Innov'INSA: Téléphone portable

 

Projet "Téléphone portable"

 

Lien vers le fichier STEPS : https://www.dropbox.com/s/qg6cwbcndbwwl29/project.idm?dl=0

 

Introduction

De nos jours l'utilisation des smartphones est une préoccupation commune pour tous. Cet appareil a beaucoup évolué au fil du temps mais comme les technologies modernes évoluent constamment , son optimisation parait illimitée. En fin d'année 2013, 1,4 milliard de smartphones étaient en circulation dans le monde. Ils remplacent différents objets que nous avions auparavant et permettent à leur utilisateur d'interagir avec les équipements environnants. C'est pourquoi, nous avons choisi de réaliser notre projet d'Innov'INSA sur le téléphone portable.

Nous allons donc utiliser la méthode TRIZ vue en classe. Cette méthode permet de mettre en avant les paramètres ayant un fort potentiel innovant à l'aide du logiciel STEPS. Ainsi, nous pourrons voir les axes possibles d'amélioration des téléphones portables.

 

Entre la création du premier téléphone portable en 1973 et aujourd'hui, le téléphone mobile a beaucoup évolué, que ce soit en terme de dimensions, poids et technologie.

Le premier téléphone commercialisé en 1985 mesurait 25 cm pour 783 grammes avec une autonomie de 60 minutes pour 10 de rechargement.

Premier téléphone commercialisé : le Motorola DynaTAC 8000x

Premier téléphone commercialisé : le Motorola DynaTAC 8000x

En 2000, l'antenne devient interne, le clavier prédictif T9 et les premiers jeux sont implémentés.

Premier téléphone avec T9 : le Nokia 3210

Premier téléphone avec T9 : le Nokia 3210

En 2001, l'appareil photo est ajouté. Puis en 2007, le premier téléphone avec écran tactile et de nombreuses fonctionnalités ("smartphone") est lancé sur le marché.

Premier smartphone : l'Iphone

Premier smartphone : l'Iphone

Actuellement, les smartphones sont assez similaires les uns des autres en terme de taille, poids et fonctionnalités. Les principales différences se situent sur le système d'exploitation et sur l'autonomie.

Sources:

http://tpetel.e-monsite.com/pages/le-telephone-portable-son-histoire/evolution.html

 

 

I) Intégralité des parties

Diagramme d'intégralité des parties

L'intégralité des parties nous permet d'étudier les différentes parties de notre objet afin de déterminer les relations existantes entre elles ainsi que la/les fonction(s) principale(s) du système.

Dans notre cas, le téléphone portable possède trois parties principales: les connecteurs, le software et enfin la batterie. Les connecteurs sont des éléments essentiels pour le bon fonctionnement du téléphone. Ils permettent de faire le lien entre tous les composants électroniques du téléphone. Le Software est le cerveau du téléphone, il définit l’ensemble des logiciels ou tout autre programme interne au téléphone portable qui concerne l’aspect dématérialisé et rationnel de l’informatique. Enfin, la batterie est la source en énergie du téléphone, on y stocke toute l’énergie nécessaire pour le bon fonctionnement du téléphone sur une plus ou moins longue durée. Aujourd’hui, la technologie la plus répandue et la plus performante pour les batteries de téléphone portable est la technologie Li-ion.

 

 

II) Analyse multi-écrans

En premier lieu, nous nous sommes intéressés à l'analyse multi-écrans afin d'observer l'évolution subie par notre système puis l'évolution future que nous envisageons. Nous avons pour cela défini les différents super-systèmes représentant l'ensemble des interactions avec l'objet, ainsi que les sous-systèmes qui constituent l'objet.

Nous avons donc comparé les paramètres du téléphone portable existant à ce jour à ceux des téléphones portable précédents. Ceci nous a permis de faire ressortir les propriétés qui ont été améliorées au cours du temps. Enfin, nous avons donc émis des hypothèses permettant d'améliorer les propriétés du téléphone portable actuel.

Diagramme multi-écrans

 

 

III) Lois d'évolution

Graphique des lois d'évolution

Graphique des lois d'évolution

Loi 1 : Intégralité des parties 4/5

"La loi 1 stipule (après avoir identifié les 4 parties), qu'un système technique « n'entre » dans sa vie d'objet que lorsque ces 4 parties sont bien présentes et qu'elles réalisent toutes le rôle qu'on attend d'elles. Repérer qu'un système technique est en défaut par rapport à la loi 1 signifie que l'une de ces deux conditions n'est pas remplie."

Les quatres parties (moteur, transmition, travail et contrôle) sont bien présentes mais le moteur (ici la batterie) a parfois des difficultés à réaliser son rôle, qui est de fournir le téléphone en énergie. Par conséquent, bien que le téléphone respecte plutôt bien la loi n°1, il est encore possible de faire des améliorations.

 

Loi 2 : Conductibilité 3/5

"Cette loi s'apparente donc à une loi d'efficience où le rapport entrée-sortie est rapidement fait et tous les gains possibles pour amener les pertes énergétiques à zéro sont faits."

Le téléphone consomme beaucoup d'électricité. D'une part, car la batterie génère des pertes (dues à la technologie utilisée et à la chaleur produite) et d'autre part, les différents composants induisent eux aussi des pertes. Ces pertes pourraient être limités grâce à de nouvelles évolutions technologiques (énergies renouvelables, batterie solaire ...).

 

Loi 3 : Harmonisation 4/5

La loi n°3 stipule : "les systèmes techniques cherchent ensuite à optimiser l'harmonie de leur fonctionnement. Pour cela deux grandes voies s'offrent à eux : améliorer l'harmonie des formes ou l'harmonie de rythmes de fonctionnement." et que l'amélioration "entraîne un meilleur accomplissement de la FPU."

L'hamornie des formes est bien respectée pour le téléphone car il est de forme rectangulaire aux coins arrondis et peu épais. Cependant, l'harmonie des rythmes de fonctionnement n'est pas parfaite car il y a toujours un besoin de brancher le téléphone sur une prise secteur, ce qui brise le fonctionnement . En effet, il peut être difficile d'utiliser le téléphone en charge (câbles trop courts, surchauffe ...)

 

Loi 4 : Idéalité 3/5

"La forme absolue d'idéalité serait que l'objet n'existe physiquement pas (comme cela, il ne coûterait rien en volume, en masse ou en complexité) mais tout en assumant la fonction pour laquelle il a une raison d'exister."

Le téléphone a beaucoup évolué pour recpter cette loi (diminution du volume, de l'épaisseur) mais il reste encore beaucoup à faire pour arriver à un téléphone portable dématérialisé.

 

Loi 5 : Développement inégal 2/5

"En ce qui concerne la loi 5, nous sommes face à une loi qui exige d'analyser le système technique observé et repérer si en son sein, il n'existe pas un sous-composant déficient. Par déficient, on entend « pas au niveau de développement des autres » ce qui a pour conséquence d'handicaper l'efficacité du système tout entier."

De nombreux composants ont été bien développés et intégrés au téléphone au fur et à mesure des évolutions mais cela a entrainé des problèmes de batterie. En effet, l'utilisation fréquente du téléphone et notamment de son écran (vidéos, jeux ...) diminuent rapidement la charge de la batterie. Par conséquent, l'autonomie de la batterie n'est plus suffisante pour utiliser efficacement le téléphone.

 

Loi 6 : Transition vers le super-système 5/5

La loi n°6 stipule que "le cycle de vie du système s'achève et l'évolution logique n'a d'autres issues que sa disparition au profit d'un de ses supersystèmes qui, à son tour, poursuivra l'évolution de sa FPU."

Aujourd’hui, la solution se définit comme un super système puisque que de nombreuses fonctions secondaires ont été combinées avec la fonction principale.

 

Loi 7 : Transition vers le micro-niveau 2/5

"En accord avec la loi 7, tous les systèmes techniques évoluent du solide vers l'état plasma en passant par l'état gazeux ou le liquide. Ces changements d'état concernent essentiellement l'élément « travail » du système étudié. Le sens de cette évolution est toujours du solide, vers le liquide, puis vers le champ. On parle alors de transition du macroniveau vers le microniveau."

Un gros travail a déjà été fait sur la miniaturisation et la technologie tactile mais le téléphone reste un produit solide. Il reste des améliorations à apporter pour obtenir un téléphone qui évolue vers le champ.

 

Loi 8 : Dynamisation 3/5

"Cette loi propose d'imaginer que le système technique va se dynamiser au fil des années. D'une structure monobloc, il va ainsi gagner en flexibilité par des étapes intermédiaires qui pourront passer d'une liaison pivot interne puis plusieurs et enfin posséder une structure souple et flexible. De telles modifications entraînent des évolutions souvent importantes pour le système."

La solution d’aujourd’hui possède de nombreuses capacités, mais elle n’est pas vraiment flexible ou dynamique. Des projets existent pour créer des téléphones portables flexibles qui s'enroulent autour du poignet mais cette technologie n'est pas encore en vente.

 

Loi 9 : Accroissement substance-champ 4/5

"Ajouter une association de ce type revient à adjoindre un surplus fonctionnel à l'objet qui voit, en son sein, se développer un nouveau système technique. Cet ajout doit nécessairement être utile à l'accroissement de la pertinence de la FPU mais aussi ne pas être un simple empilement de fonctions par ajout d'objets supplémentaires (ce qui serait contraire à la loi d'idéalité). Il doit donc être accompagné d'une simplification, d'une fusion des deux systèmes techniques, par exemple en partageant des surfaces et des pièces communes aux deux."

Il y a chaque jour de plus en plus de fonctionnalités sur nos téléphones sans qu'il y ait ajout de composants. Les technologies actuelles permettent de regrouper les composants afin de réaliser plus de fonctionnalités.

 

 

IV) Paramètres et polycontradictions

Nous allons maintenant aborder la polycontradiction. La polycontradiction est la détermination de différents paramètres basés sur l'analyse multi-écrans. Dans cette partie on distingue deux paramètres, les PA qui sont les paramètres d'actions qui caractérisent l’objet et les PE qui sont les paramètres d'évaluation qui agissent sur les PA.
Voici donc notre arborescence de poly-contradiction :

Nous pourrons mettre en corrélation dans la partie suivante les PA et les PE, ce qui nous permettra d’afficher et résoudre la matrice de polycontradiction.

 

 

V) Matrices des contradictions

Nous nous intéresserons à deux des plus importantes contradictions possédant les poids les plus élevés.

La première contradiction comprend le paramètre d’action « fonctionnalités » et possède « Utilisation » et « Autonomie » en paramètres d’évaluation.

La deuxième contradiction met en désaccord « l’utilisation » du téléphone portable avec son « adéquation autonomie-fonctionnalités ». Le paramètre d’action reste identique à la première contradiction.

La matrice TRIZ va nous donner, selon les contradictions choisies, l’ensemble des principes inventifs nous permettant de résoudre les contradictions. Ici les différents principes inventifs sont classés par ordre d’importance. Nous pouvons en déduire qu’il existe plusieurs moyens de résoudre les contradictions.

 

Pour les deux contradictions, nous avons décidé de faire correspondre la forme du téléphone et l’énergie (Power) au paramètre « Utilisation » ainsi que la rapidité du process et cette même énergie aux paramètres « Adéquation autonomie-fonctionnalités » et « Autonomie ».

L’histogramme ci-dessous sont les résultats de la matrice Triz

Contradiction 1

Contradiction 2

Dans l’ensemble les principes inventifs de nos deux contradictions sont similaires, de part leur nature mais aussi de leurs pourcentages. Ici le principe inventif majoritaire de ces deux contradictions pourra servir au choix d’une solution finale.

Il s’agit du principe 15 (Dynamisation) qui va permettre de concevoir une optimisation des caractéristiques de l’objet ou trouver des conditions de fonctionnement optimales.

 

 

VI) Projets de solutions

1. Ecran solaire intégré

L’arrière du téléphone est constitué de récepteurs de lumière solaire : dès que le téléphone est posé « face contre table », les UV sont exploités pour charger la batterie.

  • Avantages : aucun accessoire nécessaire + solution alternative au branchement sur le secteur → utilisation d’une énergie renouvelable / écologique

  • Inconvénient : difficulté d’orienter les récepteurs vers le soleil pour optimiser la charge

 

2. Panneau solaire en périphérique

Accessoire relié par prise Micro-USB à l’appareil permettant la charge de la batterie.

  • Avantages : facilité à orienter les récepteurs vers le soleil pour optimiser la charge + solution alternative au branchement sur le secteur → utilisation d’une énergie renouvelable / écologique

  • Inconvénient : Accessoire à transporter en plus du téléphone


3. Coque solaire

Coque amovible de protection du téléphone permettant la charge de la batterie.

  • Avantages : accessoire facile à transporter + solution alternative au branchement sur le secteur → utilisation d’une énergie renouvelable / écologique

  • Inconvénients : difficulté d’orienter les récepteurs vers le soleil pour optimiser la charge + augmentation (légère) du poids et du volume de l’appareil.

 

 

Conclusion

Ce projet nous a permis de connaître et d'utiliser un nouvel outil d'innovation : la méthode TRIZ avec le logiciel STEPS. Nous avons eu la possibilité de travailler sur un objet qui nous accompagne partout dans notre poche : le téléphone portable.

En effet, bien que le téléphone portable ait bien évolué dans le temps, il reste encore de nombreuses possibilités d'innovation. Ce projet nous a permis de remarquer les évolutions passées, les axex d'amélioration possible et les contradictions associées à cet objet.

Pour les améliorations futures, nous avons choisi de travailler sur l'autonomie du téléphone car c'est un problème récurent qui est ressorti de l'analyse que nous avons pu faire.

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  • over a year ago

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