Thermostat

I Introduction
 

Le thermostat est un élément du quotidien de nombreuses personnes. Il en existe différents types. Certains utilisateurs préfèreront une utilisation simple et efficace du thermostat alors que d'autres priviligéreront le design et les accessoires connectés que l'on peut ajouter. Quoiqu'il en soit, sa fonction principale reste la conservation des propriétés thermiques du liquide durant un temps maximal.

Dans le cadre de notre étude, nous nous sommes intéréssés à l'histoire du thermos, afin d'orienter notre recherche vers des voies d'évolutions qui n'ont pas déjà été exploitées au cours de ses récentes innovations.

Résultat d’images pour vase de dewar

 

A l'origine, les tous premiers recipients conçus étaient déjà performants. Cette idée d'utiliser une reproduction du "vide" en guise d'isolant thermique est toujours d'actualité puisqu'on la retrouve sur tous les thermos à l'heure actuelle. Le vase de Dewar, dont une reproduction est proposée ci-dessus, permettait alors de conserver un liquide bien plus longtemps qu'un récipient classique. Il tient son nom du physicien James Dewar, qui fut recompensé pour ces travaux sur la thermodynamique.

Plus tard, lorsque la marque "Thermos" fut apparu, elle connu un grand succès. Le nom du thermostat devint alors "thermos" par abus de langage. En 1960, lorsque la marque tomba dans le domaine public américain, les nouvelles marques fabriquant des thermostats se sont alors multipliées, et de plus en plus de nouveaux concepts apparurent. Son évolution prit une essort considérable avec l'arrivée des objets connectés.

 

Résultat d’images pour vessyl

 

Le thermostat Vessyl, présenté ci-dessus, est l'exemple du thermostat répondant exactement à tous les besoins qu'apportent les objets connectés. Il permet, grâce à la connexion d'une applicaiton de smartphone, d'avoir accès à tout un pannel de donnée concernant le liquide contenu dans celui-ci. Température et nature du contenu, ne sont pas les seules informations que nous donnent Vessyl; le taux de caféine, les apports nutritifs, les valeurs calorifiques et la capacité d'hydratation de la boisson sont aussi accessibles par le biais de l'application. Néanmoins, le prix de ce thermostat reste encore cher, puisqu'il avoisine les 200 dollars $, contre une moyenne de 30$ pour un thermostat classique.

Nous sommes donc partit du constat que le thermostat Vessyl constituait en lui-même une innovation, de par les nombreux accessoires qu'il propose. Au regard de l'existant, et des évolutions apportées au Vessyl, nous avons décidé de consacrer notre étude sur la banalisation des performances thermiques, mais aussi sur le design du thermostat en général. Notre problématique, tout au long du début de notre étude, a donc été de savoir comment nous allions pouvoir combiner le caractère connecté du Vessyl, avec les performances basiques d'un thermostat.

Pour ceci, nous avons utilisé la méthode TRIZ, à l'aide du logiciel STEPS, qui nous a premis d'orienter notre étude sur la recherche de solution pour améliorer le thermostat.

 

II - Analyse du produit

Le but de cette méthode, c'est de partir du principe que le système futur, appelé le super système, n'est pas encore définit. Ainsi, au cours de l'étude, la méthode va nous guider dans l'amélioration du super-système afin d'y ajouter toutes les caractéristiques que nous aurons trouvé grâce à la réflexion qu'elle nous propose. Elle va en fait orienter notre étude de manière intelligente pour pouvoir faire émerger, par le biais d'une refléxion, des solutions adaptées à ce que l'on recherche.

 

 

II.1.1 - Intégralités des parties

 

Dans un premier temps, la méthode TRIZ propose, grâce à 3 fenêtre, de pouvoir établir un lien entre:

- Le tout premier système existant, correspondant donc dans notre cas au Vase de Dewar

- Le système actuel, correspondant au Vessyl

- Le système futur, qui, pour l'instant, reste encore inconnu.

 

Cette première méthode, appelée intégralités des parties, propose de synthétiser, de manière explicite, tous les facteurs qui vont rentrer en compte dans l'amélioration du produit. Ces facteurs sont reliés entre eux, par l'intermédiaire de fonctions. A ce stade de l'étude, il s'agit donc de séparer les parties une à une de l'outil et de les relier entre elles pour comprendre son fonctionnement. C'est grâce à une bonne connaissance de l'outil que l'on peut suivre son évolution et proposer des nouveautés. Entre autre, nous avons ci-dessus définit l'outil comme étant le thermostat, et l'objet comme étant le liquide contenu dans le thermostat. L'outil et l'objet sont reliés entre eux par la fonction "conserve", qui est en fait la fonction principale du thermos. Une fois que l'outil dans sa généralité est décrit, il s'agit maintenant d'en décrire les différents types, et de les confronter directement afin de voir quelles ont été les améliorations apportées au cours du temps. C'est ce que propose la pochaine étape.

II.1.2 - Multi-écrans

Cette étape de l'étude, proposée sous la forme de matrice, propose de confronter l'ancien système, le système actuelle et le super système ensemble. Ils sont reliés entre eux par les liens 'amélioration (ou de régression). Elle permet donc d'identifier les différentes évolutions effectuées sur le thermos depuis son existence jusqu'à nos jours, notamment les évolutions dues au caractère connecté du hermos (connaissance du contenu, connaissance du volume contenu), en présentant les avantages et inconvénients découlants de ces évolutions. Cette étape permet aussi d'identifier précisément les domaines 'évolution sur lesquels nous voulons axer notre étude, et ainsi d'étudier quelles tendances ont déjà été étudié et sur quelles tenance il est intéressant de porter notre attention.

Cette page permet donc de définir l'évolution passée de notre objet, et nous amène à définir son stade d'évolution.

 

II.1.3 Maturité du système

L'étude de maturité permet de situer l'objet dans son échelle d'évolution. Par exemple, si nous pensons que notre objet est à un stade d'évolution très élevé, et qu'il tend à ne pas pouvoir être améliorer, le curseur du système présent devra donc être placé le plus haut possible sur cette courbe. De la même manière, si nous pensons qu'il y a encore beaucoup d'améliorations à ajouter au système, nous pouvons placer le curseur le plus bas possible.

Pour évaluer la position des curseurs, une étude préalable est nécessaire. Il s'agit de regarder quelle a été la quantité de brevets déposés afin de positionner précisément le curseur. Nous nous sommes uniquement contentés de regarder cet aspect car par faute de temps nous n'avons pas voulu nous attarder sur l'étude de chaque fiches de brevet déposées. Cependant nous pouvons imaginer que dans le monde de l'entreprise, les études réalisées sur les paramètres permettant de positionner les curseurs sont nécessairement plus approfondis (statistiques d'utilisations).

 

 

II.1.4 Lois d'évolutions

Cette étape de l'étude propose d'évaluer notre système et son évolution sur neuf domaines que l'on appelle lois et qui vont nous permettre d'identifier l'état actuel de notre système dans ces différentes lois. Plus on pense qu'il faut améliorer le système dans une des lois plus le curseur correspondant devra se situer le plus bas possible sur le diagramme. Sur cette base, le logiciel propose aux vus des précédentes étapes un schéma d'évolution dans ces différentes lois en vert, qui devraient correspondre à ce que l'on attend en terme d'évolution. Toutefois, si nous ne sommes pas en accord avec ce que nous propose le logiciel, il est toujours possible de modifier la position des curseurs dans les différents lois afin de consacrer une plus grande partie de notre étude aux lois qu'il reste à améliorer.

 

 

 

 

II.1.5 Paramètres et Poly contradictions

Il s'agit ici de définir sur quels paramètres intrinsèques du thermos nous allons pouvoir jouer afin de proposer des solutions adaptées aux lois que nous avons précédemment sous évaluées. Pour ceci, nous définissons des paramètres d'actions qui sont les paramètres du thermos que l'on va chercher à modifier. Dans le cadre de notre étude et au vu des précédentes considérations faites sur les lois d'évolutions du produit, nous avons choisi de jouer sur l'épaisseur, la forme et la présence du système électrique. Ce sont donc nos paramètres d'actions.

A chaque paramètre d'action est associé des paramètres d'évaluations qui vont nous permettre d'évaluer l'aspect négatif ou positif résultant de l'étude réalisé au préalable.

 

 

Cette page nous permet aussi de définir plusieurs scénarios (dans notre cas trois), en définissant plusieurs environnements d'utilisations du produits, entraînant donc plusieurs solutions aux problèmes soulevés et ainsi à plusieurs types de produits différents. Cette démarche nous a amené à définir deux scénarios différents (sans compter le scénario crée par défaut): un scénario appelé "Thermos de randonnée", représentant une utilisation du thermos pour ses fonctionnalités thermiques et pratiques, sans aucunes fonctions supplémentaires, et un scénario appelé "High-tech" plutôt orienté vers le design et les différents gadgets et fonctions que l'on peut ajouter au thermos.

Prenons par exemple le cas du PA "forme". Les PE de la forme sont: l'ergonomie, l'ésthétique, le poids, la transportabilité, la facilité d'utilisation et le coût. Nous avons repartis ces PE en fonctions des deux aspects de la forme. pour un thermos qui dont la forme est pratique, l'ergonomie, le poids, la transportabilité, la facilité d'utilisation et le coût nous paraissent optimisés, tandis que l'ésthétique nous parait dégradée. Pour un thermos dont la forme est design, c'est le contraire: l'ésthétique est dégradée. Ainsi, pour avoir un super système qui à la sortie est efficace, il va falloir résoudre à la fois la problématique liée au design, et la problématique liée au pratique. 

On note donc chaque PE et PA en fonction du scénario choisi par ordre d'importance. En effet, plus un paramètre d'évaluation nous parait important dans un certain scénario, plus la note sur 10 que l'on va lui attribuer va être élevé.

On commence donc à voir ici le principe même de la méthode: en nous guidant dans notre réflexion, elle nous amène en fait à des contradictions, qu'il va nous falloir résoudre afin d'améliorer le produit déjà existant. C'est ce que nous propose la résolution du système.

III - Résolution du système

Cette dernière grande partie de la méthode TRIZ est la finalité de notre étude. Jusqu'ici, nous avons cherché à décrire du mieux possible l'élément du passé, ses liens avec l'élément du présent, et ce que nous voudrions comme élément futur, et ce que nous aimerions améliorer. La méthode nous propose donc des problématiques liées à ses améliorations, présentées sous la forme de contradictions, qu'il faut résoudre en trouvant des solutions, qui sont finalement nos innovations. 

III.1 Contradictions

 

La méthode nous présente les différentes contradictions, qui émane de notre précédente étude. Lorsque l'on va sur une bulle, nous avons en bas à droite de l'écran une phrase qui s'affiche de la forme :" La forme de la Bouteille isotherme doit être pratique pour pouvoir satisfaire le poids mais aussi design afin de pouvoir satisfaire l'ésthétique". Pour que nous sachions quelle contradictions il est important de résoudre afin de nous amener au super-système le plus proches de ce que l'on attend, les contradictions sont rangés dans un diagramme, où il apparait en abscisse le poids des contradictions, et en ordonnée l'universalité de celle-ci. En résumé, plus une contradiction est placée en haut à droite du diagramme, plus celle-ci est importante à résoudre aux yeux de la méthode. 

 

Dans notre cas, nous avons choisi de résoudre 3 contradictions, dans un certain scénario particulier. lorsque l'on veut résoudre une contradiction, nous avons accès à trois types de résolution: La méthode de séparation (que nous avons choisi d'exploiter de manière aprofondie), la matrice et le vépole. 

 

III.2 Méthode séparation

 

Nous avons donc choisi trois contradictions, et cette page nous apporte des éléments pour résoudre ces contradictions.

Il est donc nécessaire de reproduire les mêmes opérations pour chaque contradiction, à savoir répondre aux différentes questions suivant le type de séparation de la contradiction (séparation dans l’espace, dans le temps, par transition systémique, par transition de phase, par transition physico-chimique). Ces questions ne peuvent être répondu que par oui ou non. Cette séparation permet de mieux définir et analyser la contradiction, et ainsi de créer une fiche concept solution.

 

Une autre méthode possible pour résoudre nos contradictions est la fonction Matrice. Celle-ci s’inspire de 40 principes d’innovations, et associe chaque contradiction à un ou plusieurs de ces principes en y associant des pourcentages. Ce n’est cependant pas cette méthode que nous avons retenu.

La méthode de séparation des solutions nous amène donc au menu concepts de solution.

 

III 3 Concepts de solutions

 

Cette page nous permet de proposer différentes solutions répondant aux contradictions identifiées dans les menus précédents. Chaque contradiction étudiée crée une fiche solution, mais nous avons la possibilité de créer nous même un concept solution.

Nous avons donc proposé 5 solutions aux contradictions étudiées, dont quatre font parties d’un même type de solution baptisé le Thermodulable. Le concept de ce type de solution est de séparer le thermos en deux parties indépendantes ,avec la possibilité de les assembler. L’une des parties est composé d’un thermos simple, léger et performant, sans aucun gadget, et l’autre partie est une partie plus volumineuse, venant englober la première et suivant le concept, apportant différentes capacités au thermos. Nous avons ainsi proposé quatre concepts :

-le thermogonflable, ayant pour deuxième partie un matériau protecteur, résistant et amortissant les chocs

-le thermomalin, dont la deuxième partie permet à l’aide d’une connexion électrique de connaître différentes informations sur le liquide (température, nature…)

-le thermodesign, avec une seconde partie ergonomique et design

-le thermocombiné, constitué d’un mélange entre le thermogonflable et le thermomalin

 

 

Nous avons aussi crée une autre solution, ne faisant pas partie du thermodulable, appelé bouchon chauffant. Ce concept est composé d’un thermos simple, ayant un couvercle spécial composé d’une résistance, que l’on active à l’aide d’un bouton et permettant de chauffer ou de maintenir à chaud le liquide. Cette résistance est alimentée par câble mobile, branché sur un système électrique.

 

 

Les différents concepts de solution étant maintenant établi, il nous faut choisir la solution retenue, celle qui répond au plus de contradictions étudiées. Le menu Solution du logiciel nous permet d’orienter notre choix vers la meilleure solution.

 

III 4 Choix du concept

 

 

Cette partie du logiciel nous permet d’évaluer le poids de chaque PE, créant ainsi des liens entre les contradictions et les concepts de solutions. L’icône impact/source met en valeur les contradictions résolues selon la solution sélectionnée. Nous avons ainsi pu choisir notre solution, répondant à neuf contradictions : le Thermocombiné.