40 項原則
完整清單。點開任一原則可見定義、子原則、橫跨六個領域的案例與來源。
40 項原則
- 分割把物體分成獨立的部分、讓它容易拆解,或提高其分割與細分的程度。將整體拆成較小的單元,能讓每個部分更容易製造、替換、搬運,或個別最佳化。
- 抽取把會干擾的部分或性質從物體中分離出來;或反過來,只單獨取出你真正需要的那一個部分或性質。保留有用的元素,捨棄有害、昂貴或無關的其餘部分。
- 局部品質把結構或環境從均勻改為不均勻,讓每個部分都在最適合自己的條件下運作,並讓每個部分各自承擔不同而有用的功能。與其到處都用同一種折衷,不如讓每個區域都取得它真正需要的特性。
- 非對稱把對稱的形狀換成非對稱,或加大既有的不對稱程度。刻意做成不對稱的形狀,可以只有一種裝法、能配合不均勻的受力,或完成對稱形狀辦不到的功能。
- 合併把相同或相似的物體在空間上聚合在一起,或讓相似的操作在時間上並行、連續地一起進行。把許多同類元素併成一個系統,能帶來規模效益、共用結構,以及單一元素做不到的效果。
- 萬用讓一個物件或零件同時執行多種功能,藉此省去其他零件。用一個萬用元件取代多個專用元件。
- 套疊把一個物件放進另一個物件裡,再放進第三個,依此類推;或讓一個物件穿過另一個物件的空腔。
- 平衡力藉由把物件和能提供升力的東西結合,或讓它透過空氣動力、流體動力、浮力等與環境互動,來抵銷物件的重量。
- 預先反作用如果某個作用同時帶來有益與有害的效果,就預先施加反向作用以中和其害處;或事先加入能對抗日後不良應力的相反應力。
- 預先作用在需要之前,就先對物件完成全部或部分必要的改變;並事先把物件安排就緒,使其能從最方便的位置立即投入作用,不浪費時間。
- 事先緩衝事先準備好緊急或備援手段,用來補償物體或流程本來就不夠高的可靠度。既然故障無法完全消除,就預先佈署因應措施,讓事情真的出錯時,損害早已被控制住。
- 等位性改變運作條件,讓物體不再需要在重力場中被抬高或放低,而是維持在同一個高度或位勢上。只要消除高低差,就能省掉抬起與放下所浪費的力氣。
- 反向操作把平常用來解決問題的動作反過來做,或是對調運動件與固定件的角色。不做那個理所當然的動作,而是做它的相反、把物體顛倒過來,或讓環境動而不是讓物體動。
- 曲面化用曲線取代直線、用曲面取代平面,用球體取代方塊;採用滾子、滾珠與螺旋;並把直線運動改為旋轉運動。彎曲與圓潤的形狀能分散應力、降低摩擦,並讓運動平順地持續下去。
- 動態化讓物體、環境或流程的特性能夠改變,好在每個階段都保持最佳,而不是固定在單一的折衷值上。把僵硬的物體分成能彼此相對移動的部分,並把任何缺乏彈性的東西變成可調適、能自我調整的。
- 部分或過量作用若用某方法很難剛好達成 100% 的目標效果,不妨刻意做得略少或略多,問題往往因此大幅簡化。過量的部分事後移除,不足的部分再行補正。
- 移至新維度跳脫單一直線或單一平面的限制,善用第二或第三維度:讓物體在二維或三維中移動、以多層方式堆疊、將其傾斜或改變朝向,或利用表面的另一面。
- 機械振動讓物體振動或震盪以完成有用的工作。若它本就在振動,就提高頻率(甚至到超音波),或利用其共振頻率;在機械式搖動不便時,改用壓電或場驅動的振動。
- 週期性作用以週期性的脈動作用取代連續作用。若作用本已是週期性的,就改變其頻率或幅度;並利用脈衝之間的間歇,執行另一項有用的作用。
- 連續有效作用讓有用的工作持續不斷地進行,系統的每個部件都隨時滿載運轉;消除閒置的空檔,以及各次工作行程之間無生產力的空動作。
- 快速作業以極高的速度執行有害、危險或高成本的操作,讓破壞性效應來不及發生或擴散。若流程必須經過某個有害階段,就快速衝過去,而不是停留其中。
- 轉害為利把有害的因素或情境轉化為有用的東西。利用有害因素來達成正面效果、把兩個有害作用結合使其相互抵消,或將有害因素放大到不再有害的程度。
- 回饋引入回饋:量測流程的輸出,並把該資訊回饋回去以調節流程。若回饋已經存在,就改變其大小或靈敏度以改善控制。
- 中介物使用中介物或中介流程來執行或傳遞某個作用。或者,把物體暫時與另一個事後容易移除的物體結合。
- 自我服務讓物體透過執行自身的輔助與維護功能來服務自己。同時,善用原本會被丟棄的廢棄資源、能量或物質。
- 複製與其動用難以取得、昂貴或脆弱的物體,不如改用它的簡單、廉價複製品。也可以用光學複製(影像)取代物體或流程,若已使用可見光複製,還能進一步改用紅外線或紫外線影像,讓人在不接觸原件的情況下觀察、量測或演練。
- 廉價短壽物品用一批廉價、短壽命的物品,取代昂貴、耐久的單一物品,刻意以壽命或其他性質換取更低成本、更好的衛生或便利。效益來自於接受每個可拋物品只短暫使用便丟棄。
- 機械系統替代用感官場(光學、聲學、氣味或味覺)或電、磁、電磁場,取代機械式手段——接觸、活動零件與剛性連桿。場可以由靜態變為可動、由無結構變為有結構,並搭配對場敏感的粒子,在沒有機械連接的情況下作用於物體。
- 氣壓與液壓用物體的氣態或液態部件取代固態部件——例如可充氣、注液、氣墊、液靜壓或水反應式的設計。流體能貼合形狀、均勻分散壓力,並以剛性固體做不到的方式傳遞力量。
- 撓性殼與薄膜用撓性殼與薄膜取代笨重的三維立體結構,並用它們把物體與周遭環境隔離。一層薄膜只需固體形式的一小部分材料與重量,就能包覆、保護或區隔。
- 多孔材料把物體變成多孔的,或加入多孔的嵌件、塗層等元素。如果物體本來就是多孔的,就利用這些孔隙來存放或輸送有用的物質或功能。
- 改變顏色改變物體或其周圍環境的顏色或透明度。為了讓難以看見的東西變得可觀察,加入有色或發光的標記,並用示蹤劑追蹤過程。
- 同質性讓與某物體互動的其他物體,採用相同的材料,或性質相匹配的材料。共用材質或某項關鍵性質(硬度、熱膨脹、格式),就能消除介面上的不相容。
- 拋棄與再生當物體的某些部分完成任務後,就把它們拋棄——以溶解、蒸發或其他方式去除。反過來,對於會耗損的部分,則在運作過程中即時補充、再生。
- 參數改變改變物體的某項參數:物理狀態、濃度或稠度、柔軟或彈性的程度、或溫度。調整一項性質,往往就能讓物體更容易儲存、運輸或使用。
- 相變化利用物質在相變(固、液、氣之間轉換)時發生的物理現象——例如體積變化、潛熱的吸收或釋放——來完成有用的工作。相與相之間的轉換,本身也可以當成一種臨界、突變式的開關來運用。
- 熱膨脹利用材料隨溫度膨脹或收縮的特性來產生運動、力量或緊密配合。單一材料不夠時,就搭配數種熱膨脹係數不同的材料,用它們之間的相對位移來做功。
- 強氧化劑用更活潑的作用劑來強化一個過程——例如把空氣富氧化、改用純氧,再進一步用臭氧或離子化氧。更廣義地說,就是用更強、更激進的壓力源去推逼系統,使它反應更快或顯露極限。
- 惰性環境用惰性的環境取代正常、會起反應的環境,讓不想要的反應無從發生;或在系統中加入中性、惰性的成分來保護或穩定它。與一般環境隔離,可讓過程保持安全而受控。
- 複合材料從均質材料改為複合材料,把兩種以上性質不同的成分結合起來,使整體勝過任何單一部分。每種成分貢獻它最擅長的特性——強度、輕量、彈性——彼此的弱點則互相抵消。