Innov'INSA : Projet valise (2)

Projet d’innovation - La valise

Introduction

 

Suite au développement des divers moyens de transport, la valise, qui nous permet de transporter nos vêtements et autres affaires personnelles, d’un point A à un point B, est aujourd’hui devenue un objet qui est indispensable de posséder.

 

Depuis sa première version, sous forme de malle à la fin du XIXème siècle, la valise a connu de nombreuses améliorations. Cependant, alors que le poids de la valise à vide semble avoir atteint son évolution maximale, d’autres paramètres restent à améliorer. En effet, en tant qu’étudiants, nous utilisons relativement souvent cet objet, pour rentrer chez nous chaque week-end ou partir en vacances, et pensons qu’il peut encore connaître des innovations.

 

Afin de mettre en avant les paramètres au plus fort potentiel innovant, dans le but de les résoudre avec un maximum d’efficacité, nous allons utiliser la méthode TRIZ. Cette théorie de résolution des problèmes inventifs, élaborée à partir de 1946 par l'ingénieur et scientifique russe Genrich Altshuller, a pour vocation de favoriser la créativité et de stimuler la recherche de concepts innovants grâce à des outils de déblocage de l’inertie mentale.

 

Histoire de la valise

 

Avant de commencer notre étude, il apparaissait intéressant de retracer l’évolution de la valise depuis sa première version jusqu’à sa version la plus communément utilisée aujourd’hui.

 

Au début des années 1900, la valise se présentait sous la forme d’une malle, en bois, avec une anse, permettant de la porter, et se fermant à l’aide de boucles.

La valise évolue ensuite vers une valise en cuir et bois ou carton, plus esthétique et plus légère.

 

Deux roues sont ensuite ajoutées. D’abord en gardant la même forme que les précédentes valises et en ajoutant une poignée dépliable, puis, en changeant le sens de la valise et en ajoutant une poignée rétractable, pour plus d'ergonomie. La matière change : on arrive à des valises faites en polycarbonate ou ABS ( terpolymère) afin d’associer rigidité et légèreté. Le système de fermeture devient aussi plus sophistiqué et avec la possibilité de fermer la valise à l’aide d’un code.


         

Enfin, la valise la plus communément utilisée aujourd’hui est la valise à 4 roues mobiles, ce qui permet une meilleure stabilité et une mobilité facilité. De plus, grâce à la technologie Curv®, qui permet de tisser des fibres de polypropylène, la valise est toujours plus légère et résistante.


 


L’analyse

Pour analyser le système, nous avons utilisé le logiciel STEPS.

 

Graphique d’intégralité des parties

 

Le graphique d’intégralité des parties constitue une réflexion préliminaire, afin de bien définir les différentes parties de notre objet : la valise. Nous avons commencé par définir la Fonction Principale Utile (FPU) de la valise, qui est de transporter des vêtements et des objets personnels d’un point A à un point B. Nous avons ensuite cherché l’interaction entre l’objet et l’utilisateur, c’est-à-dire les différents éléments qui rentrent en interaction pour répondre à la fonction principale de l’objet.

 

 

L’analyse multi-écrans

 

L’analyse multi-écrans constitue la première étape du processus de Conception Inventive de la méthode TRIZ.

Cette étape permet d’analyser l’évolution de l’objet depuis sa première version jusqu’à sa version finale, la plus communément utilisée aujourd’hui. Cela permet de mettre en évidence les axes qui ont été améliorés, ainsi que ceux qui peuvent encore être améliorés et qui feront de notre valise, la “valise du futur”.

L’analyse des évolutions est faite pour le système, les sous-système et les super-systèmes. Ces évolutions peuvent être favorables ou défavorables.

 

 

Pour notre valise, l’analyse multi-écrans se présente comme ceci :

 

 

Analyse des différents axes d’évolution :

 

Diversité des transports : Les transports ont évolué, notre valise a donc besoin de répondre à différentes contraintes pour s’adapter aux divers types transports.

Fragilité et diversité des objets : Les objets de la vie quotidienne sont les mêmes qu’avant, exceptés les objets électroniques (ordinateurs, appareils photos, etc.), ce qui rend le contenu à transporter plus fragile qu’auparavant.

Poids : La valise à vide est de plus en plus légère. Le corps de la valise qui était au départ en bois est maintenant constitué de polymères légers.

Facilité de mouvement : L’ajout de roulettes permet de déplacer la valise beaucoup plus facilement.

Résistance du corps de la valise : Le corps de la valise semble aussi résistant qu’auparavant, mais l’ajout de roulettes, et le système de fermeture éclair rendent la valise plus fragile.

Etanchéité : Les nouveaux matériaux en polymère utilisés pour le corps de la valise, la rendent plus étanche qu’avant.

Encombrement : L’ajout des roues rend la valise plus encombrante.

Système de sécurité intégré : La valise actuelle possède un cadenas intégré qui permet d’empêcher l’ouverture de la valise par un tiers et ainsi d’éviter le vol du contenu de la valise.

Facilité de transport : L’ajout de la poignée rétractable et les roues rendent le transport plus facile.

Système de fermeture fragile : La valise d’avant possédait des boucles qui permettaient de fermer la valise, de nos jours la valise a des fermetures éclairs, ce qui peut être beaucoup plus fragile qu’avant.

Prix de la matière : Le coût de la matière a baissé car on utilise aujourd’hui des matériaux moins coûteux.

 

 

Les lois d’évolution

 

Les lois d’évolution constituent un volet très important dans la conception inventive de la méthode TRIZ. Elles sont au nombre de 9, et permettent d’anticiper les paramètres d’évolution d’un système technique donné.

Dans ce paragraphe, nous allons décrire brièvement les différentes lois et expliquer les différentes notes que nous avons attribuées pour notre valise :

 

1.  Intégralité des parties : 4 éléments permettent de remplir la Fonction Principale Utile (FPU) d’un système technique : un élément moteur, un organe de transmission, un organe de travail et un organe de contrôle.

   

    Dans notre cas l’élément moteur est la poignée retractable, l’élément de transmission est le corps de la valise, l’organe de travail est les roues, à cela s’ajoute les contrôles auditif et visuel qui sont réalisés par l’utilisateur.

 

Nous avons décidé de mettre une note de 4/6 car les roues et le système de rangement ne remplissent pas de la manière la plus optimisée possible la FPU de la valise.. En effet, les roues ne s’adaptent pas à tous les types de sols (graviers, neige, sable, etc.) et le système de rangement à l’intérieur de la valise n’est pas optimal, par exemple pour le rangement d’objets électroniques.

 

2.  Conductibilité énergétique : Il faut optimiser les pertes d’énergie, pour cela il faudrait tendre vers un système où il n’y aurait aucune perte d’énergie.

 

Nous avons décidé de mettre une note de 2/6 car déplacer une valise demande beaucoup d’effort pour son utilisateur.

 

3.  Harmonisation : Les constituants du système technique doivent être parfaitement coordonnés entre eux afin d’assurer la FPU.

 

Nous avons décidé de mettre une note de 3/6, car même si les anses et la poignée rétractable ont aujourd’hui souvent une forme ergonomique adaptée à la forme des doigts, il reste encore beaucoup d’inconvénients. En effet, le poids de la charge quand on traîne la valise n’est pas bien réparti, un seul côté du corps est forcément plus sollicité que l’autre lorsque la valise est tirée ou portée, et la poignée rétractable n’est pas toujours adaptée à la taille de l’utilisateur car il n’y a qu’un ou deux niveaux pour ajuster la poignée.

 

4.  L’idéalité : Ce serait de tendre vers un idéal où l’objet n’existerait physiquement pas.

 

Nous avons décidé de mettre une note de 1/6, car le cas idéal serait que la valise n’existe pas, on peut donc imaginer un système technologique qui permettrait de téléporter nos vêtements et nos objets personnels d’un point A à un point B, ici on est donc très loin du cas d’idéalité.

 

5.  Le développement inégal : Les constituants du système technique présentent des évolutions très inégales.

 

Nous avons décidé de mettre une note de 3/6, car les roues ne sont pas très évoluées. En effet les roues restent standards, on aurait besoin d’avoir des roues adaptées à chaque type de sol pour permettre un déplacement moins pénible de la valise.

 

6n Transition au super-système : Une nouvelle innovation du système technique conduirait celui-ci à sa fin de vie. L’apparition d’un super système absorberait la FPU de notre système.

 

Nous avons décidé de mettre une note de 2/6 car la valise ne remplit qu’une seule fonction qui est de transporter des affaires d’un point A à un point B.

 

7.   Transition vers le micro niveau : Le système technique changerait d’état physique il passerait d’un état solide vers un état plasma puis vers l’état gazeux ou liquide jusqu’à tendre vers l’état de champ magnétique.

 

Nous avons décidé de mettre une note de 1/6, car la valise reste toujours dans un état solide.

 

8.   Dynamisation : Le système technique doit devenir de plus en plus dynamique, en gagnant en flexibilité pour devenir plus souple et s’adapter à plus de contraintes.

 

Nous avons décidé de mettre une note de 3/6 car les roues ne sont pas rétractables et le corps de la valise est monobloc ce qui rend le rangement de la valise difficile, bien que la poignée qui est rétractable reste un gros avantage pour le rangement.

 

9.   Accroissement substances-champ : Plusieurs fonctions supplémentaires peuvent s’ajouter au système technique, afin d’améliorer la praticité de l’objet.

 

Nous avons décidé de mettre une note de 1/6 car la valise ne remplit qu’une seule tâche. Ellle pourrait se voir ajouter une balance intégrée qui serait plus pratique lors des voyages en avion car nous sommes obligés d’utiliser les deux objets. De plus, pendant le voyage on utilise également un siège, il faudrait ainsi réfléchir à la combinaison des deux objets. Enfin, si on perd notre valise (ou qu’elle soit perdue par les compagnies aériennes) un système de GPS intégré serait bienvenu pour pouvoir localiser notre valise.

 

Après l’analyse de ses différentes lois d’évolution, notre diagramme est le suivant :

 

 

 

Paramètres et contradictions

Une fois le système bien défini, nous cherchons à résoudre les contradictions de développement de l’objet. Le problème est formulé sous forme de contradictions. Le but n’est pas de faire des compromis pour les résoudre, mais de jouer avec ces paramètres en leur attribuant des valeurs.

 

Les paramètres sont divisés en deux catégories:

  • Les Paramètres d’Actions (PA) : ce sont les paramètres que l’on peut modifier, sur lesquels on peut jouer. Par exemple, le volume de la valise.

  • Les Paramètres d’Evolution (PE) : ce sont les paramètres qui influencent les PA et que l’on ne peut pas modifier. On peut prendre l’exemple du poids de la valise.

 

On évalue ensuite chaque paramètre en fonction de son importance. Par exemple, si on trouve un PA important, sur une échelle de 0 à 10, sa note sera élevée.

Cette pondération nous permettra de générer les couples de contradiction à résoudre.

 

Nous avons retenu 4 paramètres d’actions sur lesquels on peut jouer:

  • la facilité de transport

  • le volume

  • l’adaptabilité au sol

  • l’ergonomie

 

Pour chaque paramètre d’action, nous définissons 2 valeurs que nous souhaiterions concilier. Par exemple pour la facilité de transport nous souhaiterions que les roulettes soient à la fois mobiles et fixes, ce sont les valeurs. Pour chaque valeur, nous associons les Paramètres d’Evolution qui sont alors impactés positivement ou négativement.

 

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Résolution

Contradictions proposées

Sur le logiciel STEPS, on propose alors les différents couples de contradictions. En effet, grâce aux notes attribuées auparavant à chaque paramètre PE, les couples de contradictions que l’on va choisir seront les plus problématiques.

 

Les degrés d’importance sont additionnés entre les couples. Ensuite, on sélectionne le couple qui a le plus d’importance, c’est à dire dont la pondération est la plus élevée. Parmi les 4 couples, on en retient 3, afin de trouver une solution qui permette de concilier chaque couple de contradictions.

 

Par exemple, on peut prendre le cas du PA : la facilité de transport.

Un des couples de contradiction PE est le déplacement à pied et la durée de vie.

La pondération que l’on a attribuée au déplacement à pied est 8 et celle à la durée de vie, 7. Le total de la pondération est donc de 15. On procède de la même façon pour chaque couple PE présent pour chaque PA.

Finalement;  on obtient un classement des couples de contradiction en fonction de leur pondération.

Matrices et solutions

Après avoir choisi 3 contradictions, nous avons créé les matrices sur idéaslab et obtenu les principes de résolution les plus adaptés selon le logiciel, après avoir choisi pour chaque contradiction, un ou plusieurs paramètre(s) d’ingénierie parmi les 39 proposés. Nous allons présenter les différentes matrices ainsi que les principes retenus.

Facilité de transport

 

Facilité de transport matrice.JPG

Facilité de transport solution.JPG

Nous avons choisi la segmentation qui consiste en la division de l’objet en parties indépendantes, la réalisation d’un objet démontable ou l’augmentation le degré de segmentation de l’objet

 

Première solution : les roues accrochées à un plateau démontable

2ème solution : les roues pivotantes

roues basculables.jpg

3ème solution : les roues rétractables

roues rentrées.jpg

 

Volume

 

Volume matrice.JPG

 

Volume solutions.JPG

Nous avons choisi le changement d’état avec l’augmentation de la flexibilité.

Les arrêtes avant et arrière de la valise sont flexibles et les arrêtes sur le côtés sont séparables. Nous pouvons ainsi aplatir la valise pour le rangement. Nous pouvons donc déplacer autant d’affaires qu’avec l’ancien modèle et la valise est moins encombrante pour le stockage.

stockage.jpg

Adaptabilité au sol

Adaptabilité au sol matrice.JPG

 

adaptabilité au sol solution.JPG

Après avoir examiné toutes les solutions proposées, nous avons choisi le système pneumatique. Nos roulettes ont ainsi été remplacées par des petits pneus, un peu plus gros que les roulettes en plastique, et cramponnés, ce qui permet à la valise d’être tout terrain sans augmenter son poids.

grosses roues.jpg

 

Idée venant du travail sur les lois d’évolutions

En notant l’évolution de la loi 9, l’accroissement substances-champ, nous avons pensé que nous utilisions une balance avant les voyages en avion et que, pour le retour, nous n’avions pas de balance et cela nous posait un réel problème.

Nous avons donc eu l’idée d’équiper la valise d’une balance intégrée.

balance.jpg

 

Solution finale


Nous avons décidé de garder trois des solutions précédemment envisagées :

  • les roues rétractables

  • le système pneumatique pour les roulettes

  • la balance intégrée


Ces trois solutions ont l’avantage de pouvoir se concilier. En revanche nous n’avons pas gardé la solution de la valise pliable car il nous semble peu intéressant de pouvoir plier la valise tout en ayant des roues pneumatiques. Et nous avons préféré garder cette dernière car elle répond à plus d’attentes (adaptabilité aux sols, facilité de transport) des utilisateurs.

De plus, entre les trois possibilités proposées pour le rangement des roulettes, nous avons choisi de garder les roues rétractables car les deux autres solutions nous paraissaient moins pratiques à utiliser.


Voici donc notre proposition de solution finale :

 

Lien pour le fichier STEPS :

https://ent.normandie-univ.fr/filex/get?k=chBNPc5Pib5khG2KSba

ou

 

 

 

Si cela ne fonctionne pas, n'hésitez pas à nous contacter (juliette.lahmi@insa-rouen.fr)

Merci

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