Infuseur

Introduction 

      Dans le cadre du module électif "Initiation à l'innovation", nous devons tenter de résoudre les problèmes techniques rencontrés lors de l'utilisation quotidienne d'un objet simple. Cet objet que nous devions nous même choisir devait être universel et technologiquement simple. L'infuseur à thé s'est révélé être un bon candidat : sa technologie actuelle ne semble pas trop complexe et cet objet est utilisé chez un très grand nombre de personnes. 

Afin de résoudre avec un maximum d'efficacité ces problèmes techniques, nous utilisons la méthode TRIZ. TRIZ est une approche algorithmique utilisée pour résoudre les problèmes techniques qu'apporte l'utilisation d'un objet quelconque. Son élaboration débuta en 1946 lorsque l'ingénieur et scientifique russe Genrich Altshuller découvrit que l'évolution des systèmes techniques est régie par des lois objectives. Ces lois peuvent être utilisées pour remplacer l'aspect aléatoire de la recherche et développement d'un système en un travail rigoureux et méthodique permettant d'innover. 

En suivant cette méthode, nous avons donc essayé de proposer des solutions technologiques aux problèmes techniques liés à l'utilisation de l'infuseur à thé comme nous le connaissons aujourd'hui. Nous allons vous présenter dans ce rapport le cheminement de nos idées, de la phase d'étude des problèmes à la phase de propositions d'innovation. 

 

 

 

Etat de l'art

Avant de commencer l'analyse de notre système et la recherche d'innovations concernant celui-ci, nous avons jugé intéressant de répertorier tous les types d’infuseur déjà existants. Nous pouvons ainsi mettre en avant les types d'innovations déjà présentes sur le marché. On constate que le design et la forme des infuseurs sont très variés. Aujourd'hui, nous pouvons distinguer six infuseurs différents :

 

  • La boule à thé maillée ouverte :

 

  • La boule à thé perforée :

 

  • La pince à thé maillée :

 

 

  • La pince à the perforée :

 

 

  • Les cuillères à thé (ouverture sur le côté et ouverture par l'avant) :

 

 

  • Le pichet à thé :


 

 

 

ANALYSE

 

 

 

Graphique d'intégralité des parties

Dans un premier temps, nous allons définir les différents éléments qui constituent un infuseur ainsi que les fonctions remplies par celui-ci. En les associant nous exprimons le schéma d'interaction utilisateur/objet et nous sommes capables d'identifier les différents éléments sur lesquels nous souhaitons travailler.

 

 

L’analyse multi-écrans

                La première étape de notre démarche fut l’analyse multi-écrans. Dans la méthode TRIZ, son objectif principal est de représenter le système auquel on s’intéresse dans le contexte de son développement, et d’ébaucher ses directions d’évolution. Cette étape permet d’analyser le système, ses sous-systèmes (ses composants) et ses sur-systèmes (son environnement), avant et après le moment actuel. Voici notre analyse multi-écrans concernant notre infuseur à thé :

 

 

 

Maturité du Système

Les courbes en forme de S représentent les cycles de vie du système présent et de la génération future du système. Les trois étapes majeures du cycles de vie d'un système sont :

- Le début de vie (le système est jeune et peut être facilement amélioré)

- Le milieu de vie (le système est en cours d'optimisation et de simplification)

- La fin de vie (le système est mature, quelques évolutions sont encore réalisées)

 

Dans notre cas, nous considérons que l'infuseur à thé est en milieu de vie et qu'il est en cours d'optimisation.

Le système futur peut être une évolution du système présent s'il est encore possible et raisonnable de l'améliorer. Dans le cas contraire, le système futur représente la génération suivante du système, il démarrera alors un nouveau cycle de vie.

Dans notre cas, le système futur est une évolution du système présent, car nous considérons qu'il est encore possible d'améliorer l'infuseur à thé.

 

 

 

 

Lois d'Evolutions

Les lois d'évolution, au nombre de neuf, représentent le potentiel d'évolution d'un système technique donné. Ainsi, sur l'écran ci-dessous, deux surfaces sont clairement définies :

  • La surface bleue représente l'évolution du système à l'instant où nous l'étudions. Nous appelons cela la maturité actuelle.
  • La surface à l'extérieur du polygone bleu représente quant à elle le potentiel d'évolution du produit avant que celui-ci ne soit considéré comme parfait.

De plus, chaque branche de l'étoile représente une loi d'évolution. Nous allons reprendre chacune d'elle ci-dessous :

1. Intégralité des parties : L'ensemble des constituants essentiels de l'infuseur, c'est à dire le manche et la boule d'infusion sont présents et assurent correctement leur rôle. Ils sont les uniques constituants qui réalisent la Fonction Principale Utile (FPU) c'est à dire infuser un thé dans une tasse d'eau.

2. Conductibilité énergétique : Les constituants de la boule de l'infuseur bloquent la transmission énergétique. L'eau infusée ne passe qu'à travers les petits trous de la boule, le reste de celle-ci bloque son passage. Les trous représentant une surface inférieure à la surface pleine, l'eau est plus bloquée qu'elle ne passe. C'est pour cela que cette loi d'évolution a un potentiel d'évolution assez  élevé. Dans cette optique d'évolution, nous proposons la création d'une gélule soluble concentrée en thé à mettre directement dans l'eau chaude. De cette façon, il n'y aura aucune perte d'énergie. Aucun constituant ne bloquant son passage. De la même manière, nous avons également pensé à créer un infuseur électronique avec minuteur qui préviendrait l'utilisateur lorsque l'infusion serait optimale. Ainsi, l'utilisateur consommerait uniquement l'énergie utile à l'infusion au lieu de faire bouillir l'eau puis infuser puis attendre que l'eau soit à une température correcte pour la boire.

3. Harmonisation : Afin de maximiser la Fonction Principale Utile, nous optons pour l'augmentation de la taille des trous de la boule. De plus, la création d'un manche qui s'adapte parfaitement à la morphologie de la main humaine faciliterait la préhension et la manipulation de l'infuseur.

4. Idéalité : L'idéalité absolue est obtenue lorsque l'objet assume sa FPU sans aucune dépense d'énergie. Dans notre cas, cela arrivera lorsque nous utiliserons une gélule qui se dissoudra entièrement dans l'eau. 

5. Développement Inégal : Le développement inégal concerne l'état de maturité des constituants. Dans le cas de l'infuseur : les différents constituants ont évolués au même rythme. L'état de maturité est dont optimal.

6. Transition au Supersystème : Cette loi définit le cas spécifique où une innovation du système conduirait à sa fin de vie et favoriserait l'apparition d'un nouveau système. Concernant l'infuseur, nous avons pu définir trois possibles causes de la disparition de l'infuseur :

- L'apparition de gélule soluble, vue précédemment, favoriserait la disparition de l'infuseur au profit de la vente de gélule.

- La création d'une cuillère qui aurait un infuseur à son extémité. L'utilisateur aurait alors deux objets en un pour consommer son thé et délaisserait probablement l'infuseur et la cuillère dans ce cas là.

- La création d'une fiole de thé concentrée dont quelques gouttes suffiraient à infuser une solution d'eau de plusieurs centilitres. De la même façon que la gélule, cette création favoriserait la disparition de l'infuseur.

7. Transition vers le microniveau : L’évolution de l’efficience de la FPU passe par une évolution de l’organe de travail d’un état vers un autre, plus concassé, en suivant cette logique : Solide-Granulés- Liquide-Champ-Plasma. Pour l'infuseur, nous proposons, comme vu précédemment, la création d'une gélule soluble qui suivrait la logique vu précédemment Solide-Granulés. Nous avons également réfléchi à la création d'une fiole contenant une solution concentrée en thé et qui suivrait la logique suivante : Solide-Liquide.

8. Dynamisation et Controlabilité : L’évolution de la structure du ST passe par l’introduction, en son sein, d’un dynamisme lui apportant plus de flexibilité et autorisant un meilleur contrôle des effets de la FPU. La logique de dynamisation peut se concevoir comme suit : Monobloc, 1 pivot, Plusieurs pivots, Flexible (souple). Concernant l'infuseur, nous proposons un manche pliable répondant à la logique exprimée ci dessus : monobloc, pivot, plusieurs pivots. Ce manche permettra un gain de place conséquent en phase de rangement. De plus, il pourrait être intéressant de réflechir à la possible mise en place d'une boule rétractable. Lorsque l'infuseur est en phase de rangement, la boule occuperait ainsi un volume minimal et ce volume serait augmenté en phase d'utilisation.

9. Accroissement substances-champ : Cette loi d'évolution concerne la création de nouveau sous-système afin d'améliorer la FPU. Nous avons donc quatres propositions d'évolution :

- Un infuseur muni d'une résistance pour chauffer l'eau dans la tasse. Cela remplace la fonction de la bouilloire.

- Un infuseur qui contient une cartouche contenant du sucre.

- Un infuseur capable de proposer un large choix de thé.

- Un infuseur électronique capable de prévenir l'utilisateur lorsque l'infusion est optimale.

 

 

 

Paramètres et poly-contradictions

Dans cette partie, nous cherchons à résoudre les contradictions de développement. Pour cela, on divise les paramètres en deux catégories :

- Les paramètres d'action (PA) : paramètres vis-à-vis desquels le concepteur a un pouvoir de modification d'état (par exemple, dans notre cas, la taille du manche).

- Les paramètres d'évaluation (PE) : paramètres dont la nature réside dans la capacité à évaluer l'aspect positif et négatif résultant d'un choix du concepteur (par exemple, dans notre cas, l'encombrement).

 

On peut également évaluer l'importance d'un PA ou d'un PE grâce aux curseurs. Ceci permet de les classer en fonction de la description de notre produit. Dans notre exemple, nous voulons concevoir un infuseur à thé familial. Ainsi, le PE « brûlures » sera plus important que le PE « encombrement » par exemple.

 


 

 

RESOLUTION

 

Contradictions proposées

Les poly-contradictions établies dans l'étape précédente ont été décomposées en contradictions simples et ont été classées en fonction de plusieurs critères :

 

- Le poids (en abscisse) : c'est le poids de la contradiction en tenant compte du poids des paramètres (établis dans l'étape précédente) et du lien avec les lois d'évolution.

- L'universalité (en ordonnée) : c'est le nombre de contradictions dans lesquelles les paramètres d’évaluation de la contradiction interviennent.

- Le rayonnement (le diamètres des bulles) : c'est le nombre de contradictions dans lesquelles le paramètre d'action intervient.

 

Les contradictions représentées par une même couleur proviennent de la même poly-contradiction et ont par conséquent en commun le paramètre d'action.

 

Les contradictions les plus influentes se situent en haut à droite du diagramme bulle.

 

 
 

Matrice

Cette étape de la méthode TRIZ nous a avant tout aidé à trouver des concepts de solution. En effet, pour les quelques contradictions mises en avant, elle établit un classement des meilleurs principes inventifs permettant de résoudre cette contradiction. Grâce à ces principes inventifs, on arrive facilement à faire ressortir un ou plusieurs concepts de solution résolvant la contradiction de départ.

 

Pour notre infuseur, les contradictions les plus influentes pour lesquelles une matrice a été créée sont :

  1. L'encombrement - Les risques de brûlures

  2. L'encombrement – La vitesse d'infusion

  3. La filtrage des particules – La vitesse d'infusion

  4. Le coût – La multifonctionnalité

 

 

 

 

Concept de Solution

Dans cette étape, les concepts de solutions sont présentés sous forme de fiches récapitulatives.

Nous avons mis en avant 5 concepts de solution correspondant à cinq fiches :

 

1. Le manche pliable :

 

 

 

 

2. Le changement de couleur :

 

 

 

 

3. La gélule:

 

 

 

 

4. L'infuseur vibrant :

 

 

 

 

5. L'infuseur multifonctionnel :

 

 

 

 

SOLUTION

 

 

Choix du concept de solution 

 

Grâce à cette étape nous pouvons faire ressortir la meilleure solution.  

Tout d'abord, nous notons l'incidence qu'aura chaque concept de solution sur chaque PE défini précédemment.Cette note est comprise entre -3 et 3. La note -3 correspond à un fort impact négatif de la solution sur le paramètre considéré, tandis que la note +3 correspond à un fort impact positif de la solution sur le paramètre considéré. On peut ainsi mesurer l'impact de chacune des solutions que nous avons imaginé sur les paramètres.

Ensuite, le logiciel nous indique, pour chaque solution, les contradictions qu'elle fait tomber.

Il est intéressant d'avoir une pluralité de notation afin que la moyenne des notations soit la plus proche de la réalité possible. Nous avons donc rempli chacun un formulaire de notation.

   

 

 
 
 

Solution Finale

Lors de l’étape « choix du concept de solution », nous avons pu constater que la gélule était la solution optimale, car elle faisait tomber la majorité des contradictions.
Cependant, lors de l’étape « maturité du système », nous avons considéré que notre infuseur futur serait une amélioration de l’infuseur d’aujourd’hui, et non qu’il devait commencer une nouvelle vie, comme ce serait le cas avec la gélule.
De plus, à notre niveau, nous pensons que la gélule n’est pas aujourd’hui la solution la plus réaliste, car elle paraît difficile à concevoir.

C’est pourquoi nous avons préféré présenter comme solution finale, un infuseur doté de deux des fonctionnalités présentées dans les « fiches idées  ».
Etant donné que notre infuseur est tourné vers une utilisation familiale, nous avons jugé pertinent d’allier le changement de couleur du manche (pour éviter les risques de brûlures des enfants), avec la boule vibrante (afin que l’infusion s’effectue rapidement).
Nous avons préféré ne pas rajouter, en plus, la multifonctionnalité de l’infuseur, car le prix de l’infuseur deviendrait ainsi trop élevé, et ne serait donc plus tourné vers la famille.
 
 
 
 
 

Conclusion Générale

Grâce à ce module électif "Initiation à l'ingénierie de l'innovation" et au logiciel STEPS associé à la méthode TRIZ, nous avons appris à mener un projet de manière ciblée et rigoureuse. Nous nous sommes rendu compte que le processus d'innovation ne se faisait pas aléatoirement mais était dirigé par de nombreuses méthodes. 
 
 
 

Webographie

- Infuseur à thé : http://fr.wikipedia.org/wiki/Infuseur_%C3%A0_th%C3%A9

- Matériau thermochrome : http://www.univ-fcomte.fr/index.php?id=numero_166_13_1&art=1804

- Vibrations : http://fr.wikipedia.org/wiki/Vibration

 

Fichier STEPS

Pour télécharger le fichier, cliquer ici.

 

 

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