Projet : La paille pour boire

iNNOV'INSA 2017  

La paille pour boire !

 

Nous connaissons la paille depuis notre plus tendre enfance, qu'elle soit rigide ou souple, cet objet du quotidien ne semble pas avoir innové depuis des décennies. Nous avons donc décidé de mettre à profit la méthode TRIZ pour entrevoir les possibilités d'évolution de cet objet.

INTRODUCTION

Description du produit

     La paille actuelle est de conception assez simple. Elle est composée d'un tube fin et rigide de bout en bout. Pour des raisons de coût et de légèreté, elle est le plus souvent fabriquée en plastique relativement souple. La paille est utilisée par des consommateurs masculins et féminins. Il ressort de notre analyse que ce produit est majoritairement plébiscité par les femmes qui l'utilise notamment pour boire de l'alccol sous forme de coktail.

   Des produits plus évolués existent, notamment des pailles en plastique plus dur sous différentes formes plus ou moins originales. Elles sont destinées aux plus jeunes consommateurs. 

Historique de la paille

     A sa création, la paille était utlisée pour boire de l'alccol et notamment de la bière. Il semblerait que les premières pailles furent inventées par les Sumériens 3000 ans avant JC. Les pailles étaient surtout fabriquées à partir d'or et utilisées par les classes aisées. La paille a perduré dans le temps et s'est vue ensuite intégrée à des coupes en or que l'on tenaient à deux mains pour boire. https://fr.wikipedia.org/wiki/Paille_(boisson)

Depuis 1832, la société française Soyez est leader dans la production de pailles en plastique telle que nous la connaissons.

Problématique

    Du fait de sa conception en polypropylène, un plastique issu du pétrole, la paille n'est pas écologique et apparait comme dangereuse pour l'environnement. En effet, du fait de sa petite taille, cet objet est difficilement recyclable mais est pourtant produit en masse.

A elle seule, l'entreprise Soyez en produit plus de 6 milliards par an et 500 millions de pailles sont jetées aux Etats-Unis chaque jour.

Quand on sait qu'une paille va mettre plus de 200 ans pour se désintégrer en petites particules nocives pour l'environnement, nous devons penser à des solutions innovantes pour conserver l'hygiène que permet l'usage unique et reduire l'impact écologique de ce produit. 

 

La problématique est donc centrée sur deux mots clés que sont l'hygiène et le gaspillage.

 

UN PROBLEME : DES BASES POUR LE RESOUDRE !

La méthode TRIZ

     La méthode TRIZ vient de l’acronyme Teorija Reshenija Izobretateliskih Zadatch. Elle fut inventée par l’ingénieur Genrich Altshuller. Elle permet de définir les différents axes d’évolution d’un système technique pour en repérer les contradictions afin d’aboutir à des axes d’innovation. La théorie d’évolution des systèmes s’apparente à celle de Charles Darwin pour l’évolution des espèces.

 

   Attention, il ne faut en aucun cas confondre cette méthode à celle du brainstorming. Ici, la méthode permet de définir les axes d’innovations possibles à partir des contradictions déterminées. A contrario, le brainstorming permet de trouver une multitude d’innovations pour en retenir que quelques-unes au final.

Première étape : la définition de l'intégralité des parties

     Pour commencer, nous devons comprendre dans sa globalité le fonctionnement du système dans son environnement. Pour ce faire, la définition de l’intégralité des parties est une des fondations de la méthode TRIZ.

 

     Nous avons maintenant une idée claire du système et de son fonctionnement. L'objectif est de comprendre l’évolution du système, depuis sa création jusqu'à aujourd’hui, en tentant d'entrevoir une ébauche d’axes d’innovation possibles.

 

Deuxième étape : l'analyse multi-écran

     Dans la colonne de gauche est décrit le système lors de son apparition. Les flèches avec les smileys verts représentent les évolutions positives du produit. Les flèches avec les smileys rouges représentent les évolutions considérées comme négatives. Dans la colonne centrale se situe le système tel qu'on le connaît aujourd'hui. Enfin, la colonne de droite est une description du système tel qu'il pourrait être dans le futur. L'ensemble des axes d'innovations y est listé, on les appelle également les LEVIERS DE PROGRES.

     Le tableau se lit aussi par ligne avec dans la ligne du milieu le nom du produit. La ligne du dessus réunit l'ensemble des super-systèmes, il s'agit de la totalité des éléments contribuant à la vie du système technique. La ligne du dessous regroupe, pour sa part, les 4 parties principales qui constituent le système technique (constituant, élément, association, les surfaces fonctionnelles). Ce sont les FONCTIONS PRINCIPALES UTILES (FPU).

     5 leviers de progrès ont été définis et sont encadrés à droite. Par la suite, certains d'entre eux vont faire l'objet d'une étude plus approfondie.

Troisième étape : les 9 lois d'évolution

     Comme dit précédemment, selon la théorie, un système évolue au cours du temps. Cette évolution est régie par 9 lois. Nous avons donc cherché à définir chaque loi pour notre paille.

1 - Intégralité des parties (notation : 3)

     Chaque partie du système est bien définie, tous les éléments sont présents. Nous avons le moteur qui est l’Homme, la transmission qui est la bouche, le travail qui est le bout de la paille et le contrôle est assuré par la vue, l’ouïe et le toucher de l’utilisateur.

Nous pouvons imaginer une paille avec une petite pompe permettant d’aspirer le liquide automatiquement.

2 - Conductibilité énergétique (notation : 3)

     Le diamètre de la paille a été réduit, ainsi il est nécessaire d’aspirer plus longtemps pour aspirer un même volume de liquide. Mais la force d’aspiration nécessaire à la montée du fluide dans la paille est moins conséquente. De plus, la masse de la paille étant réduite, l’effort pour manier cette dernière est moins conséquent pour l’utilisateur.

Nous pouvons imaginer une paille ne nécessitant aucun effort d’aspiration pour l’utilisateur. On ne parle pas ici d’une pompe qui nécessite une énergie supplémentaire.

3 - Harmonisation (notation : 3)

     L’ajout de l’accordéon (coude avec des plis) pour créer un angle et faciliter l’utilisation sans obstruer le passage du liquide. Nous avons choisi une note de 3/5 car nous ne voyons pas beaucoup d’autres solutions d’harmonisation. 

Nous pouvons imaginer une paille qui se déforme automatiquement pour atteindre la bouche de l’utilisateur, en s'allongeant par exemple.

4 - Idéalité (notation : 2)

     La paille était en métal ainsi elle était beaucoup plus chère à produire que la paille en plastique. Le système paille a donc réduit son coût tout en améliorant sa fonctionnalité (accordéon).

Cependant l’idéalité serait un système permettant l’acheminement du liquide à la bouche sans paille. Ou encore un système permettant l’auto-nettoyage de la paille par l’ajout d’une bactérie. 

5 - Développement inégal (notation : 1)

     Le matériau constituant la paille a été tellement développé que nous avons pu réduire son prix et sa masse. En effet, les procédés de fabrication plastique se sont développés et ainsi la paille est devenue un produit jetable.

Le développement inégal réside dans le fait que l’on a développé le matériau (plastique) sans se préoccuper de la durabilité de la paille.

Il faudrait faire une paille plus solide et plus durable mais cela serait au détriment du prix.

 Est-il possible de réussir à produire une paille pas chère et jetable ?

Pouvons nous fabriquer une paille pas chère qui assure une fonction d'hygiène correcte et qui serait ainsi durable (réutilisable dans le temps) ?

6 - Transition au super système (notation : 5)

     Il est difficile d'imaginer l’intégration de la paille dans un super-système et du même coup sa disparition. Il existe déja la paille intégrée au verre.

7 - Transition vers le micro niveau (notation : 3)

     Il existe déjà un système permettant d’avoir un jet d’eau cependant ce n’est plus réellement une paille. Dans un autre sens, nous pouvons dire que la paille n’est qu’au début de son évolution car elle est toujours à l’état solide.

En effet, on peut imaginer un système de jet de liquide qui est guidé directement à la bouche, ou encore un système de champ magnétique guidant le liquide jusqu’à la bouche.

    Nous avons attribué la note de 3 car tout dépend du point vue. D'un coté, on peut considérer que le système paille n'est qu'au début de son évolution du fait qu'il soit solide (cela mériterait donc une note de 1). D'un autre côté, il est possible d'envisager que ce n’est plus une paille étant donné qu'il n'y a plus de matière pour acheminer le liquide (cela mériterait donc une note de 5). 

8 - Dynamisation (notation : 4)

    On considère que l'ajout d’un degré de liberté grâce à l’accordéon (coude avec plis) satisfait en grande partie la dynamisation.

9 - Accroissement substances-champs (notation : 3)

    Il est possible de se servir de la paille pour mélanger et remuer le liquide. Cependant, la faible rigidité de la paille peut contrarier cette utilisation. De plus, ce type de paille existe déjà.

Nous pouvons imaginer l'ajout d'une fonction de stylo à la paille, c’est-à-dire qu'il serait possible d'utiliser le tube comme stylo et d'y ajouter une cartouche ainsi qu’une mine pour pouvoir écrire.

LE TEMPS DE L'ANALYSE

Listing des principaux paramètres PA et PE

     Dans cette partie, nous dénifissons les éléments constitutifs de notre paille pour ressortir les paramètres d'action (PA) relatifs à chaque éléments afin de déterminer les paramètres d'évaluation (PE) nécessaires pour la suite.

     Dans le cadre de notre projet, voici les PA et PE que nous avons soulevés.

Les poly-contradictions

     Nous sommes ainsi parvenus à une liste de 7 poly-contradictions concernant notre produit.

Poly-contradiction 1

Poly-contradiction 2

Poly-contradiction 3

Poly-contradiction 4

Poly-contradiction 5

Poly-contradiction 6

Poly-contradiction 7

 

LA RESOLUTION PEUT COMMENCER

Le diagramme occurrence-poids

     Ce diagramme regroupe les matrices de contradiction qui ressortent de notre étude. Elles sont classées par poids et par occurrence d'apparition des Principes d'Evolution (PE). Ce tableau permet de déterminer quelles sont les matrices de contradiction les plus importantes. Ainsi, nous pouvons les classer par ordre de priorité pour la suite de la résolution. Dans notre cas, un choix a été réalisé pour se limiter à la résolution de seulement 3 matrices.

     

La résolution des matrices de solution

     Nous avons choisi de nous focaliser sur les 3 matrices suivantes : TC2.2, TC4.4 et TC8.1. En effet, après analyse des résultats et du tableau dans sa globalité, ce sont celles qui nous apparaissent comme les plus cohérentes.

Contradiction 4.4 

     Le matériau de la paille doit être à la fois noble pour satisfaire la solidité et courant pour satisfaire le coût.

Solution : 3. Qualité locale

     Une solution serait de fabriquer le coude de la paille (partie sensible qui a le plus tendance à se casser) en matériau noble et de laisser le reste de la paille en matériau courant pour satisfaire le coût.

Contradiction 8.1 

     La paille doit être à la fois segmentée pour satisfaire l’hygiène et pas segmentée pour satisfaire le coût.

Solution : 11. Prévention

     Une solution serait de mettre un indicateur sur la paille (pastille qui change de couleur en fonction du degré de saleté de la paille par exemple) pour satisfaire l’hygiène tout en évitant la segmentation qui coûte chère.

Contradiction 2.2 

     La quantité de plis du coude doit être à la fois importante pour satisfaire l’ergonomie et minime pour satisfaire l’hygiène, étant donné que les bactéries s’accumulent dans les plis.

Solution : 2. Extraction

       On ne peut pas avoir à la fois un coude avec beaucoup de plis pour que la paille soit ergonomique et un coude sans pli pour qu'il n'y ait pas de bactéries stagnantes. Ainsi, la solution à cette contradiction serait de faire une paille avec un coude sans pli, c'est à dire une paille initialement courbée.

 

Présentation d'une solution originale

     Cette analyse nous a permis de mettre en évidence le produit innovant qui pourrait être développé dans le futur. Il s'agirait donc d'une nouvelle paille qui serait initialement courbée ( sans l'utilisation de plis) et composée de deux matériaux afin de satifaire les problèmes de rigidité. Enfin, cette paille pourrait être dotée d'un capteur d'hygiène qui indiquerait quand celle-ci doit être jetée. Cette solution permettrait alors de rendre le produit plus éco-responsable en retirant sa fonction à usage unique.

 

 

CONCLUSION SUR LE PROJET ET LES SOLUTIONS APPORTEES

 

Retour sur la démarche et les solutions

    Nous aboutissons à un produit nouveau en explorant seulement trois contradictions. De nombreuses autres solutions restent inexplorées, c'est pourquoi dans le cadre d’une entreprise, il semblerait judicieux d'explorer plus de contradictions pour aboutir à d'autres solutions même si celles-ci ne sont pas avec le poids le plus important et le plus grand nombre de PE. Une étude de marché ou un lancement test des solutions trouvées pourrait permettre de départager les solutions les plus adaptées pour l'entreprise.

 

Intérêts de la méthode

    La méthode TRIZ nous a apporté un cadre de penser et de réflexion pour innover notre produit. La démarche est algorithmique et elle nous dirige naturellement vers des solutions. L'avantage est la multitude de contradictions qu'elle peut soulever autour du système d'étude. Elle permet aussi grâce à son formalisme de donner les axes de solutions d'innovations. En effet, la solution apparait alors dans la liste de paramètres inventifs existants. Avec cette méthode l'innovation est simplifiée car elle est guidée. Elle peut donc être développée de façon plus importante et à tout type d'échelle de système.

 

Avis et critique de la méthode et du projet

   Tout d’abord, nous remarquons que certaines lois d’évolution sont difficilement améliorables. Par exemple, pour la loi 7 transition vers le micro niveau, une paille gazeuse semble impossible à concevoir.

    Comme dit précédemment, ce qui fait la force de cette méthode est le cadre de sécurité et de progression vers une solution naturelle qu'elle propose mais ceci peut aussi se révéler comme sa principale faiblesse. En effet, nous réalisons maintenant que certaine solution pensée à la genèse du projet n’a pas été esquissées par la méthode. Il semblerait que celles-ci sortaient peut-être du cadre des solutions ou bien du fonctionnement directif de la méthode.

   La solution pour compenser ce manque semble donc l'utilisation de méthode en parallèles moins cadrées que celle-ci comme le brainstorming par exemple. Ces solutions viendraient apporter une valeur ajoutée à celle-ci avec une approche plus libre.  

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