innov'INSA: Diffuseur de parfum

 Projet Diffuseur de parfum

I] L'état de l'art

Le diffuseur de parfum permet de propager un arôme afin de satisfaire l'odorat de l'utilisateur.

Cette technique est employée depuis des décennies. Il existe différents diffuseur de parfum : encens, brûleur de parfum avec bougie, et diffuseur électrique.

 

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On considère ici que le brûleur de parfum avec bougie est l'ancêtre du diffuseur de parfum électrique. Le diffuseur de parfum a subi de nombreuses innovations et s'est constamment adapté à son époque. En effet, actuellement, sa principale source d'énergie est l'électricité.

II] Pourquoi et comment innover ?

La méthode TRIZ

Créée suite aux travaux de G. Altshuller, la méthode TRIZ - Théorie de Résolution des Problèmes Inventifs - est un outil mis en place dans le but d’aider à l’inventivité. Elle est utilisée sur des objets déjà existants et permet de cibler les contradictions posées par les principes d’actions des différents éléments constituant le système. Le but est donc de résoudre les contradictions pour apporter une innovation au produit. Exemple: contradiction sur la source de chaleur, on souhaite une énergie plus écologique afin de ne plus avoir de dépendance électrique et d’avoir un meilleur respect de l’environnement mais cela imposerait une augmentation du prix du produit.

Très vite, des niveaux d’invention sont donc apparus. Il en existe cinq;

  • N1: solution apparente (pas de résolution de contradiction)

  • N2: amélioration mineure

  • N3: amélioration majeure

  • N4: nouveau concept

  • N5: découverte

Aujourd’hui, cette méthode est très employée partout dans le monde. Pour la mettre en place, il faut suivre une succession d’étapes qui nous permettent d’isoler les contradictions majeures du produit et de savoir vers quelle innovation se tourner privilégiement. Durant ces étapes nous devons, dans un premier temps, définir les différentes parties de notre système ainsi que le sous-système et le super-système et comparer avec le système passé. Ensuite, il nous faut vérifier quelles lois il respecte et quelles sont celles qui nécessitent principalement d’être améliorées. Après quoi nous analysons les paramètres et les poly-contradictions de notre système avant de passer à la résolution en réalisant une matrice comportant les principes inventifs de la TRIZ grâce aux principes de l’ingénierie.

Vous trouverez le fichier STEPS sur FileX (30 jours à partir du 1/12) en suivant ce lien https://ent.normandie-univ.fr/filex/get?k=4AFrEv9rqELrIjoKyew.

 

III] Phase d'analyse

Intégralité des parties

Il s’agira dans un premier de temps de définir l’objet que l’on a choisi. Pour ce faire, on va renseigner l’ensemble des constituants et fonctions de notre objet. De même, on listera l’agencement de ces parties et de quelle manière elles vont pouvoir agir ensemble afin d’exécuter les fonctions de l’objet.

Intégralité des parties.PNG

 
 

Comme on peut le voir ci-dessus, notre diffuseur est composé d’:

  • un circuit imprimé (moteur)

  • un ventilateur (transmission)

  • un interrupteur (contrôle)

  • une diffusion du parfum (travail)

 

Grâce à ces constituants, le diffuseur de parfum se mettra en marche après action sur l’interrupteur, les circuits imprimés permettent de chauffer le parfum et le ventilateur sera également mis en marche par ces mêmes circuits, permettant ainsi de diffuser le parfum à proximité. Notre objet nécessite de l’énergie électrique pour fonctionner, et ne démarre que lorsque l’interrupteur est en position “marche”.

 

Analyse multi-écrans

 

L’analyse multi-écran est une étape essentielle dans la conception d’un nouveau produit. Elle permet de mettre en lien les anciennes fonctionnalités ainsi que les évolutions actuelles de l’objet pour établir la vision de l’objet à concevoir. Cette analyse lie le temps (passé, présent et futur) au système (super-système, système et microsystème).

analyse multi écrans.PNG

 

Chaque colonne correspond à une époque temporelle (passé, présent et futur) et  les transitions entre chaque écran correspondent aux avantages et aux inconvénients de l’objet considéré. Quant aux écrans, ils permettent de faire une historique de l’objet en identifiant son ancêtre et son ‘état actuel’ ainsi que leurs paramètres aux différents systèmes.

 

Dans le cas du diffuseur de parfum, l’objet dispose de microsystèmes ayant évolués au détriment du prix de l’objet. En effet, la bougie a laissé place à l’électricité et à l’interrupteur. La source de chaleur (allumette, briquet au passé) fonctionne désormais en transformation du parfum en fine gouttelettes par un ventilateur. La matière a également changé : le polymère/plastique a remplacé la céramique pour aboutir à un objet plus léger. Ces microsystèmes sont inclus dans le super-système suivant : l’air. Concernant le super-système, seule la portée olfactive a été améliorée.

Lois d'évolution

Dans cette partie, nous souhaitons analyser les potentielles évolutions de notre système. Pour ce faire, nous analysons les 9 perspectives d’évolutions connues afin d’avoir une première idée des évolutions possibles pour améliorer notre diffuseur de parfum. Les 9 lois d’évolutions sont représentés sous forme de diagramme en étoile.

Enfin, nous attribuons une note de 0 à 5 pour chaque loi en fonction du niveau de maturité de notre système. Plus le système sera en accord avec la loi, meilleure sera la note qui lui est attribué. Ainsi, une note de 0 correspond à un non respect de la loi et la note de 5 correspond à un système en parfaite adéquation avec la loi.

loi d'évolution.PNG

 
 
 
 

LOI 1 : Intégralité des parties 4/5

 

Le diffuseur possède quatre parties principales qui lui permettent de remplir parfaitement la fonction "diffuser le parfum". Mais l'humain a un impact sur cet objet. En effet, il agit sur l'interrupteur et comme il n'est pas parfait on ne peut pas attribuer la note de 5/5.

Une innovation visant à réduire voire éliminer l’action humaine sur notre objet serait intéressant.

 

LOI 2: Conductibilité énergétique 2/5

 

Cette loi est basé sur le fait qu'il est important que l’énergie circule facilement à travers les différents organes du système pour que celui-ci fonctionne.

 

Notre système consomme beaucoup d'énergie électrique bien qu'il soit composé de matériaux plus léger. De plus, pour allumer le système de diffusion, l’utilisateur doit appuyer sur un interrupteur. Nous avons donc un effort mécanique qui intervient.

Une innovation permettant de réduire les dépenses énergétiques est donc envisageable.

 

LOI 3: Harmonisation 3/5

 

La loi de l’harmonisation stipule que le bon fonctionnement d’un système nécessite une bonne coordination entre ses différentes parties pour réaliser sa fonction principale utile.

 

La présence d'un ventilateur dans le système permet au parfum de mieux se diffuser plutôt qu'une bougie. Mais ce système n'est pas optimal.

La mise en place d’un système qui diffuserai à plus grande portée pourrait être une amélioration majeure.

 

LOI 4: Idéalité 3/5

 

La loi d’idéalité nous dit qu’un système est idéale lorsqu’il est simplifié au maximum. C’est-à-dire en supprimant les fonctions inutiles ou néfastes et en augmentant les fonctions utiles.

Sachant que RIF= fonctionnalité / dépenses, pour avoir un système idéal il faut augmenter les fonctionnalités et diminuer les dépenses de telle sorte à ce que RIF → infini. Dans le cas présent, nous avons tout augmentés donc notre système est problématique.

Un système réduisant les dépenses et toujours autant performant serait envisageable.

 

LOI 5: Développement inégal 4/5

 

Cette loi correspond à l’amélioration potentiel des organes agissant négativement sur le système et qui ne sont pas au même niveau de développement.

Dans notre cas, toutes les parties ont évolués de manière égale hormis le fil électrique qui cause une dépendance.

L'idée serait de créer un système autonome.

 

LOI 6: Transition vers un super-système 3/5

 

Lorsque les possibilités d’innovation d’un système sont épuisés, elles apparaissent au niveau du super-système.

Nous avons deux systèmes : le diffuseur et la prise électrique. Il serait intéressant de regrouper les deux en un.

 

LOI 7: Transition vers le micro-système 1/5

 

Cette loi consiste a évolué vers un microniveau, le système évolue de l’état solide à l’état de plasma dans la mesure du possible.

Le diffuseur est un solide volumineux, on pourrait réduire son volume mais cela le rendrait moins performant. De plus, on pourrait remplacer la source de chaleur par du plasma, mais ce système serait beaucoup trop coûteux.

 

LOI 8: Dynamisation 3/5

 

Cette loi consiste a évolué vers un système plus dynamique et de plus en plus flexible. Le système tend à devenir le plus autonome avec de moins en moins d’intervention humaine.

Ce système n’est pas autonome.

Un système automatisé et flexible permettant un meilleur rangement serait envisageable.

 
 
 

LOI 9: Accroissement substance-champ 5/5

 

Cette loi consiste à faire évoluer le système en ajoutant un ou plusieurs éléments fonctionnels utile à l’accomplissement de sa FPU.

Plusieurs éléments peuvent être combinés au diffuseur de parfum : réveil, lumière d'ambiance etc..

 
 
 
 

Paramètres et polycontradiction

contradiction1.PNG

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Pour pouvoir trouver des solutions pour améliorer notre produit il nous faut définir nos paramètres d’action et nos paramètres d’évaluation. Les paramètres d’action que nous avons choisi sont :

  • La source de chaleur

  • La meilleure portée du parfum

  • Une utilisation plus aisée

En effet, ces trois critères sont directement liés à la conception. Nous considérons que le critère le plus important est la source de chaleur où nous accordons une note de 1.2. Les deux autres critères sont tout de même importants, nous laissons donc la note de 1.

 

Les paramètres restants sont considérés comme des paramètres d’évaluation :

  • Le prix avec une note de 8/10 car il faut que le prix soit abordable pour pouvoir le vendre.

  • Le poids avec une note de 5/10, le poids de l’objet n’influence pas sa capacité.

  • L’interrupteur avec une note de 9/10 car nous désirons que le produit soit autonome.

  • La dépendance électrique avec une note de 10/10. En effet, il faut que le produit soit le plus écologique possible et qu’il consomme donc le minimum d’énergie possible.

  • La durabilité avec une note de 9/10 car on veut que le parfum se diffuse relativement longtemps et ne pas avoir à le recharger tout le temps.

  • La résistance avec une note de 9/10. Il ne faut pas qu’il casse facilement. C’est important pour une bonne utilisation (une utilisation pratique et meilleure durée de vie du produit.)

Comme nous l’a appris la méthode TRIZ, il nous faut poser les contradictions pour pouvoir trouver les innovations.

 
 

Nous obtenons ainsi le diagramme ci-dessus avec les différents paramètres d’action où nous devons attribuer une valeur positive et négative ainsi que des paramètres d’évaluation qui sont bénéfiques ou néfastes pour la valeur positive. Les paramètres d’évaluation de la valeur négative se complète automatique en complément à la valeur positive.

 

Pour la source de chaleur, nous avons attribué comme valeur positive l’écologie car il faut une source qui consomme peu d’énergie pour correspondre au marché. On joue donc positivement sur la dépendance électrique. Au contraire, en rendant le produit plus écologique, cela implique une augmentation du prix de vente. La valeur négative correspond à une trop grande consommation d’énergie (énergivore) qui entraîne un prix du produit plus accessible.

 

Pour avoir une meilleure portée du parfum, nous avons attribué comme valeur positive un grand rayon de diffusion qui peut être permis grâce à une diffusion plus longue du produit mais qui cause une dépendance électrique plus importante. La valeur négative, elle, implique une dépendance électrique plus faible (car moins de puissance à apporter), mais comme le rayon de diffusion est plus petit, le parfum se diffuse moins longtemps.

 

Pour l’utilisation plus simple, nous avons attribué comme valeur positive la praticité d’utilisation avec comme paramètre d’évaluation le poids, la durabilité de diffusion, la dépendance électrique. En effet, si notre produit est léger il sera plus facilement transportable. Si la diffusion est meilleure, l’utilisateur sera plus satisfait. De plus, si il n’y a plus de dépendance électrique, le produit pourra être placé à n’importe quel endroit car il ne faudra plus de prise pour pouvoir l’utiliser. Si nous n’avons pas tous ces paramètres d’évaluations, le produit devient compliqué d’utilisation.

 

IV] Phase de résolution

Contradictions proposées

Contradiction3.PNG

légendecontradiction.PNG

 

Grâce aux différents paramètres et poly contradictions que nous avons entrés dans le logiciel STEPS, nous obtenons un diagramme qui nous permet de voir quelles sont les contradictions avec le poids et l'occurrence les plus forts. Ce sont ces paramètres ci qui devront être améliorés.

Explication du choix des contradictions

Nous avons donc décidé de traiter la contradiction TC 1.1 qui correspond à la contradiction de la source de chaleur. En effet, c’est une des contradictions qui se démarquent le plus avec son poids et son occurrence.

Nous avons ensuite choisi de traiter la contradiction TC 4.3 à cause de son occurrence et de son poids qui n’est pas négligeable. Cette contradiction concerne l’utilisation du produit.

La troisième et dernière contradiction que nous avons choisi est la 2.1 à cause de son occurrence très forte, malgré un poids moins important que les précédents. Cette contradiction concerne la portée.

Nous avons choisi deux autres contradictions TC 4.1 et TC 4.9 qui ont moins d’importance mais qui peuvent tout de même permettre une innovation du produit.

Une fois choisies, nous devons attribuer des principes d’ingénierie aux paramètres d’évaluation. Par exemple, pour la contradiction TC 4.3, nous avons attribué les principes d’ingénierie suivant:

Pour la dépendance énergétique, nous avons décidé d’attribuer :

  • L’utilisation d’énergie par un appareil stable (20)

  • La puissance (21)

  • La facilité d’usage (33)

Pour le poids, nous avons attribué :

  • Le poids de l’objet immobile (2)

  • Stabilité de l’objet (13)

  • La facilité d’usage (33)

 

matrice3.PNG

 
 
 

Nous avons ensuite dû attribuer les principes d’innovation à chaque contradiction.

Pour la contradiction TC 4.3, nous avons choisi le principe n°1 :  segmentation :  

  • Diviser un objet en parties indépendantes

  • Réaliser un objet démontable (faciliter le démontage)

  • Accroître le degré de segmentation (fragmentation)

Pour la contradiction TC 1.1, nous avons choisi le principe d’innovation n°19 : l’action périodique

  • Remplacer une action continue par une action périodique ou par une impulsion

  • Si l’action est déjà périodique, modifier sa fréquence ou sa période

  • Utiliser les pauses entre les impulsions pour réaliser une autre action

Pour la contradiction TC 2.1, nous avons choisi le principe d’innovation n°10: action préliminaire:

  • Réaliser un changement requis plus tard, entièrement ou partiellement, avant qu’il ne soit nécessaire

  • Pré positionner les objets pour qu’ils entrent en action efficacement et sans perte de temps

Pour la TC 4.1, nous avons choisi le principe d’innovation n°28: Interaction non mécanique

  • Passer de champs statiques (espace ou temps) à des champs mobiles (espaces ou temps), de champs non structurés à des champs structurés

Pour la TC 4.9, nous avons choisi le principe d’innovation n°24: Intermédiaire

  • Utiliser un objet ou procédé intermédiaire pour transmettre l’action

  • Combiner temporairement l’objet à un autre, lequel devra pouvoir être enlevé facilement (réversibilité)

 

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Concepts de solutions

Solution 1 : Diffuseur fragmenté écologique

Ce diffuseur serait composé de quatre petits diffuseurs alimentés par quatre batteries indépendantes. Placés tous les quatre ensemble, ils ne formeraient qu’un seul diffuseur, tandis que séparé ils couvriraient une meilleure surface. Ainsi, si l’une des batteries est à recharger, on peut toujours utiliser les trois autres diffuseurs restant.

 

De plus, une des solutions pour répondre aux demandes du marché actuel (produit respectueux de l’environnement) est de changer les composants du diffuseur de parfum. On peut alors imaginer faire une coque en matière plastique plus respectueuse de l’environnement comme par exemple avec du polyamide 1-1 ou du polyéthylène bio dérivé qui sont des matières biodégradables.  De même, pour faire un produit encore plus respectueux, on peut utiliser une batterie sodium-ion avec de la cellulose qui est une des batteries en cours de développement en ce moment. La cellulose permet d’augmenter la durée de vie de la batterie.

 

Pour pallier la présence de l’interrupteur, le développement d’une application sur smartphone ou tablette pourrait permettre de commander le produit par bluetooth.

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Solution 2 : Diffuseur sur roulette à batterie à énergie renouvelable avec réservoir automatisé

C’est un diffuseur autonome qui peut se balader, sous l’action d’une batterie, pour diffuser le parfum partout dans la maison et revenir à sa base lorsqu’il n’a plus de batterie. Ainsi, il permet une meilleure diffusion du parfum également mieux réparti dans l’air ambiant. Lorsque sa batterie commence à être vide, le diffuseur retourne sur sa base de chargement à énergie solaire. L’objet disposerait d’une cartouche de recharge à ouverture automatisée qui diffuserait  le parfum sans que le consommateur ait à remplir lui-même le réservoir. Ce dispositif faciliterait l’utilisation par le consommateur et régulerait la quantité de parfum à diffuser.

gaelle004.jpg

Solution 3 : Diffuseur avec analyseur de concentration et détection de mauvaises odeurs

Ce diffuseur permettrait de contrôler l’air ambiant et d’ajuster la quantité de parfum à diffuser dans l’environnement. Il serait composé de deux fonctions :

 
  • On attribuera à l’objet un seuil limite de concentration et en dessous de cette limite, le diffuseur s’allumera et émettra la quantité de parfum nécessaire.

 
  • L’objet serait équipé de capteurs ayant la capacité de détecter les mauvaises odeurs (ex: détection du soufre ou de méthane dans l’air ambiant) et ainsi le diffuseur s’activera pour dispenser une odeur agréable.

 

L’objet est alimenté par une batterie longue durée.

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Conclusion

Nous pensons que la solution du diffuseur fragmenté écologique est la meilleure car elle répond au maximum de contradictions. En effet, le diffuseur a un plus grand rayon de diffusion car il est possible de le diviser en quatre diffuseurs différents, ce qui les rend individuellement plus léger. Cela satisfait donc la contrainte du poids et de la diffusion. Nous avons également chercher à résoudre le problème de l’interrupteur. Il a donc été décidé de mettre en place une application sur smartphone ou tablette qui pourrait permettre de commander le produit par bluetooth, ainsi on éviterait la nécessité de se déplacer. Pour finir, les diffuseurs sont sur batterie sodium-ion ce qui résout la contrainte de l’énergie plus écologique et de la dépendance à l’électricité.  

Ce modèle, plus pratique d’utilisation, plus respectueux de l’environnement et répondant mieux au cahier des charges satisfera encore plus la demande sur le marché. Il permettra de satisfaire les besoins des utilisateurs au niveau de la durabilité et meilleur rayon de diffusion.

 

Nous avons écarté principalement l’idée du diffuseur de parfum sur roulette car il peut amener une contrainte en plus qui est la gêne de l’utilisateur qui pourrait se le prendre dans les pieds et tomber.

De même, nous n’avons pas retenu le diffuseur avec analyseur de concentration et détections de mauvaises odeurs car il ne répond qu’à deux contraintes contrairement à la solution 1.

 
 
 

 

 

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