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Tech
Notes
技術專文
次的引進,除讓Samsung節省將近
表 1、研發廠空污排放問題彙整表 圖1、現行空污防制設施流程圖 [1] 表 2、39 項工程參數 [10]
9千萬美金的研發費用,且申請了
多項專利,此時才真正引起各國對
編號 研發廠空污排放問題 編號 工程參數 編號 工程參數 編號 工程參數
源頭處理 終端處理 監控管理 TRIZ的高度關注 ,而台積電也曾
[3]
現址式空氣處理設備 中央式處理設備 雙軌式排放監測
於2005年將其應用於改善300mm
排 氣風管
製程機台內空氣污染物混合排放 1 移動物體重量(Weight 14 強度(Strength) 27 可靠度(Reliability)
1 兩段式 plating efficiency中,並得到很好的
問題 洗滌塔 監測操作 of moving object)
乾式製程機台 酸、鹼 條件 成果。
氣體
無法迅速掌握研發廠區製程空污 2 固定物體重量(Weight 15 移動物體耐久性(Durability of 28 量測準確度(Accuracy of
2
排放物種及排放量變化 of stationary object) moving object) measurement)
煙囪排放
濕式製程機台
3 移動物體長 (Length of 16 固定物體耐久性(Durability of 29 製造準確度(Accuracy of
3 影響社會觀感的「白煙」 監控 moving object) stationary object) manufacturing) TRIZ理論概述
系統
新製程造成現有空氣污染管制污 TRIZ是一套系統完整,能有效找
4 廠務化學儲槽 現址式空氣 4 固定物體長度 (Length 17 溫度 (Temperature) 30 運作於物體上有害因
染物排放的增加 處理設備 有機 of stationary object) 素 (Harmful factors acting 出問題解決方案的理論架構,也是
氣體 監測排放 煙囪排放 on object)
沸石濃縮轉輪 削減率 一種解決問題的工具,對於找出非
新法規規範有害空氣污染物HAPs-
5 有機製程機台 與焚化
重金屬鈷非零檢出問題 5 移動物體面積(Area of 18 亮度 (Brightness) 31 有害副作用 (Harmful 系統性問題的解決方案有極高的助
moving object) side effects)
益。TRIZ的兩個核心理念為「某
6 固定物體面積 (Area of 19 移動物體消耗的能量 (Energy 32 可製造性 人、某地,已經解決了你的問題,
stationary object) spent by moving object) (Manufacturability)
或是類似的問題了」,以及「所有
7 移動物體體積 (Volume 20 固定物體消耗的能量 (Energy 33 使用便利性 創新或改善的障礙,來自於矛盾的
項指標均符合法令規範,但隨著法 備(Local Scrubber),先讓機台端 越來越多的不同產業將其應用在一 of moving object) spent by stationary object) (Convenience of use)
存在」。當在面對矛盾或有衝突的
令要求越來越嚴格,新管制物種不 排放的廢氣,經過現址式空氣處理 般管理與品質問題處理上。另外
8 固定物體體積 (Volume 21 功率(Power) 34 可維修性 (Reparability) 問題下,使用TRIZ可有別於以往只
斷的被制定,如何針對空污排放問 設備進行第一階段的源頭處理,之 一些常見的品質管理手法如「限 of stationary object)
針對單一問題,想出單一解法的思
題快速且有系統的擬定防制對策, 後再送到中央式處理設備(Central 制理論」(Theory of Constraints;
9 速度 (Speed) 22 能源的浪費(Waste of energy) 35 適應性 (Adaptability) 考方式。而矛盾或衝突的理論邏輯
將是本文後續探討的方向。 Scrubber)進行第二階段的終端處 TOC),認為任何系統可以想像成由
10 力量 (Force) 23 物質的浪費(Waste of substance) 36 裝置複雜性 (Complexity 在於:當提出一個創新設計以改善
理,經由二階段串聯處理後,全面 一連串的環所構成,將企業或機構 of device)
提升空氣排放處理效率 圖1 。 視為一條鎖鏈,每一個部門是這個 某一特性時,將同時會產生另一個
半導體空污排放管制項目及 鎖鏈其中的一環,如果要達成預期 11 張力/壓力 (Tension/ 24 資訊的喪失 (Loss of information) 37 控制複雜性 (Complexity 惡化特性,並將此現象稱之為矛盾
Pressure)
of control)
處理方法 的目標,必須要從最弱的一環;即 (Contradictions),矛盾是二個事件
研究目的 12 形狀 (Shape) 25 時間的浪費 (Waste of time) 38 自動化程度 (Level of 或事物之間存在差異或不協調;即
目前半導體空污排放管制項目主 從瓶頸的一環下手,才可得到顯著 automation) 一種原有的事件、動作或主張與另
要包含氫氟酸(HF)、鹽酸(HCl)、 由於研發廠空污排放問題具有多變 的改善。「六標準差」(6 Sigma), 13 物體穩定性 (Stability of 26 物質數量 (Amount of substance) 39 生產性 (Productivity) 一個事件、動作或主張不一致或相
硫酸(H 2 SO 4 )、硝酸(HNO 3 )、磷酸 性及未知性之特性,且目前均未有 是透過DMAIC,即定義(Define)、 object)
反。同樣的解釋適用在TRIZ對發生
(H 3 PO 4 )、氨(NH 3 )及揮發性有機 良好的空污處理經驗以茲依循,另 量測(Measure)、分析(Analyze)、
於工程上矛盾的解釋;當企業試著
物(VOC)等,另這幾年對有害空氣 因研發製程需求迫切,可擬定有效 改善(Improve)與控制(Control)等流
改變某一個特性、參數或系統,卻
污染物(Hazardous Air Pollutants, 防制對策的時程太短,因此,如何 程,並佐以專業統計工具的一種方
造成了另一個特性、參數或系統惡
HAPs)中之重金屬,亦陸續開始進 導入一套有系統、有效率、有創新 法。「五個為什麼」(5 Whys),是 工程參數與發明法則,進行研發廠 Problems Solving,又稱為TIPS。 化 。
[4]
行管控,如鈷(Co)、鉛(Pb)等,針 力,且快速、準確地擬定研發廠空 指一種透過自問自答的方式,問了
空污排放問題之個案分析,以期歸 TRIZ是由俄國專利師,也是發明家 TRIZ有幾個主要分析及解決問題的
對有害空氣污染物,目前環保署已 污防制對策的管理方法,將是本文 問題後,自己回答;再針對前一個
納出空污問題解決之對策,並藉由 GenrichAltshuller所創的一種系統性 工具,包含矛盾矩陣(Contradiction
參照先進國家,訂定「固定污染源 研究的目的。 回答,再自問自答,連續五次後可
個案分析之結果檢視TRIZ理論方法 思考方法。Altshuller於1946進入 M atrix)、39項工程參數(En gi-
有害空氣污染物排放標準」草案, 找到發生問題的原因的一種方式。
在眾多管理手法中,最常見的即是 之適用性,建立一套完整的空污防 前蘇聯海軍專利局從事專利歸檔工 neering Parameters)、40項創新
未來將陸續加入管制項目。
8D (8-Disciplines),8D是台灣一般 TRIZ 之所以在專利與研發上作為 制對策方法,達到研發廠空污問題 作,同時協助專利發明人撰寫說明 發明法則(Inventive Principles)、
台積電空氣污染防制處理設施係採 製造業常用於持續改善或分析問題 解決問題的重要工具,主要是其具 快速解決之目標。 書,透過對20萬份專利分析,再從 物質-場分析(Substance-Field
用「源頭分類、多段式處理」之作 的一種方法學,當產品發生品質問 有下列的特性:結構化的解決問題 其中選出了5萬份被認為是有真正 Analysis)、76標準解答(76 Stand-
法,利用空污處理設備,使排入大 題時,依循8D一定的步驟,可快 方法、系統化的流程能引導出最佳 突破的專利進行深入研究,歸納出 ard Solutions)、8種技術演化類
氣的污染物含量符合或優於政府規 速而準確地找出問題的真因(root 解決方案、提出解決方案時會考量 專利發明的共同性、重複性與創新 型(8 Evolution of Technological
定。在機台端依據其排氣污染成 cause)。然而,在找尋問題真因 成本、強調以現有設備進行改善, 文獻探討 發明性的思考邏輯方法 。 Systems)、科學技術效應(Scientific
[2]
分,將排氣系統分為酸性氣體排放 時,卻常以腦力激盪或憑藉過去經 不建議一直加購新的設備;市面上 Technological Effects)、最終理想
(SEX)、含氨氣體排放(AEX)、有機 驗的方式,推理出可能造成問題發 已有專門的軟體可結合專利的搜 TRIZ自1946年開始發展至今, 結果(Ideal Final Result)、ARIZ發
性氣體排放(VEX)及一般氣體排放 生的原因,這種方式往往只能找到 尋,讓企業在研發時能更了解本身 已有70年的歷史,1997年LG與 明問題解決演算法(Algorithm to
TRIZ理論沿革
(GEX),並依國家法規設置中央式 問題的表面。另TRIZ (萃思)創新 目前的技術;技術性創新的規則與 Samsung先後邀請了蘇聯的TRIZ Solve an Inventive Problem)等,
[2]
污染防制設施,如濕式洗滌塔、洗 問題解決理論,在歐美、日本和韓 趨勢 ,從過去技術系統創新的歷 TRIZ創新問題解決理論,是由俄文 專家進行培訓。1998年Samsung 其工具雖多,但最常被使用的就
滌塔加藥系統、VOC沸石濃縮轉輪 國,皆已引進做為專利研發與解決 程去進行分析,以找出未來發展的 字彙「Teoriya Resheniya Izobre- 率先採用TRIZ,但因受限於文化 是矛盾矩陣、39項工程參數 表2
處理設備等,另針對不同製程氣體 研發時遇到問題的工具,目前TRIZ 趨勢。因此,本文將引用TRIZ創新 tatelskikh Zadatch」四個字縮寫而 的差異,造成TRIZ 的推展並不成 及40項創新發明法則 表3,其基
特性增設高效率現址式空氣處理設 除運用在專利設計與開發上外,有 問題解決理論,嘗試應用TRIZ 之 成,意指 Theory of the Inventive 功;直到於2003年Samsung第二 本概念如 圖2所示。TRIZ系統性
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