Innov'INSA: Projet parapluie

Projet Parapluie

L'histoire du parapluie

Le parapluie est un objet que l’on utilise pour se protéger de la pluie.

 

Avant le parapluie est née l’ombrelle. Inventée il y a plus de 3500 ans en Chine, elle sert à se protéger des rayons du soleil et de la chaleur. L’ombrelle était un symbole de richesse et de pouvoir, réservée à une classe de haut rang. Elle était ornée de tissu de soie et de broderies majestueuses, et n’était utilisée que par temps sec. Au XVIIe siècle, le parasol est revêtu d’une toile cirée pour protéger de la pluie, et le terme parapluie est utilisé pour la première fois en 1622 par Tabarin. Jusqu’à la fin du XVIIIe siècle, les termes parasol et parapluie sont utilisés indifféremment l’un pour l’autre.

 

 

 

Les premiers parapluies sont constitués d’une toile cirée, d’un anneau de cuivre fixé à l’extrémité de baleines de 80cm de longueurs et d’un manche en chêne. Le parapluie pesait environ 1,6kg. Au début du XVIIIe siècle, la toile cirée est remplacée par du taffetas gommé tendu sur de légères tiges en jonc. Pour l’ouvrir, il fallait remonter un anneau glissant le long du manche et l’arrêter avec une grosse épingle. EN 1757, le parapluie très à la mode à Paris se transforme en parapluie-canne. A la Révolution, le parapluie devient un objet populaire. En 1852, Samuel Fox introduit la forme de cloche pour le parapluie, ce qui améliore sa résistance. Le manche télescopique est lui inventé en 1930 par Hans Haupt, permettant de ranger le parapluie dans un sac.

 

La plupart des parapluies utilisés aujourd’hui sont dits « ultra-compacts » : non seulement la tige est télescopique mais les baleines se plient en deux. Le déploiement est automatique : l’utilisateur doit simplement appuyer sur un bouton pour libérer un mécanisme à ressort ; le ressort est ensuite retendu lors du repliement par l’utilisateur.

 

 

Pourquoi et comment innover ?

L'état de l'art

Avant toute recherche, nous allons vous présenter les différents types de parapluies existants. Nous pouvons constater que deux principales catégories sont présentes sur le marché :

 

 

   << Parapluie droit : Généralement assez grand ..................... .....pour deux personnes. Il sont munis d'une poi- ..................... .....gnet pratique pour le tenir et l'accrocher. Ce pa- ...................... .....rapluie est le plus lourd mais il est solide.

 

 

                           >> Parapluie pliant : Ce parapluie très compact ................................permet d'être rangé facilement dans un sac. Il ................................est également  assez léger, mais de ce fait ce ................................produit se retourne facilement avec le vent.

 

 

 

 

 

Nous pouvons également remarquer les différences esthétiques au niveau de la toile. On trouve une multitude de motifs et de matières. Voici quelques exemples :

 

 

 

 

De même, la tige et la poignet peuvent être en bois, métal ou plastique.

Nous avons pu voir apparaître de nouvelles innovations. La première est déjà présente sur le marché : la marque Senz a inventé un parapluie résistant à des vents très violents grâce à un design de toile en forme de goutte d'eau.

 

 

 

 

Des chercheurs ont également inventé un nouveau parapluie qui n'a plus de toile : il fonctionne grâce à de l'air pressurisé, qui crée une « bulle » autour de la personne portant le parapluie.

 

 

 

La méthode TRIZ

La méthode TRIZ est utilisée pour améliorer un produit déjà existant. Cette méthode universelle s'adapte à tout type de systèmes techniques. Pour la mener à bien, il faut suivre une série d'étapes qui nous permettront de trouver quelles sont les innovations à apporter à notre produit. Le créateur Genrich Altshuller explique que notre système répond à un certain nombre de lois qui nous permettent de visualiser les points à améliorer en priorité, et ainsi de passer d'une génération de produits à une autre. Les étapes de la méthode TRIZ sont les suivantes :

   -  Analyse du problème

   -  Analyse du produit et de sa situation initiale

   -  Analyse multi-écrans permettant de mettre en évidence ce qu'il faut améliorer

   -  Énonciation des contradictions physiques à l'aide du logiciel

   -  Classement des contradictions permettant de mettre en avant les axes de résolution les plus pertinents

   -  Conceptualisation des résolutions

 

 

Phase d'analyse

Intégralité des parties

Pour l'analyse de notre système, le parapluie, nous avons utilisé le logiciel STEPS.

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 fonction principale du système.

Dans notre cas, le parapluie comporte trois parties principales: la toile, la tige et les baleines. La toile est la fonction dite principale, elle permet de protéger l'utilisateur de la pluie. Les baleines, quant à elles, permettent le maintien en position ouverte de la toile lors de son utilisation. Elles rendent également possible la fermerture de cette dernière après utilisation. Enfin, la tige permet le déploiement des baleines ainsi que celui de la toile. Elle assure de plus le maintien du parapluie au dessus de l'utilisateur, afin de le protéger.

 

Analyse multi-écrans

Dans un premier temps, nous nous sommes intéressé à l'analyse multi-écrans afin d'observer l'évolution subie par notre système puis celle que nous envisageons. Nous avons pour cela défini les super-systèmes représentant l'ensemble des intéractions avec l'objet, ainsi que les sous-systèmes qui constituent l'objet.

 

Nous avons donc comparé les paramètres du parapluie existant à ce jour à ceux des premiers parapluies existants. Ceci nous a permis de faire ressortir les propriétés qui ont été améliorées au cours du temps. Ensuite, nous avons donc émis des hypothèses permettant d'améliorer les propriétés du parapluie actuel.

 

 

Lois d'évolution

Loi 1 : Intégralité 4/5

Cette loi est respectée quand on a les 4 éléments : c'est le cas ici. Chaque élément Cependant, l'élément de contrôle (les baleines) en contrôlent que la toile, l'élément de travail, et pas l'élément engin ou de transmission. Par exemple, lors de l'ouverture des baleines, si une a un défaut et ne s'ouvre pas correctement, ce dernier ne sera pas supprimé : on ne peut pas remédier à ce dysfonctionnement, le contrôle n'est pas direct.

 

Loi 2 : Conductibilité énergétique 5/5

Cet objet est indépendant énergétiquement. On a uniquement une énergie mécanique fournie par l'utilisateur et cette dernière n'est pas transformée en un autre type d'énergie, il n'y a donc pas de pertes. Le bilan énergétique des pertes du rapport énergie d’entrée (développée par l’élément moteur) sur énergie de sortie (délivrée par l’élément de travail) est égal à 1, la loi 2 est donc parfaitement respectée.

 

Loi 3 : Harmonisation 4/5

La loi 3 est plutôt respectée car il y a une bonne coordination du rythme des différentes parties (la main appuie sur le bouton, la tige s'élève, les baleines s'ouvrent et la toile se déploie et est maintenue déployée : la succession de ces actions se fait de manière quasi instantanée). Néanmoins, si la tige se bloque, les baleines ne se déploieront pas (alors qu'elles n'ont aucun défaut), ni la toile. Il y a donc une dépendance entre les parties.

 

Loi 4 : Idéalité 2/5

Un système est idéal quand son poids, son volume et sa surface tendent à disparaître tout en assurant pleinement sa fonction. Bien que le parapluie soit plus compact de nos jours qu'à ses débuts, des améliorations peuvent encore être apportées : en effet, il prend de la place dans un sac, et les modèles compacts (tige télescopique et baleines pliables) sont moins résistants. De plus, il est nécessaire de porter l'objet en maintenant la main en position élevée, ce qui est un inconvénient pour l'utilisateur, même si le poids est relativement faible. Enfin, on attend d'un parapluie que sa surface pendant son utilisation soit grande mais hors utilisation (sac, voiture…) on souhaite un volume une fois plié le plus petit possible.

 

Loi 5 : Développement inégal 3/5

Toutes les parties composant le parapluie remplissent leur rôle, mais au cours du temps, les améliorations se sont plus portées sur la compacité de l'objet, et donc réflexion sur la tige et les baleines, et moins sur la toile et son matériau.

 

Loi 6 : Transition au supersystème 5/5

Cette loi permet de s'interroger sur la fin de vie du système : l'objet peut-il fusionner avec un autre et former un supersystème ? Pour le cas du parapluie, la fin de vie n'est pas envisageable. En effet, la pluie ne s'arrêtera pas, car elle ne dépend pas de l'Homme, et actuellement rien ne remplace le parapluie. En effet, le seul objet dont la fonction est également de protéger de la pluie est la capuche, mais elle n'est pas substituable au parapluie (ne protège que la tête, ne s'adapte pas à tout type de vêtements ou de coiffures…).

 

Loi 7 : Transition vers le micro-niveau 3/5

Un système tend vers un micro-niveau. Dans notre cas, le parapluie actuel est déjà bien plus compact que dans le passé. Cependant, on ne peut pas considérer que cette loi est respectée car le système peut encore être largement diminué même s'il ne pourra pas être miniature : en effet, il faut tout de même que la toile soit présente physiquement et d'une surface suffisante pour remplir sa fonction de protection.

 

Loi 8 : Dynamisation 4/5

Le parapluie peut devenir plus flexible, notamment au niveau des baleines soutenant la toile, qui pourraient prendre la forme de la toile, pour plus de souplesse et moins de risques de casse. Cependant, un parapluie complètement flexible est une évolution aberrante : en effet, la tige doit rester solide afin de remplir sa fonction, et la toile ne doit pas se courber au contact d'une forte pluie.

 

Loi 9 : Accroissement substances-champs 2/5

Le parapluie est un système plutôt simple. On peut donc se permettre de le complexifier afin de lui apporter des fonctionnalités améliorant sa fonction principale : une protection efficace de la pluie durant l'utilisation tout en étant sec et compact hors utilisation. Ces fonctionnalités permettraient de pallier à certains problèmes :

- une évacuation de la pluie après utilisation,

- une protection pas seulement d'une pluie verticale mais également latérale (en cas de vent notamment)…

 

 

Paramètres et polycontradiction

D'après la méthode TRIZ, nous devons formuler notre problème sous forme de contradictions mais sans faire de compromis lors de la résolution de ces dernières.

 

Lors de la résolution, les contradictions rencontrées ont été séparées en deux catégories de paramètres :

- Les paramètres d'action (PA) caractérisant l'objet

- Les paramètres d'évaluation (PE) agissant sur les PA

 

Afin de définir nos poly-contradictions, nous avons utilisé les paramètres listés au début du processus (diagramme multi-écrans) et nous avons également créé de nouveaux paramètres plus spécifiques par rapport au système étudié.

 

Nous nous sommes ensuite intéressés aux paramètres d'évaluation pour obtenir les principales contradictions à résoudre concernant notre projet.

 

 

 

 

Les paramètres d'évaluation sont influencés par les poly-contradictions. Grâce à cette partie, nous avons pu réaliser le tableau suivant en utilisant la plate forme Time To Innovate, afin de déterminer ces dernières.

 

 

 

A l'aide de ces tableaux, nous avons pu déterminer les contradictions à traiter en priorité afin d'améliorer notre système.

 

Phase de résolution

Contradictions proposées

A l'aide de la plate forme Time To Innovate, ,nous avons pu obtenir les principales contradictions concernant notre système :

- Segmentation

- Sphéricité

- Transformation du moins en plus

- Changement d'état physique et chimique

- Extraction

- Qualité locale

 

 

Nous avons pu également évaluer l'importance des contractions proposées par la plate forme. Ceci nous permet donc de nous focaliser sur les trois contradictions principales :

- La segmentation qui permettra de rendre indépendante chaque partie du parapluie,

- La sphéricité permettra de rendre l'objet plus courbe et donc d'éviter les angles durs,

- La transformation du moins en plus permettant de changer certains inconvénients en avantages.

 

Concepts de solutions

  Solution 1 : La toile détachable et changeable

 

               Segmentation, transformation du – en + >>

 

Une idée innovante de parapluie serait de segmenter ce dernier : en effet, cela permettrait un gain de place mais également plus de choix et une meilleure durée de vie globale du produit.

Le principe est le suivant : La tige et les baleines formeraient un « stick », et la toile serait détachable. Ainsi, on gagne en place, on peut plus facilement sécher / mettre à sécher la toile, et on peut changer de toile plus souvent. Cette possibilité présente deux avantages principaux : tout d'abord, la toile étant plus fragile et s'usant plus vite que la tige, on peut changer cette dernière quand elle est cassée ou moins étanche. De plus, cela contribue à l'amélioration du paramètre esthétique, certes non obligatoire mais tout de même à considérer : on peut changer la couleur de la toile, et ainsi l'assortir au reste de la tenue par exemple.

 

De plus, les toiles seraient achetées séparément, on pourrait donc créer plusieurs gammes. A bas prix, des toiles peu résistantes avec tout de même un large choix de couleurs et motifs, et un haut de gamme avec une toile complètement hydrophobe. La toile hydrophobe peut être très pratique dans certaines conditions (quand on sait qu'on ne peut pas mettre notre toile à sécher).

D'un point de vue marketing, on pourrait mettre en avant le côté prestigieux et luxueux de certaines toiles et les clients achèteront plusieurs toiles.

 

 

 

 

Solution 2 : Les baleines flexibles

 
 
<< Sphéricité, transformation du - en +

Les baleines sont de nos jours dans des matériaux peu résistants et ne sont pas flexibles. On pourrait imaginer des baleines qui collent à la toile, et flexibles (mais pas trop, afin d'éviter qu'elles se courbent trop sous l'action du vent). La flexibilité permettrait d'éviter qu'elles se cassent quand elles sont utilisées dans des conditions de vent fort. L'ouverture serait plus fluide. De plus, on a une plus grande liberté de forme et on pourrait donc imaginer une toile plus sphérique qui protégerait mieux latéralement.

 

 

 

 

     Solution 3 : Le parapluie descendant

 

          Sphéricité >>

Bien souvent, quand on a besoin d'un parapluie, on ne peut pas s'en servir car il y a trop de vent (risque que le parapluie se retourne, se casse) et de la pluie vient des côtés. Un parapluie en forme de cloche, qui descendrait jusqu'au bassin, assurerait une meilleure protection de l'utilisateur, au moins en ce qui concerne le haut du corps (difficile d'imaginer un parapluie intégral) et éviterait le retournement du parapluie.

De plus, on ajouterait une gouttière afin d'éviter que toute l'eau recueillie goutte sur le pantalon et les chaussures de l'utilisateur.

 

 

 

Conclusion

Nous décidons de garder la solution 1 : en effet, c'est celle qui répond à la plus grande quantité de contradictions principales (la segmentation et la transformation du – en +). Nous considérons que c'est la plus innovante et originale. De plus, elle est satisfaisante concernant d'autres critères, comme l'esthétisme et le marketing : ce produit est vendeur car il permet de varier et s'adapte à une grosse part du marché. On pourrait utiliser des baleines un peu plus flexibles et donc plus résistantes aux intempéries, mais pas au point de baleines collées à la toile.

Nous avons écarté l'idée des baleines flexibles, qui n'est pas combinable avec la toile détachable. De plus, nous ne savons pas si un tel type de matériau existe.

L'idée du parapluie descendant n'est pas compatible avec un parapluie esthétique et comportant une toile hydrophobe : il faut que la toile soit transparente. Ce parapluie serait également moins compact (plus grande surface de toile) et la gouttière plus difficile à plier. Cette solution est plus difficile d'utilisation, notamment à cause de la gouttière qu'il faudrait sûrement rattacher avant chaque utilisation.

 

Fichier Steps:

https://drive.google.com/folderview?id=0BxaqJ7erm48JN2hhUTJBbVVsdWM&usp=sharing

 

 

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