TRIZ – Exemple-cuillère

Etude de cas :
La cuillère
D.MALGOUYRES LE 22/06/2015
Situation actuelle : problème à résoudre
Les données
Outil standards
« In the box »
. 5 why
. QQCQCPC
. CEDAC,Ishikawa
. Maxer
. DAD
PB
résolu
NON
Analyse systémique : chaîne Cause/Effet
Chaîne problèmes/ solutions
Graphe des problèmes
Problème principal
Projet initié
Définition du Problème clé
Analyse Système Initial
OUI
FIN
« Out the Box »
tools
Elimination effet néfaste/contradiction
Amélioration système existant
Création d’un nouveau système
Outils d’analyse
Opérateur DTC
vépole
Outils d’analyse
9 écrans
Maturité du système
Lois d’évolution
Outils d’analyse
9 écrans
Maturité du système
Lois d’évolution
Formulation des contradictions ou des vépoles
Outils résolution
Matrice contradiction
Outils résolution
Homme miniature
Matrice contradiction
vépole, 76 standards
Principes de séparation
Outils résolution
Matrice contradiction
vépole, 76 standards
Principes de séparation
Ariz
Effets physique /chimique
Concepts de solutions
2
TITRE du projet :
Nom de la société :
Date de début :
Description du projet
Date de fin :
. Repenser la cuillère à thé.
.
.
.
.
.
.
.
Contraintes à respecter
. Etude limitée dans le temps : une semaine
. Fera l’objet d’un document utilisable par des
apprenants
Objectif du projet
Motivation, cause de déclenchement de l’étude
. Apprentissage méthode TRIZ
.
.
.
.
.
. Imaginer
de nouvelles opportunités pour le
développement du marché de la cuillère à thé
.
.
Image/liens
Groupe d’étude
. D.M.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3
Construction du graphe des problèmes
(alternance problèmes/solutions)
[Sujet] [verbe]
[complément]
(PBxx)
[verbe infinitif]
[complément]
(PSyy)
« pourrait être réglé par »
« mais alors » ou « et après »
[Sujet] [verbe]
[complément]
(PBxx)
[verbe infinitif]
[complément]
(PSyy)
[Sujet] [verbe]
[complément]
(PBxx)
[Sujet] [verbe]
[complément]
(PBxx)
[Sujet] [verbe]
[complément]
(PBxx)
4
La cuillère salit
la sous-tasse ou
la table
Retirer la
cuillère de la
tasse pour boire
La cuillère est
encombrante
Réduire la taille
de la tige
Le liquide
chauffe la
cuillère
La cuillère brûle
les doigts
Utiliser une
touilleuse
jetable
Le matériau ne
répond pas aux
normes
La touilleuse
n’est pas
esthétique
La cuillère
bascule hors de
la tasse
La cuillère est
trop lourde
Le mélange n’est
pas homogène
La cuillère est
trop longue
La cuillère altère
le goût
Nettoyer après
usage
Disposer d’un
manche isolant
Choisir un
matériau neutre
d’un point de
vue gustatif
ASI : la cuillère à thé => Problème clef : la cuillère est encombrante
5
Paramètres des problèmes
Pour chaque problème, indiquez les paramètres à évaluer pour vérifier que le problème persiste
ou a été résolu.
Indiquez d’un (CP) le problème principal ou Core Problem.
PBxx
[Sujet] [verbe][complément]
Paramètre
Evaluation PE
Unité
PB01
Le liquide chauffe la cuillère
Température cuillère
°C
PB02
La cuillère brûle les doigts
Effusivité thermique
J/m².K.√S
PB03
La cuillère est encombrante (CP)
Dimension
mm
PB04
La cuillère est trop longue
Longueur tige
mm
PB05
La cuillère est trop lourde
Poids
g
PB06
La cuillère bascule
Position centre gravité
mm
PB07
La cuillère salit la table
Cuillère mouillée
oui/non
PB08
La cuillère altère le goût
Matériau sans effet
oui /non
PB09
La cuillère se salit
Bactéries présentes
D/mm²
PB10
La touilleuse n’est pas esthétique
Perception
+/-
PB11
Le matériau ne répond pas aux normes
Conformité
oui/non
PB12
Le mélange n’est pas homogène
Brassage satisfaisant
oui/non
6
Paramètres des solutions
Associez à chaque solution partielle des paramètres du système sur lesquels
on a agi pour la mettre en œuvre .
PSxx
[verbe infinitif] [complément]
Paramètre
Action PA
Unité
PS01
Disposer d’un manche isolant
Conductivité
manche
W/m/K
PS02
Nettoyer après usage
Taux réduction
bactéries
delta
PS03
Utiliser des touilleuses jetables
Recyclable
oui/non
PS04
Choisir un matériau neutre
Neutre
oui/non
PS05
Retirer la cuillère de la tasse
Position
cuillère
IN/OUT
PS06
Réduire la taille de la tige
Dimension
mm
7
Problème clé : La cuillère est encombrante
Principale Fonction Utile : La cuillère brasse le liquide
OUTIL/SYSTEME
LA CUILLERE
PFU: La cuillère
brasse le liquide
dans la tasse
OBJET
LE LIQUIDE
ENERGIE
LA MAIN
MOTEUR
Partie haute (tête de la
cuillère)
TRANSMISSION
TRAVAIL
Partie moyenne
(la tige de la cuillère)
Partie basse (la pelle
de la cuillère)
ETAT 1 ?
ETAT 2 ?
Mélange non
homogène
Mélange
homogène
La cuillère
brasse le
liquide dans
la tasse
OBJET
Le liquide, le thé
CONTRÔLE
Rotation
8
Etapes à suivre pour remplir les 9 écrans
1.
Description du système actuel :
1.
Nom du système.
2. Lister les éléments du système, ne pas oublier les éléments de contrôle.
3.
Lister l'ensemble des systèmes en interaction avec le système à étudier.
2.
Choisir une version précédente du système et procéder de même.
Remarque : s’il y a une rupture, choisir un système temporellement éloigné. S’il y a une volonté
d’innovation à incrémenter, choisir un système proche.
3.
Description d’une version future du système :
A. Lister les avantages des systèmes présent et passé.
B. Analyser les principes et les raisons de l’évolution et les rapporter sur le système actuel.
C. Construire le système de demain (7,8,9), combinant les avantages listés en A et les
tendances listées en B de façon machinale (il ne faut pas s’arrêter sur une perception de
faisabilité ou de non faisabilité).
D. Imaginer des solutions permettant de répondre au problème « B », formuler les problèmes
qui pourront être résolus avec les outils TRIZ (formuler des contradictions).
9
Super-système
Méthode des 9 écrans
Sous- système
Système
Altération du goût
Conductivité
thermique
Conforme normes
Entretien
Esthétique
Encombrement
Passé
Choix de l’échelle de temps : 30 ans
Présent
Futur
10
Aide à la génération de nouvelles hypothèses
issues des lois (écrans 7,8,9)
Lois d’évolution
Hypothèses d’évolution
1
Intégralité des parties
Rendre le travail de la pelle de la cuillère plus contrôlable aux
sollicitations de l’utilisateur
2
Conductivité énergétique
Une tige de cuillère qui multiplie l’énergie mécanique qu’on lui
donne
Une cuillère qui exploiterait l’énergie calorifique pour faire sa FPU
3
Harmonisation
4
Idéalité
Une cuillère qui ferait sa FPU sans avoir à la manipuler
5
Evolution inégale des parties
Une pelle de cuillère optimisée pour le brassage
6
Transition super-système
La tasse/sous-tasse fait la FPU
L’air fait la FPU
Le plateau fait la FPU
7
Transition vers micro
8
Augmentation du niveau de
contrôlabilité
Mettre des articulations entre les différents éléments de la cuillère
afin de maximiser la FPU
9
Déploiement des champs substances
Faire interagir un champ entre la cuillère et le liquide
11
Sous- système
Système
Super-système
Méthode des 9 écrans
Passé
Choix de l’échelle de temps : 30 ans
Présent
Futur
12
Maturité du système
LOI 1 : intégralité des parties du système
Note : 4/4
1- élément de travail
2- élément moteur
3- élément de transmission
4- élément de contrôle
Commentaires : pas ou peu d’évolution depuis des dizaines d’années
LOI 2 : libre circulation de l’énergie
Note : 4/4
Commentaires : pas ou peu d’évolution depuis des dizaines d’années
LOI 3 : coordination des rythmes
Note : 4/4
Commentaires : pas ou peu d’évolution depuis des dizaines d’années
LOI 4 : écart par rapport à l’idéal
Note : 3/4
Commentaires : pas ou peu d’évolution depuis des dizaines d’années
LOI 5 : niveau de développement équilibré des parties
Note : 4/4
Commentaires : /
LOI 6 : transition vers le super- système
Note : 2/4
Commentaires : /
13
Maturité du système
LOI 7 : transition vers le micro niveau
Note : 2/4
Commentaires : /
LOI 8 : dynamique et contrôlabilité
Note : 2/4
Commentaires : /
LOI 9 : évolution par la synthèse Substances-champs
Note : 2/4
Commentaires : /
Construction du diagramme radar
MATURITE lois d'évolution
Loi1
4
Loi 9
Loi 2
3
2
1
Loi 8
Loi 3
0
Loi 7
Loi 4
Loi 6
Loi 5
Prévoir une transition plutôt qu’une incrémentation
14
Position sur la courbe en S
Note /3
Niveau d’inventivité à l’heure actuelle
1 Découverte (niveau élevé)
2 Amélioration notable (niveau moyen)
3 Solution apparente ( niveau faible)
1/ 3
Nombre de brevets déposés dans la période actuelle par rapport au nombre de brevets déposés
1 Quelques brevets déposés
2 Une quantité moyenne de brevets déposés
3 Beaucoup de brevets déposés
1/ 3
Bénéfices : indiquez le niveau de rentabilité actuel
1 Rentabilité faible ou négative
2 Rentabilité bonne ou élevée
3 Rentabilité élevée mais stabilisée ou en déclin
1/ 3
Système présent : définir le degré de maturité du système actuel (P)
1 En début de vie
2 En milieu de vie
3 En fin de vie
3/3
Système futur : indiquez votre vision du système futur en fonction de son niveau de maturité et de
l’objectif recherché (F)
1 Optimisation
2 Evolution
3 Nouvelle génération
3/3
15
Opérateur DTC : Dimension - Temps - Coût
Très faible
Très fort
Temps
Cuillère motorisée pour
tourner plus vite (mini
mixeur)
Brassage par convection
naturelle
Dimension
Brassage moléculaire
(ultra son)
Outil de brassage de grande
dimension : on se rapproche
du modèle des bétonnières
ou des machines de brassage
utilisées dans les laiteries
Coût
La cuillère a un coût
pratiquement nul.
Cuillère intelligente qui
donne la température et le
niveau de calories absorbées
Remarques:
16
Formuler une contradiction : exemple
1.
Elément : c’est l’élément du système qui subit
la contradiction
2.
Paramètre d’action : c’est l'action qui est
exercée sur l’élément
3.
Valeur de l’action : ce sont les valeurs que
peut prendre l’action
4.
Paramètre d’évaluation: c’est la fonction, le
service, l’élément qui s’améliore ou se
détériore lorsque l’action prend une valeur ou
son opposée
Si
Parametre Acion
de
ELEMENT
Valeur +
alors
Parametre Eval 1
mais
Parametre Eval 2
Valeur -
alors
Parametre Eval 1
mais
est
Ex :Si l’épaisseur de la poutre est forte alors la résistance est bonne mais le poids est n’est pas acceptable
Parametre Eval 2
Ex :Si l’épaisseur de la poutre est faible alors la résistance est faible mais le poids est acceptable
17
Liste des contradictions
PE 1 : Température
Unité : °C
VA
- Longue
PE 12 : mélange
homogène
Unité : oui/non
PE 3 : encombrement
Unité : mm
ELEMENT
La Tige
PE 3 : encombrement
Unité : mm
VA
- Courte
PE 1 : Température
Unité : °C
Paramètre Action : PA06
PE 12 : mélange
homogène
Unité : oui/non
Unité : longueur
dimension
La tige de la cuillère
Longue
Courte
dimension
La tige de la cuillère
Echauffement/ T°
Mélange homogène
Encombrement
Encombrement
Longue
Courte
18
Matrice de résolution
Paramètre à améliorer
Paramètre dégradé
Principe
d’innovation
Encombrement
Echauffement
=> Longueur d’un objet
mobile (3)
Température (17)
10, 15, 19
=> Facilité d’utilisation (33)
Température (17)
26, 27, 13
Encombrement
Mélange homogène
=> Longueur d’un objet
mobile (3)
Productivité (39)(temps nécessaire
=> Facilité d’utilisation (33)
Productivité (39)
14, 4, 28, 29
à la réalisation de la fonction, le
mélange finira par être homogène, ce
sera une question de temps de
brassage)
15, 1, 28
19
20
PRINCIPES
Matice de résolution
10. L'action préalable
a. Accomplir l'action requise à l'avance (entièrement ou au moins partiellement).
b. Pré-positionner idéalement les objets de façon à ce qu'ils entrent en action de l'endroit le plus accessible et sans
dépenser de temps pour le déplacement.
15. Le degré de dynamisme
IDEES
Servir du thé déjà sucré ou du thé
avec la « drop of milk » déjà versée
Voir concept 1 (slide 28)
a. Rendre un objet (ou son environnement) automatiquement ajusté pour une performance optimale à chaque
phase de l'opération.
b. Séparer un objet en éléments pouvant se déplacer les uns par rapport aux autres.
c. Si un objet est immobile, le rendre mobile, déplaçable.
19. L'action périodique
Brassage par ultrason
a. Remplacer une action continue par une action périodique par impulsion.
b. Si l'action est déjà périodique, modifier sa fréquence.
c. Utiliser des pauses entre les impulsions pour des actions supplémentaires.
26. La copie
La touillette jetable
a. Utiliser des copies simplifiées et bon marché au lieu d'un objet complexe, coûteux, fragile ou incommode.
b. Remplacer l'objet ou un système d'objets par leurs copies optiques (par des images), modifier l'échelle
(augmenter ou diminuer les copies).
c. Si l'on utilise des copies optiques visibles, passer aux copies infrarouges ou ultraviolettes.
27. L'éphémère et l'économie
La touillette jetable
Remplacer un objet cher par un ensemble d'autres bons marchés, en renonçant à certaines de ses propriétés
(comme la longévité).
13. L'inversion
a. Au lieu d'une action dictée par les spécifications du problème, effectuer une action opposée.
b. Rendre la partie mobile de l'objet ou de l'environnement immobile et la partie fixe, mobile.
c. Mettre l'objet à l'envers ou le retourner.
La cuillère tourne dans la tasse =>
faire tourner la tasse et rendre la
cuillère fixe…
21
PRINCIPES
IDEES
15. Le degré de dynamisme
Voir concept 1 (Slide 28)
a. Rendre un objet (ou son environnement) automatiquement ajusté pour une performance optimale à chaque
phase de l'opération.
b. Séparer un objet en éléments pouvant se déplacer les uns par rapport aux autres.
c. Si un objet est immobile, le rendre mobile, déplaçable.
Matice de résolution
28. La reconception
a. Remplacer un système mécanique par un système optique, acoustique ou olfactif.
b. Utiliser un champ électrique, magnétique ou électromagnétique pour provoquer une interaction avec l'objet.
c. Remplacer les champs
· immobiles par des champs mobiles.
· fixes par ceux qui changent dans le temps.
· non-structurés par des champs structurés.
d. Utiliser des champs en combinaison avec des particules ferromagnétiques.
Brassage par ultrason
Brassage avec tournette aimantée (type
labo de chimie)
14. La sphéricité
Le design de la pelle de la cuillère peut être
optimisé pour être plus efficace
a. Remplacer des parties linéaires par des parties courbes, des surfaces planes par des surfaces sphériques,
remplacer des formes cubiques et parallélépipédiques par des formes sphériques.
b. Utiliser des rouleaux, des sphères, des spirales.
c. Remplacer un mouvement de translation par un mouvement de rotation; utiliser la force centrifuge.
1. La segmentation
a. Diviser un objet en parties indépendantes.
b. Réaliser un objet démontable.
c. Accroître le degré de segmentation de l'objet.
29. Le système hydraulique ou pneumatique
Remplacer les parties solides d'un objet par du gaz ou du liquide, notamment par des parties gonflables, pouvant
être remplies d'eau, hydrostatiques et hydro-réactives, coussin d'air.
Cuillère démontable ave une partie qui
reste à demeure dans la tasse
Cuillère qui se replie
Utilisation d’une paille pour souffler de l’air
et créer des bulles qui vont agiter le liquide
(pas très glamour)
22
Résoudre les contradictions physiques
Les 11 principes de séparation
Séparation dans l’espace
espace
2
Séparation dans le temps
temps
3
Transition systémique 1a - combinaisons au niveau du super-système
4
Transition systémique 1b - combinaisons avec l’anti-système
5
Transition systémique 1c - combinaisons avec l’anti-système au niveau du
sous-système
6
Transition systémique 2 - vers un micro niveau plus capable
7
Transition de phase 1 - remplacer l’état de phase
8
Transition de phase 2 - état de phase dualiste d’une partie du système
9
Transition de phase 3 - des phénomènes accompagnant la transition de
phase
11 Transition de physique-chimique : apparition/disparition de la substance
Transition de phase
10 Transition de phase 4 - de monophase à biphase
Transition du
système
1
23
Vépole: attention au schéma !
24
Suppression liens nuisibles (évolution)
1.2.1: Elimination du lien nuisible par l'introduction de S3
Si dans un vépole les actions utile et nuisible se produisent en même temps entre deux substances et s’il n’est pas obligatoire de garder le
contact direct entre elles, on résout le problème en introduisant entre ces deux substances une troisième substance étrangère gratuite ou assez
bon marché.
=> on peut imaginer un coating isolant mais cela ne résout pas le problème d’encombrement
1.2.2: Elimination du lien nuisible par l'introduction de S1 et S2 modifiées
Si dans un vépole, les actions utile et nuisible se produisent en même temps entre deux substances et s’il n’est pas obligatoire de garder le
contact direct entre elles et que l’utilisation de substances étrangères est interdite ou inutile, alors on résout le problème en introduisant une
troisième substance qui est une modification des deux premières. Par exemple, cela peut être le vide, les bulles d’air, la mousse, etc.
=> agitation/brassage par bullage ( comment générer des bulles: voir les pointeurs d’effets)
1.2.4: Résistance aux liens nuisibles à l'aide de F2
Si dans un vépole les actions utile et nuisible se produisent en même temps entre deux substances et si le contact direct entre elles doit être
gardé, alors on résout le problème par la transition vers le double vépole dans lequel l’action utile reste au champ C1 et la neutralisation de
l’action nuisible (ou la transformation de l’action nuisible en deuxième action utile) est effectué par C2
=> NA
25
Suppression liens nuisibles (transition systémique)
3.1.1 : Transition systémique 1-a : formation de bi- et poly-systèmes.
On peut accroître l’efficacité d’un système (à toute étape de son évolution) par des transitions systémiques 1-A notamment en réunissant le
système avec un autre système en bi- ou poly système plus complexe.
Exemple : panneau multi-écrans. Chaque écran n’affiche qu’une partie de l’image pour composer une image grand format.
=> la tasse et la cuillère peuvent se réunir pour constituer un bi-système (la bétonnière de l’analyse DTC nous ouvre une piste)
3.1.3: Transition systémique 1-b : augmentation de la différence entre les éléments.
Accroître l’efficacité des bi- et poly-systèmes en augmentant la différence entre les éléments du système(transition systémique 1-b) selon le
schéma suivant :
- transition des mêmes éléments vers des éléments avec des caractéristiques décalées.
- puis vers des éléments différents .
- et enfin vers des combinaisons inverses du type «élément et anti-élément» (crayon avec la gomme)
3.1.5 : Transition systémique 1-c : propriétés contradictoires du tout et des parties.
Accroitre l’efficacité des bi- et poly-systèmes en répartissant les propriétés incompatibles entre le système et les parties du système.
C’est la transition systémique 1-c. On utilise un système constitué de deux niveaux où le système possède la propriété P et les parties du
système ont la propriété anti P.
Exemple : chaîne de vélo flexible (P) mais les maillons sont rigides (anti P)
26
Pointeurs d’effets
27
CONCEPT : 1
CONCEPT : 2
Matrice : principe 15
L’anse est rendue
mobile et la cuillère a
été repliée sur ellemême (flexible).
Matrice : principe 28
Utiliser un champ électrique,
magnétique ou
électromagnétique pour
provoquer une interaction
avec l'objet.
Problème : il ne faut pas
avaler l’agitateur..
CONCEPT : 3
CONCEPT : 4
Vépole : Std 1.2.2
Matrice : Principe 13
L’inversion
Brassage par bulles
générées par ultra son
Rendre la partie mobile de
l'objet ou de l'environnement
immobile et la partie fixe,
mobile.
Transducer piezo ultrason
Vépole : Std 3.1.1
Opérateur DTC
9 écrans : transition supersystème
28
CONCEPT : 4
Tasse sur pivot qui, par sa forme,
assure un bon brassage sans
besoin de cuillère.
Rappel de l’idéalité :
Un système technique idéal est un
système qui n’existe pas, mais qui
conserve toutes ses
fonctionnalités.
29