 24,31,20,19 功能 行為層次 (Behavioral level) 1 * , 28 * ,15 * 9 * , 19 * , 40 * , 32 * , 14 * , 15 17 * , 6 * , 24 * , 4 * , 5 * , 31 * , 23 * 外觀 本能層次 (Visceral level) 1 * , 9, 15 28 * , 40 * , 32 * , 15, 9 4 * , 17 * , 19 * , 14 * , 24 * , 23 * , 31 * , 5 * , 6 # 表示創新法則 表 3-2 感性創新法則對應 ( 類目 ) 表 3-1 感性設計參數對應 ( 項目 Items)

27.3.2 感性萃思模式 (K-TRIZ Model ) 萃思理論 TRIZ 問題─解決 方法 方法 方法 Needs Needs 消費者 需求 Needs 感性工學 Kansei Engineer 方法 方法 方法 問題─解決 Needs Needs 消費者 需求 Needs 圖 3-2 感性工學與萃思理論的解決方式 …… …… Idea 1 Need 1 Need 1 Idea 2 Need 2 Idea n Need n Solution 1 Solution 1 Solution 2 Solution n Idea 3 Need 3 感性萃思模式 K - TRIZ Model Kansei Engineer KE Type -1 TRIZ Bottom -Up Top -Down Inventive Principles 創新法則 Categor y 類目 Items 項目 Eng. Parameters 工程參數 圖 3-3 K-TRIZ Model 感性萃思模式

28.圖 3-5 感性階層模式轉換成萃思系統模式

29.3.3 案例研究說明: Flipod 醫療輔助 產品 本研究以醫療輔助產品 Flipod ,進行 K-TRIZ 模式驗證與說明,各案例介紹如後續章節說明與介紹。 本案例研究對象以 非走動病患 ( non ambulant patients) 為案例研究,正如醫學期刊上所說,目前在 Continuous Lateral Body Rotation Therapy ( CLRT) 的方法是可以改善大多病患的 褥瘡 、 併發肺炎 等症狀。 非走動病患在臥床時間, 每 1~3 小時需翻身一次 ,而這個簡單的動作卻限制了他們的照護 (caretakers) , 每日睡眠時間只有 3 個小時 ,也影響到病患的睡眠品質,根據世界衛生組織 WHO 統計,許多長期病患者的照護,患得抑鬱症比例高出 25-33 %的風險。據研究長期照顧家人的家庭照顧者有 87% 罹患慢性精神衰弱、 65% 有憂鬱傾向、 20% 確診罹患憂鬱症,家庭照顧者死亡率比非家庭照顧者更高出 60%