ENROULEUR DE FIL

 

 

1) INTRODUCTION

"Innover, ce n'est pas avoir une nouvelle idée mais arrêter d'avoir une vieille idée", Edwin Herbert Land.

En effet, il n'y a pas forcément de valeur inventive dans un objet innovant. Une invention peut devenir une innovation si elle rencontre du succès. Mais une innovation n'est pas forcément une invention si l'idée de départ n'a pas été brevetée! Tous ces mots sont donc à employer avec attention. 

C'est dans le cadre du module électif d'initiation à l'innovation que nous devons choisir un objet et étudier ses possibilités d'améliorations. Pour cela, nous nous servirons du logiciel STEPS et donc de la méthode TRIZ, une méthode d'aide à l'invention (TRIZ=Théorie de la Résolution des Problèmes Inventifs).  Cette méthode est très utile lorsque les ingénieurs ne connaissent aucune solution technique pouvant répondre au problème posé. 

Afin de trouver des solutions innovantes, il faut souvent mélanger plusieurs domaines de spécialités. Notre binôme respecte cette condition puisqu'il est composé d'une étudiante en génie électrique et l'autre en topographie. 

Notre but ici sera d'éventuellement trouver une solution inventive sans faire de compromis au sein du cahier des charges.

 

L'enrouleur de fil est un objet relativement récent. Cet objet fait alors partie des gadgets contemporains. Ce besoin a été créé par l'homme car il est embêtant de devoir démêler un fil à chaque utilisation. La bobine permet alors d'enrouler correctement le fil et de pouvoir le dérouler et l'utiliser rapidement. 

Une multitude d'enrouleurs de câble audio existe déjà. On trouve beaucoup de formes et de solutions techniques. On peut citer par exemple Bobino qui est un serre-câble très peu onéreux (environ 3€), l'enrouleur en forme de squelette de poisson, l'enrouleur tortue qui est flexible et permet plusieurs positions d'utilisation, le simple velcro (scratch), et bien d'autres. Les concepteurs fusent toujours de nouvelles idées. Il parait alors dur de battre ces produits déjà bien présents sur le marché. L'utilisation de la méthode TRIZ est alors bien justifiée: nous souhaitons améliorer un produit sans faire de compromis, mais nous n'avons pour l'instant aucune solution.

 

Bonus: Le mystère des écouteurs emmêlés enfin résolu par Robert Matthews, physicien anglais 
http://www.lesechos.fr/09/07/2014/lesechos.fr/0203629914650_le-mystere-des-ecouteurs-emmeles-resolu-par-----un-physicien-anglais.htm

 

 

2) ANALYSE DU SYSTEME

Cette étape permet de poser le problème. Elle contient l'analyse multi-écrans, la maturité du système, les lois d'évolution et les paramètres & poly-contradictions.

 

A. MULTI ECRANS

Tout d'abord, nous avons cherché le premier concept d'enrouleur de fil. Il s'agit de la bobine de couture, que nous avons représentée sur l'image de gauche. Nous l'avons ensuite comparée à l'enrouleur de fil le plus utilisé de nos jours (représenté sur l'image centrale). Cela nous a permis de lister les paramètres qui se sont améliorés lors du passage de l'ancien modèle au nouveau, ainsi que ceux qui se sont dégradés.

Afin de définir la bobine idéale du futur, nous avons émis des hypothèses d'évolution. Ces hypothèses tendent vers l'idéalité et donc ne sont certainement pas réalisables.

 

 

 

 

B. MATURITE DU SYSTEME

Les deux courbes en S représentent les cycles de vie du système existant et du système innovant. Nous avons positionné la bobine en milieu de vie car nous pensons qu'il y a encore quelques améliorations possibles.

 

 

 

C. Lois d'évolutions

Les lois d'évolution caractérisent les règles qui conditionnent l'évolution des systèmes. Il y en a 9, visibles sur le schéma ci-dessous: l'intégralité, l'efficience, l'harmonisation, l'idéalité, l'irrégularité, le supersystème, le microniveau, la dynamisation et les substances-champs. L'aire en bleu correspond à la maturité actuelle de la bobine. L'aire restante représente son potentiel d'évolution.

 

Prenons par exemple la loi 5 : Développement inégal (irrégularité). Dans notre étude, l'état de maturité est le même pour tous les constituants. Nous avons donc placé le curseur au maximum, ce qui veut dire qu'il n'y a pas de potentiel d'évolution dans cette direction. Cependant, pour la loi 7 : Transition vers le micro-niveau, le curseur se trouve près du centre. La bobine a donc un grand potentiel d'évolution en suivant cette logique : Solide-Granulés-Liquide-Champ-Plasma.

De plus, pour chaque loi, nous avons formulé des hypothèses d'évolution. Celles-ci servent à lier une contradiction à une loi d'évolution. Le logiciel STEPS permet aussi de générer des auto-hypothèses en fonction des lois d'évolution.

 

 

 

D. Paramètres et poly-contradictions

Tout d'abord, les paramètres utilisés dans cette étape sont ceux qui ont été définis dans l'analyse multi-écrans. Nous avons donc supprimé ou ajouté des paramètres afin de qualifier la bobine. Ces paramètres sont ensuite divisés en deux catégories:les paramètres d'action (PA) et les paramètres d'évaluation (PE). Les PA sont des paramètres sur lesquels nous pouvons agir afin d'en modifier l'état. Par exemple, « épaisseur des éléments constitutifs » peut être grande ou petite. A chaque état de PA, nous avons associé un ou plusieurs PE. Ces PE permettent d'évaluer l'influence positive ou négative de l'état du PA. Dans le cas d'un matériau souple, la bobie est moins fragile mais sa tenue mécanique est plus petite qu'avec un matériau dur.

 

Nous pouvons définir plusieurs scénarios afin d'adapter le poids de chaque paramètre. Nous nous plaçons dans le scénario "Utilisateur régulier d'écouteurs". Il a alors fallu donner un poids plus conséquent aux paramètres les plus importants. Ces derniers ajustements vont affecter la résolution des contradictions proposées dans la prochaine étape.

 

 

 

3) RESOLUTION

 

A. Contradictions proposées

Lorsqu'on va dans l'onglet « Résolution » de STEPS, on peut voir un graphique représentant les contradictions énoncées plus tôt. Elles sont classées selon leur poids (axe des abscisses) et leur universalité (axe des ordonées), l'universalité étant le nombre de contradictions dans lesquelles les paramètres d'évaluation de la contradiction interviennent. Le diamètre des contradictions symbolise le nombre de contradictions dans lesquelles le PA intervient.

Nous n'avons pas beaucoup de contradictions au vu de la simplicité de notre objet. En balayant le graphique en partant du coin supérieur droit, nous avons choisi de traiter les 4 premières contradictions rencontrées. La première est la souplesse du matériau qui doit être à la fois souple pour satisfaire la fragilité et dure pour satisfaire la tenue mécanique. C'est en cliquant sur ces différentes contradictions qu'on peut les résoudre dans la matrice.

 

 

 

B. Matrice

Dans le but de résoudre les contradictions, nous devons dans un premier temps sélectionner les paramètres les plus proches des PE mis en jeu dans la contradiction. Cela permet d'afficher, parmi les 40 principes, ceux qui sont les plus adaptés dans chaque cas.

Prenons l'exemple de la contradiction 2.1 L'épaisseur des éléments constitutifs de la bobine doit être à la fois petite pour satisfaire le coût et grande pour satisfaire la fragilité. C'est le principe 15 qui répond au mieux à ce problème (36%) : il s'agit du degré de dynamisme. Nous pouvons alors réfléchir à un concept se basant sur ce principe afin de résoudre la contradiction. Lorsqu'une idée semble être bonne, nous faisons un croquis et nous créons une fiche « Concept de solution ».

Après avoir étudié la résolution matricielle de chaque contradiction, nous avons utilisé 3 principes afin de trouver nos solutions. Il s'agit du principe 15 : le degré de dynamisme, du principe 26 : la copie, et du principe 30 : la membrane flexible. 

 

 

 

 

C. Fiche « Concept de Solution »

Ce type de fiche nous permet d'avoir une trace de chaque idée que nous avons eu. Elle décrit le fonctionnement de la solution et l'explicite par un croquis. De plus, elle est liée à la contradiction qu'elle résout. Après avoir créé toutes les fiches, il faut faire un choix. Ce choix est effectué par le logiciel à l'aide d'un grille d'évaluation dans l'onglet « Solution ».

Nous avons créé 5 fiches:

 

La bobine sphérique avec membrane : c'est une boule autour de laquelle on enroule le fil comme on le souhaite. Lorsque tout le fil est enroulé, il faut recouvrir la bobine avec la membrane flexible. Le fil est donc protégé.

 

 Les bobines clipsables entre elles : la bobine est un anneau qu'on peut attacher avec une autre bobine en anneau. On peut alors former une plus grande bobine, ou tout simplement les ranger.

 

 La bobine en croix : deux éléments identiques constituent cette bobine. Ce sont deux plaquettes, l'une avec un trou en son centre, l'autre avec un clip. De cette façon, l'une s'emboite dans l'autre. On enroule le fil en forme de croix.

 

 La bobine aimantée : d'abord, on enroule le fil sur la bobine en forme d'anneau "plat". Les deux bords de l'anneau sont aimantés. On joint en suite les deux bords de façon à "fermer" l'anneau. Le fil se trouve alors protégé dans l'anneau maintenant en forme "circulaire".

 

 La bobine extensible : le corps de la bobine est un cylindre plein. A chaque extrémité de ce cylindre, deux membranes plastiques permettent une bonne prise en main de la bobine. Lorsqu'on tire sur ces extrémités, la bobine s'agrandit grâce à un système coulissant.

 

 

4) CONCLUSION : Solution finale

 

Dans l'éditeur de grille d'évaluation, nous nous sommes interrogées sur l'influence de la mise en œuvre de chaque solution sur les paramètres d'évolution. Nous avons donc déplacé le curseur entre -3 et 3, sachant que la valeur -1par exemple veut dire que la solution influencera peu sur les paramètres d'évolution, mais en mal. Le logiciel nous propose la meilleure solution selon toutes les données entrées au préalable : les bobines attachables entre elles. Cependant, nous avions une préférence pour la solution d'une bobine sphérique avec membrane. Cela montre donc que le choix de solution que nous aurions fait n'est pas forcément le bon choix par rapport au cahier des charges.

Nous avons réfléchi à un design plus attrayant ainsi qu'à la solution technique précise que nous utiliserons pour ces bobines attachables. Nous nous sommes inspirées de la forme du squelette de la colonne vertebrale. Grâce à cette forme atypique, le fil peut s'enrouler dans le creux et les bobines peuvent s'emboîter parfaitement (dû à la symétrie des bobines). Chaque bobine possède un petit cylindre extrudé d'un côté et d'un cylindre perçé de l'autre. De ce fait les bobines emboîtées tiennent ensemble pour former une plus grande bobine. 

 

Vue de face

 

Vue de dessus

 

 

Conclusion sur la méthode TRIZ: 

Chaque étape doit être réalisée avec soin afin d'aboutir au meilleur résultat possible. Ces nombreuses étapes permettent de ne rien oublier, contrairement au brain storming qui est moins encadré. De plus, la méthode TRIZ nous a orientées en générant des auto-hypothèses tout au long de notre étude. 

Nous pensons que ce module d'innovation a tout à fait sa place dans notre cursus d'ingénieur, et qu'il devrait même être obligatoire. En effet, l'innovation est le fil conducteur qui nous permet d'améliorer le quotidien et d'effectuer de nouvelles prouesses techniques.

 

 

 

Fichier TRIZ : https://drive.google.com/file/d/0BxKGO1Dh31NaNEIxLTRuRjA5TzA/view?pli=1 (PROBLEME: Le fichier s'ouvre avec des erreurs, il est donc impossible de voir la dernière étape correctement. En effet nous avions traité la partie "solution finale" et c'est en ouvrant le fichier quelques jours après que nous avons remarqué ce défaut. Cependant il est impossible de modifier quoique ce soit dans l'onglet, nous n'avons donc pas pu refaire cette étape sur le logiciel. Malgré tout, la solution donnée par le logiciel est bien "les bobines attachables entre elles".)

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  • over a year ago

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