Teorija Rezhenija Izobretatel Zadach Théorie de résolution des problèmes d innovation Ce cours n a pas pour but de vous faire devenir des «experts» de la méthode TRIZ. Il n abordera que certains outils de résolution : résolution des contradictions techniques par l intermédiaire d une matrice et quelques notions de résolutions par les contradictions physiques. Il vous apportera une nouvelle approche de l innovation et une ouverture d esprit. TRIZ : Principes généraux TRIZ est une méthode de résolution des problèmes techniques qui favorise l'innovation. Initialement développée en ex. Union Soviétique, par M ALTSHULLER puis reprise aux USA, il y a quelques années, elle se développe et se diffuse largement dans les bureaux d étude et dans les services liés à la conception de produit. La recherche de nouvelles solutions liées à des problèmes techniques tient une part non négligeable dans le besoin d'innover pour rester compétitif. Au coté des innovations sur les processus, les méthodes et l'organisation d'une entreprise, la résolution de problème technique. La nécessité d innover Aujourd hui, pour être compétitive, l entreprise doit assurer la satisfaction de ses clients et la satisfaction de ses propres besoins. Face aux pressions de la concurrence, l innovation est un élément majeur de différenciation. Il faut résoudre de plus en plus vite des problèmes de plus en plus complexes en consommant le moins de ressources possibles. Origine de la méthode TRIZ Contrairement à une idée reçue, la méthode TRIZ n'est pas issue d'une simple analyse de brevet mais elle envisage la créativité pour la résolution de problèmes techniques comme une science exacte. A l'origine de la méthode, Altshuller, s'est inspiré des quatre points d'entrée suivants pour élaborer la méthode :
Les Concepts fondamentaux A partir de ces travaux, on peut retenir les quatre concepts fondamentaux suivants : 1. Notion d 'idéal 2. Notion de contradiction 3. Blocage psychologique 4. Les niveaux d'inventivité 1 Notion d'idéal : le RIF (le Résultat Idéal Final) Un système idéal "n'existe pas mais les fonctions utiles sont assurées et les inconvénients éliminés" un système qui n a pas de masse, de surface, de volume mais qui remplit parfaitement ses fonctions. Exemple : le stylo idéal a sa fonction utile " écrire " qui est assurée en l'absence du stylo en tant qu'objet (par le prolongement du doigt, de la pensée, ) Dans l'approche TRIZ, on vise à atteindre cet idéal. 2 Notion de contradiction Il y a plusieurs catégories de contradiction : physique, technique. La partie «Contradiction technique» est la partie développée dans la suite du cours : elle correspond à la partie structurée applicable aux problèmes d innovation et conception rencontrés par les BTS CPI. Notion de contradiction physique : Pour exister, le système doit être Flexible Court Chaud Solide et Rigide Long Froid Liquide Deux caractéristiques pour un seul et même système. Elle met en évidence le caractère impossible de la situation.
Exemple de contradiction physique : La chaîne de bicyclette doit être rigide pour transmettre l énergie et souple pour s enrouler autour du plateau : solution : maillons de chaîne 3 Blocage psychologique La surface des ailes de l avion F14 doit être faible à grande vitesse et grande à petite vitesse : solution : ailes escamotables en fonction de la vitesse. Le pneu de VTT doit être plat pour rouler sur la route et cranté pour évoluer en tout terrain : solution : organisation spécifique des crampons. Comment dire OUI et NON à la fois L'inertie psychologique est le principal frein à la créativité : - les habitudes - les compétences trop pointues dans un domaine particulier - les inerties générées par le " jargon " du spécialiste Tout ceci participe à rester sur des idées sans aucune créativité, TRIZ propose de les " combattre " grâce à différents concepts. - il faut faire cohabiter l artiste et le scientifique qui sont en nous - Insatisfaction (problématique) + image (expérience, vécu) IDEE - le brainstorming : CQFD - Censure abolie - Quantité d abord - Farfelu bienvenu - Démultiplication systématique - la recherche d analogies - s identifier à la chose (hommes miniatures pour TRIZ) - 6 questions de base : qu advientrait-il si : (opérateurs DTC : Dimension, Temps, Coût) - le système était minuscule? - le système était immense? - le système opérait en un rien de temps? - le système opérait en un temps infini - le système avait une valeur nulle? - le système avait un coût élevé?
4 Les niveaux d'inventivité De l'analyse des brevets, Alsthuller dans ses travaux met en évidence 5 degrés d'inventivité Niveau 1 2 3 Degré d'inventivité Solution apparente Amélioration mineure Amélioration majeure Pourcentage de solutions 32% 45% 18% 4 Nouveau projet 4% Origine des connaissances Connaissance d'un individu Connaissance de l'entreprise Connaissance de l'industrie Connaissances toutes industries confondues Nombre d'essais 10 100 1 000 100 000 5 Découverte < 1% Ensemble des savoirs 1 000 000 La méthode TRIZ ne s'applique alors que sur les niveaux d'inventivité 3 "Amélioration Majeure" et 4 " Nouveau Concept ".
Comment et où utiliser TRIZ dans la démarche de conception Cahier des charges Analyse de la valeur Industrialisation Recherche de matériaux Méthode TRIZ Etude de faisabilité Notice de calculs Modélisation Simulation Démarche de conception du BTS CPI Dessin de conception Dessin de définition Cotation La méthode d aide à la résolution de problèmes d innovation n est valable que si vous avez un niveau d inventivité 3 ou 4 (voir tableau ci-dessus). Pour des problèmes mineurs ou si la solution est évidente, il n est pas nécessaire d utiliser la matrice. Toutes ces parties correspondent aux programmes du BTS CPI en : - mécanique - conception - industrialisation
La modélisation des problèmes : Domaine de TRIZ si le niveau d inventivité est de 3 ou 4 Modèle de problème Modèle de solution Formulation Interprétation Problème initial Solution technique Exploitation du cahier des charges Domaine de la réalité industrielle si le niveau d inventivité est de 1 ou 2 Brainstorming, groupe de travail pour recherche de solutions La contradiction technique Définition : lorsque dans un système, on améliore une pièce ou un paramètre, une autre pièce ou paramètre s en trouve détérioré. Bien souvent, cette contradiction technique est cachée ou mal formulée. Caractéristique améliorée Caractéristique détériorée A B Vitesse Résistance Puissance Débit et Précision Masse Consommation Vibration
Résolution des contraintes techniques : démarche de résolution 1- nommer le sujet 2- nommer la fonction ou l action 3- formuler le problème - Quel est le problème initial? - Où et quand apparaît-il? - Quels sont les composants présents au moment et à l endroit où se passe le problème? - Quel composant permet le plus facilement de contrôler ou changer le problème? - Quel paramètre ou caractéristique doit-on modifier pour améliorer la situation? - Solution pour améliorer la situation : - Conséquence négative : - Formulation de la contradiction : 4- résoudre le problème - en nommant le paramètre de conception amélioré - en nommant le paramètre de conception détérioré - interprétation de la matrice de résolution 5- recherche de principes de solutions Voir fiche pré rempli Utilisation de la matrice de résolution des contradictions techniques : A prendre dans A la prendre liste des dans 39 la paramètres liste des 39 de paramètres conception de conception Paramètre dégradé Principes (40) innovants statistiquement les plus utilisés Paramètre amélioré 15, 34 Vous pouvez retrouver la matrice de résolution des contradictions techniques avec différents exemples sur le site : http://www.triz40.com
1- Sujet/système : 2- Fonction/action : 3- formuler le problème Répondez le plus clairement possible aux questions - Quel est le problème initial? - Où et quand apparaît-il? - Quels sont les composants présents au moment et à l endroit où se passe le problème? - Quel composant permet le plus facilement de contrôler ou changer le problème? - Quel paramètre ou caractéristique doit-on modifier pour améliorer la situation? - Solution pour améliorer la situation : - Conséquence négative : RESOLUTION DES CONTRAINTES TECHNIQUES : méthode TRIZ - Formulation de la contradiction : Je veux «amélioration recherchée» En «solution envisagée» Mais cela entraîne «conséquence négative» 4- résoudre le problème : données d entrée de la matrice - Paramètre de conception amélioré : le plus représentatif de «amélioration recherchée» P1 = = n - Paramètre de conception détérioré : le plus représentatif de «conséquence négative» P2 = = n - interprétation de la matrice de résolution : principes de solutions donnés par la matrice Principes de solution n : n : n : n : Principes Enoncé du principe Solutions envisagées
Exercices d application : 1- exercice résolu : système de polissage de lentilles optiques : La lentille est usinée par tournage à partir d'un bouton de PMMA de 12,7 mm de diamètre et d'une hauteur de 5 mm. Moins de 10% de la matière initiale est utilisée pour réaliser la lentille. Tous les paramètres d'usinage de la lentille sont enregistrés sur un code barre qui sera lu par les machines de tournage. Ces dernières sont équipées de burins en diamant. Par la résistance mécanique élevée du diamant, ces burins offrent un usinage très précis et un état de surface optimal. Tout le processus d'usinage s'effectue en salle blanche. Après l'usinage de chaque rayon constituant la lentille, il faut enlever les stries subsistant sur la surface. Une étape de polissage est ainsi nécessaire pour rendre l'état de surface optimal. Les machines utilisées sont des tours CNC automatiques. Etapes d'usinage d'une lentille torique: 1 ) Usinage du rayon interne et du diamètre de la lentille (grâce à un code barre après collage du PMMA sur un support en laiton) 2) Polissage de la face interne à l'aide de polissoirs sphériques enduits de pâte à polir 3) Usinage du tore (déformation élastique de la lentille puis usinage intérieur d'une calotte sphérique) 4) Polissage du tore puis suppression des contraintes sur la lentille : la calotte sphérique se transforme alors en surface torique. 5) Usinage de la face externe 6) Usinage des stabilisateurs (on incline l'axe de rotation pour former les bosses et réduire l'épaisseur de la lentille à 0.2 mm) 7) Polissage de la face externe (bords et stabilisateurs) 8) Nettoyage (on enlève les résidus de la colle qui fixait la lentille) 9) Gravage et contrôle 10) Hydratation et contrôle au frontofocomètre (rejet des monomères toxiques). Problématique : lorsqu on poli une lentille avec un solide abrasif, sa surface s échauffe et se détériore. Une solution consiste à introduire un lubrifiant qui évacue les calories générées par le frottement. Contradiction : si on augmente la lubrification, on réduit l échauffement mais on diminue la capacité d abrasion. Si on diminue la lubrification, on augment l échauffement mais on augmente aussi la capacité d abrasion. Le rendement du système est contrôlé par la lubrification. Résolution : voir feuille RESOLUTION DES CONTRAINTES TECHNIQUES : méthode TRIZ exercice résolu 2- exercice non résolu : emballage de pizza Problématique : pendant la livraison des pizzas chez le client, les boites sont déformées par leur empilement. 3- exercice non résolu : système de découpe par jet d eau Problématique : le système proposé n est pas assez performant : vitesse de découpe trop faible Découpe jet d eau : Utilisé pour les matériaux tendres. L'outil coupant est un jet d'eau d'un diamètre de 0,08 à 0,3 mm propulsé à une vitesse de 900 m/s par une pression pouvant atteindre 4000 bars. La découpe à l'eau pure est extrêmement fine et permet par exemple la découpe de caoutchouc, mousse, bois, certains plastiques, textiles, feutre, cuir... le jet d'eau chargé d'abrasif : pour les matériaux les plus durs. L'outil coupant est alors un jet d'eau d'un diamètre de 0,5 mm à 1,2 mm chargé de poudre abrasive, propulsé à une vitesse de 900 m/s. Il permet l'usinage des matériaux tels que les métaux, matières plastiques dures, céramique, pierre, verre...
Répondez le plus clairement possible aux questions 1- Sujet/système : système de polissage de lentilles optiques 2- Fonction/action : éliminer les irrégularités à la surface de la lentille 3- formuler le problème RESOLUTION DES CONTRAINTES TECHNIQUES : méthode TRIZ - Quel est le problème initial? au contact de l abrasif, la lentille s échauffe et se détériore - Où et quand apparaît-il? à la surface de la lentille pendant le polissage - Quels sont les composants présents au moment et à l endroit où se passe le problème? l abrasif, le lubrifiant, la lentille - Quel composant permet le plus facilement de contrôler ou changer le problème? l abrasif - Quel paramètre ou caractéristique doit-on modifier pour améliorer la situation? sa quantité, son débit - Solution pour améliorer la situation : on va augmenter le nombre de points d injection - Conséquence négative : la capacité d abrasion diminue - Formulation de la contradiction : Je veux «amélioration recherchée» réduire l échauffement de la lentille En «solution envisagée» introduisant plus de lubrifiant Mais cela entraîne «conséquence négative» la capacité d abrasion diminue 4- résoudre le problème : données d entrée de la matrice - Paramètre de conception amélioré : le plus représentatif de «amélioration recherchée» P1 = TEMPERATURE = n 17 - Paramètre de conception détérioré : le plus représentatif de «conséquence négative» P2 = PERTE DE SUBSTANCE = n 23 - interprétation de la matrice de résolution : principes de solutions donnés par la matrice Principes de solution n : 21 n : 36 n : 29 n : 31 Principes Enoncé du principe Solutions envisagées 21 L action rapide Tourner plus vite, pas le temps de chauffer Travail en pointillé 36 La transition de phase Lubrifiant qui s évapore Lubrifiant qui se sublime 29 Le système hydraulique Liquide abrasif réfrigéré ou pneumatique 31 Le matériau poreux Lubrifiant pris dans le matériau de l abrasif Abrasif pris dans la glace