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