Balais

Projet d'innovation

La méthode TRIZ

Sujet: Le Balai



Définition : Le balai est un faisceau de brindilles, brosse, fixé à un long manche et utilisé pour nettoyer le sol.    

source: http://www.larousse.fr


Nous avons choisi le balai, c'est un objet incontournable de la vie quotidienne, qui certes est très utile mais dont l'utilisation n'est pas très pratique et nécessite beaucoup d’effort à l’utilisation. Il est également très encombrant lors du rangement. Nous pensons que les possibilités d’améliorations sont nombreuses.



1. Analyse du système


           1.1. Intégralité des parties


Travailler sur l'intégralité des parties nous permet de définir les éléments constitutifs et la fonction principale que doit exercer le balai:


Le balai agit sur le sol pour le nettoyer. Il est constitué d'une poignée, d'un manche et d'une brosse.

L'energie mécanique (produit par les muscles du bras) est transmise à la brosse puis le sol par l'intermediaire des éléments du balai. C'est le cerveau de l'utilisateur qui dirige le mouvement.



Capture d'ecran: Integration des parties


         1.2. Analyse multi-écrans


Nous procedons ensuite à une analyse multi-ecran.

Pour cela, nous fixons notre sujet avec une image du balai le plus vendu sur le marché, de nos jours. Nous avons également choisi une image d'un vieux balai, dit de bruyère.

   

                       Ancien Balai                                                                Balai d'aujourd'hui


Ainsi, en comparant avec le vieux balai, on en tire des idées d'amélioration pour le futur.

Cette analyse nous permet donc de donner une vision d'ensemble de l'objet et de degager des pistes d'innovation.


Hypothèses pour le super système (Utilisateur, sol, obstacles, saletés, poussière):    

- Sol auto nettoyant

Nous souhaitons inventer un nouveau balai, cette hypothèse n'est donc pas intéressante pour nous.


Hypothèses pour le système (Balai):

- Un balai qui ne coute presque rien

- Un balai qui ne pèse presque rien

- Un balai qui est maniable facilement

- Un balai qui accède à tous les recoins

- Un balai dont l'encombrement est minimal

- Un balai qui ne nécessite pas un autre outil pour ramasser les saletés


Hypothèses pour le sous système (cerveau, brosse synthétique, manche, poignée) :

-Une brosse qui ne doit pas etre nettoyée après utilisation

-Une brosse plus resistante

-Une brosse qui retient beaucoup de saletées


Capture d'ecran: Analyse multi ecran

        

1.3.Maturité du système


L'étude de la maturité du système, nous permet de voir dans quelle phase de vie se situe l'objet.

Nous avons vu qu'il n'y a pas énormément de brevet concernant le balai.

De plus les bénéfices réalisables sur la fabrication d'un balai sont importants.

Par exemple sur la période de rentrée, tous les nouveaux étudiants ont besoin d'acheter un balai dans leur nouveau studio.

Malgré le fait qu’il existe des aspirateurs de plus en plus performant, on continue à avoir besoin du balai, notamment grâce à son prix. Le balai, n'est donc pas en fin de vie, il n'est pour le moment pas prêt à être absorbé par un système extérieur et il existe encore des perspectives d'innovation.


Capture d'ecran: maturité du système

     

    1.4. Lois d'évolutions


La création de la loi d'évolution nous permet de voir dans quelle phase de vie se situe le balai.

Pour chaque loi de la méthode TRIZ, on établit une échelle d’avancement de son évolution. Ces lois sont regroupées sur un même diagramme. Plus on pense que l'objet est aboutit concernant une loi, plus on place le point correspondant loin du centre.


Sur notre diagramme, on a considéré que la loi 4 n'était pas encore assez explorées. On pense que le balai engendre beaucoup trop de nuisances par rapport aux bénéfices qu’il procure.

La loi 7 (transition vers le micro-niveau) et la loi 8 (Dynamisation et controlabilité) sont trop peu utilisées.

En revanche, nous pensons que les lois dites "statiques" (1, 2 et 3) sont assez aboutis et nous n'allons pas y passer plus de temps.


Nous avons pu dégager de nouvelles hypothèses:

Loi 3: La brosse doit être reconcue de manière à ce que la zone de contact avec le sol soit idéalement structurée pour réaliser la fonction nettoyage sol.

Loi 5: La brosse doit être reconcue de manière à ce que son état de maturité rejoigne les autres parties du balai

Loi 6: L'environnement assure la fonction nettoyage sol sans balai.

(Cette hypothèse ne correspond pas au but de l'étude d'imaginer un nouveau balai.)

Loi 7: La brosse pourrait passer de l'état courant à l'état de plasma / gaz / liquide

Loi 8: Le Balai pourait être articulé ou flexible

Loi 9: Le balai pourait renforcer ses capacités fonctionnelles en ajoutant à la fonction Nettoyage Sol la fonction stockage de la poussière.


Capture d'ecran: Lois d'évolution

      

1.5 Paramètres et Poly-Contradictions


Dans cette partie nous avons classé nos paramètres créés ultérieurement. Certains étaient des paramètres d'actions, des paramètres sur lesquels ont peut agir. Les autres paramètres résultaient de ces paramètres d'action.


Les paramètres d'actions sont:

- La rigidité du manche

- La largeur de la brosse

- Le nombre de brins de la brosse

- La résistance de la brosse


Nous avons également créé deux sénarios: le balai professionnel et le balai low cost.

Nous retiendrons pour la suite le scénario du balai professionnel car les perspectives d’innovations nous semblaient plus intéressantes.  Les paramètres qui nous semblent important sont: sa rigidité, la largeur de la brosse, l'accès au recoins, la capacité de balayage, la taille des saletés, le nettoyage de la brosse, sa masse, son ergonomie d'usage, l'effort de balayage et le contact avec le sol.


Capture d'ecran: Paramètres et poly-contradictions


2. Résolution du système


      2.1 Contradictions proposées


Dans cette partie, le programme STEPS nous donne les contradiction qui ont lieu dans notre idée du balai professionnel. Par exemple, le balai professionnel doit avoir une brosse assez large pour prendre le plus de poussières et doit être fin pour pouvoir se faufiler partout.

Le programme STEPS nous montre sous forme de bulles ces contradictions. Deux bulles qui se chevauchent représentent une contradiction. Plus ces bulles chevauchantes se trouvent en haut à droite du shéma, plus ces contradictions sont importantes. C'est donc les contradictions en haut à droite qu'on va commencer à résoudre. Celle ci correspond à notre dernier exemple concernant la largeur de la brosse.

Après avoir cliqué sur la contradiction, le logiciel nous a demandé quels paramètres étaient les plus importants. Celui ci nous a mené à la prochaine partie, la matrice.


        2.2 Matrice


Capture d'ecran: Matrice


Dans cette partie, nous pouvions voir les 40 principes inventifs et un pourcentages. Ce graphique met en lumière le principe inventif que les autres inventeurs ont choisit quand il se sont retrouvé devant le même type de contradiction. Le pourcentage sur les barres correspond au pourcentages d'inventeurs qui ont choisit le principe inventif associé.

On a pu affiner nos recherches en associant les différents points de la contradiction à des mots clef,  par exemple on a associé la capacité de balayage à la quantité de substance et la productivité. On a ainsi obtenu entre 3 et 8 principes inventifs.

On a  ensuite essayé de trouver une solution à chaque principe inventif qui nous était conseillé de regarder. On a ainsi pensé à différentes formes de balai dont le balai rotatif le balai à jet d'air, le balai gonflable etc.



        2.3 Concept de solution


Une fois des idées de solution trouvées à l’aide de la matrice, nous avons réfléchis sur l'aspect technique de nos solutions. On a créé une fiche concept pour chaque idée. Une fiche concept comprend un schéma qui donne l'aspect visuel de notre solution, une description de son fonctionnement et ses avantages/inconvénients.

On a remarqué que plusieurs solution sortaient du lot car elle procuraient beaucoup d’avantages.

Capture d'ecran: Concepts de solution


Voici les idées que nous avons schématisées trouvées à l’aide de la méthodes TRIZ. On peut les combiner pour en trouver des nouvelles.




3. Solution


Après avoir trouvé 8 concepts de solutions pour quelques contradictions, nous cherchons à identifier la meilleur solution.

Pour cela nous notons, pour chaque solution, son impact sur les paramètres. Les notes vont de -3 à 3. La note -3 correspond à un impact negatif sur le paramètre concidéré, tandis que la note 3 à un fort impact positif.

Le logiciel nous indique ensuite pour chaque solution les contradictions qu'il fait tomber.

Pour réduire le nombre de possibilités, nous avons choisi un poids minimum de 2. Ce choix nous permet de visualiser les paramètres sur lesquels chaque solution influent le plus.


Finalement, nous avons choisi de combiner plusieurs solutions et notamment les solutions avec la brosse remplacée par des jets d’airs et celle avec le “Balai gonflable” qui  fait tomber le plus de contradictions.


Capture d'ecran: Solution



Solution finale


Le résultat de l’étude prend la forme d'un balai dont le manche est gonflable et la broche est remplacée par des jets d'airs .


Description



> Le manche gonflable est en PVC. C'est un matériaux assez solide. En utilisation, le manche est gonflé avec une pression suffisante pour qu'il soit plutôt rigide et donc ne se torde pas pendant l'utilisation. Si l'on cogne dans des meubles avec ce manche, on ne risque pas non plus de les abîmer. Au repos, le manche est dégonflé. Il peut donc s'enrouler autour de la poignée (souffleur). Un bouton pression est prévu pour fixer le tous. Il y a donc un gain de place lors du rangement.


> La brosse est remplacée par un filet d'air en forme de demi cône. Les poussières sont piégées dans celui-ci. Cela permet d'éliminer les poils de la brosse et donc leur besoin en nettoyage. La largeur de la brosse disparaît également, ce qui facilite l’accès aux recoins.


> Le jet d'air est produit par un système électrique composée d'un petit moteur et d'une hélice. Celui ci est rechargeable, il n'y a donc pas de fil gênant et cela ne nécessite pas d'effort de la part de l'utilisateur (contrairement à une pompe à main).


> Le manche et la poignée peuvent être vendus séparément. Les utilisateurs peuvent donc choisir la taille du manche en fonction de leur morphologie, et le remplacer en cas de problème, sans racheter le souffleur.




Conclusion


Notre solution finale répond donc aux problèmes qu’on s’était fixés en début de projet qui étaient l’encombrement, le poids, l'accès au recoins et le nettoyage de la brosse.

Nous pensons que ce balai pourrait être acheté par les consommateurs si le prix d’achat n’est pas trop important. En effet il procure beaucoup d’avantages par rapport au balai classique et ne changera pas les habitudes des consommateurs.

Ce projet en module innovation nous a été très intéressant. Nous avons pu nous mettre dans la peau d’un ingénieur en Recherche et Développement et découvrir la méthode TRIZ à travers un projet de conceptions sur le balai.

Au début du module, nous ne pensions pas qu’on aurait pu trouver autant d’idées innovantes pour le balai. Cela a été possible grâce à la méthode TRIZ qui repose sur une large base de donnée.


En parallèle de ce projet en groupe, nous avons complété tous individuellement complété cette base de donnée. Il s’agissait de trouver pour chaque principe inventif développé par TRIZ, des exemples d’innovations.

 

Lien vers le fichier STEPS:

https://www.dropbox.com/s/drs9ro3cz6hjrz3/Projet%20Balai%282%29.idm?dl=0

 

 

 

 

 

 

 

 

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