Lampadaire

 

Le Lampadaire

 

I) Introduction

 

Dans le cadre de l’électif «  ingénierie de l’innovation » , nous avons étudié un objet de la vie courante pour en dégager un produit innovant. Pour cela , nous avons suivi la méthode TRIZ développée dans les années 1940 par des ingénieurs russes.

Cette méthode à pour but d’aider dans la recherche de solution innovante à apporter à un produit. Elle dispose d’une importante base de Brevets et fait le lien entre notre recherche de solution et des solutions analogues à d’autres produits.

 

Nous avons décidé d’appliquer la méthode TRIZ au lampadaire. 

 

- Un peu d’histoire : le lampadaire (ou réverbère) a été inventé en 1744. Son fonctionnement était qu’à la nuit tombé, on brûlait de l’huile dans une amphore qui laissait passer la lumière de la flamme. Par la suite , certains lampadaires fonctionnèrent au gaz dans les années 1820. Puis l’invention de l’électricité et de l’ampoule ont permis de concevoir les premiers lampadaires fonctionnant à l’électricité.

 

- les problèmes :les lampadaires sont sujets à une pollution lumineuse très importante, ont une consommation d’électricité trop importante et ne sont pas toujours adaptés à leur environnement.

 

A l’aide du logiciel STEPS qui reprend le principe de la méthode TRIZ, que nous allons essayé d’apporter une innovation au Lampadaire.

 

II) Analyse

 

Dans l’analyse d’un produit, le logiciel STEPS nous amène à répondre à différentes interfaces afin que le produit soit décrit de la manière la plus précise et que la recherche de solution soit pertinente.

 

a) Intégralité des parties

 

   Dans cette partie, nous étudions le fonctionnement et les différents éléments qui composent un lampadaire. De plus, ce premier graphe nous permet de visualiser quel est le milieu extérieur et comment le lampadaire interagit avec ce milieu. Nous arrivons donc au graphe suivant :

 

 

b) Multi-écran

 

    Ici, il s’agit de centrer le produit actuel et de rechercher quels sont les innovations apportées dans le passé pour arriver au produit d’aujourd’hui. Mais également, de voir avec ces mêmes innovations le produit futur idéal. On visualise aussi les sous-systèmes et sur-systèmes rattachées au passé du produit, au produit actuel et au produit futur.

 

 

        Sur ce graphe, les smileys verts correcpondent à des évolutions possitives du système et les smileys rouges correspondent à des évolutions négatives entre le passé du système et le système actuel. Il n'y a pas de smileys rouges vers le système futur car on recherche un système qui serait idéal donc sans évolutions négatives.

 

c) Maturité du produit

 

Sur cette interface, nous nous sommes occupés uniquement du graphe principal, celui avec les deux courbes en forme de S.

Sur ces courbes sont placées deux marqueurs : P (pour présent) et F(pour futur).

Nous avions pour mission, de placer ces deux marqueurs sur les courbes. Chaque courbe représente le cycle de vie du produit. Nous avons placé le marqueur P sur la partie à progression ralenti car nous jugions que nos lampadaires actuels sont encore en fasse d’évolution. Puis nous avons placé le marqueur F sur l’autre courbe car nous voulons apporter une réelle innovation au lampadaire. Cela signifie qu’avec cette nouvelle innovation, nous relançons le produit et donc il entamera un nouveau cycle de vie.

 

 

 

d) Loi d’évolution

 

Dans cette partie, nous allons étudier les 9 lois d’évolution de la méthode TRIZ. Ces 9 lois constituent le potentiel d'évolution d'un système technique donné. Pour cela, le logiciel STEPS nous donne des indications sur la définition de chacune de ces lois.Ces lois sont complexes et parfois longues, voici un résumé des définitions de ces lois:
- Loi 1:L’intégralité des parties  : elle a pour but de nous questionner sur la présence de tous les éléments du lampadaire ainsi que sur leur implication dans la fonction utile ; 

- Loi 2: La conductivité énergétique : elle questionne sur les pertes d'énergies de notre système pour assurer la fonction utile ;
- Loi 3: L'harmonisation consiste à comparer les éléments deux à deux pour optimiser la fonction utile ;
-Loi 4 : L’idéalité est le rapport entre les performances et l’apport d’énergie. Il doit être idéal , donc que les performances soient en adéquation avec l’apport d’énergie pour réaliser la fonction utile ;
-Loi 5 : Le développement inégal met en relation l’évolution propre des éléments entre eux. Selon la maturité du système, certains éléments peuvent avoir un retard technologique par rapport à d’autres ;
-Loi 6 : La transition au super-système porte la réflexion sur la possible évolution du système vers un de ces super-systèmes tout en préservant la fonction utile ;
-Loi 7 : La transition vers le micro-niveau est une transition de matière pour s’assurer que le système
conserve sa fonction utile ;
-Loi 8 : La dynamisation est une évolution de la structure pour augmenter la flexibilité du système pour exercer sa fonction utile ;
-Loi 9 : L’accroissement substances-champ évalue si le système nécessite de nouvelle association de type substance-champ afin d’améliorer la fonction « organisation ».


L’interaction avec les lois d’évolution se fait avec le bouton bleu « auto-hypothèse ». Une suite de 
questions auxquelles nous pouvons répondre par oui ou non , nous exprime des auto-hypothèses. Les auto-hypothèses que nous avons choisies sont placées dans la zone à droite du graphe. 
Sur le graphe, les points verts étaient placés automatiquement selon la position du point F du graphe de maturité. Les points bleus ont été déplacés selon l’importance que nous leur attribuions. En fonction de ce placement, nous avons eu un certains nombres d’auto-hypothèses. 



e) Poly-contradictions

Ici, il s’agit de gérer nos PE ( Paramètre d’évolution ) et PA ( Paramètre d’Action ) par rapport à notre lampadaire. Un PE est un paramètre qui est en lien avec les évolutions positives de notre graphe multi-écran. Un PA est un paramètre qui décrit une action de notre système. Nous avons eu la possibilité de créer nos PA et de rajouter des PE qui nous paraissent intéressant pour innover notre lampadaire. Chaque PA agit sur un élément de notre système. Deplus, le PA est divisé en deux parties:Va et Va . Ces deux parties sont opposées et expriment la contradiction d'un PE positif pour l'une et donc négatif pour l'autre.

 

Dans notre cas, nous avons 4 PAs et 12 PEs. Pour que ce soit plus clair, notre PA « intensité lumineuse » agit sur le système d'éclairage du lampadaire et peut être faible ou forte. Nous avons attribué le PE « zone d'éclairage accrue » comme étant positif si l'intensité lumineuse est forte. Il a donc été automatiquement mis comme négatif si l'intensité lumineuse est faible. Et nous avons estimé qu'une forte intensité lumineuse engendre des problèmes d'éblouissement , un surcoût et une surconsommation d'énergie. Ils sont positifs pour le cas où l'intensité lumineuse est faible. Ensuite, nous avons créé un scénario. C'est-à-dire, nous avons pris un cas d'utilisation et avons attribué un poids (une valeur) à chacun de nos PEs en fonction de leur importance dans ce scénario.

 

Notre scénario est: améliorer l’influence du lampadaire sur les usagers de la route. Le poids des PEs va de 0 à 10 et celui des PAs de 0,8 à 1,2. Pour notre scénario, Les PAs « intensité lumineuse » et « support » nous paraissent les plus importants. De plus, nous avons un poids important au PEs suivant : pas de gain de place, zone d'éclairage accrue, éblouissement, autonomie , nouvelle fonction, coût et encombrement. Tous les autres , sauf « facilité d'accès » qui a été légèrement abaissé , ont été maintenu à la moitié de la valeur maximum. L'attribution de ces poids à chaque PEs, permet de ce faire une idée de quelle(s) CT sera(ont) les plus intéressant(s). En effet, quand on associe un PA à un élément , il y a création d'une contrainte (CT). Chaque CT dispose aussi d'un poids qui est le ratio entre le poids des PEs positifs sur les PEs négatifs. Une CT dispose aussi d'une balance qui varie entre Va et Va toujours en fonction du poids des PEs.

Voici le graphe obtenu pour nos CTs :

Cette grande partie sur l'analyse de notre système s'achève sur le graphe Poly-contradictions mais elle a une influence sur la suite. Les données rentrées dans la partie analyse vont être utilisé dans la partie suivante.

III) Résolution

Comme son nom l'indique, désormais nous nous intéresseront à la résolution de notre problème qui est : améliorer le lampadaire.

a) Contradictions proposées

Suite au contenu du graphe poly-contradictions, nous obtenons un autre graphe qui se présente sous la forme de bulles avec le numéro de la contradiction écrit dessus. Ce graphe présente le poids de la contradiction en abscisse et en ordonnée la répétition d'un PE (le poids du PE répété rentre aussi en compte). Chaque bulle est colorée en fonction de la CT dont elle dépend. Parexemple, en violet nous avons les contradictions liées à la CT1 « intensité lumineuse »du graphe poly-contradictions. Le graphique ci-dessous est propre à chaque scénario qu'on peut choisir en bas à gauche. Pour notre étude du lampadaire et de son influence sur les usagers de la route, nous avons 17 contradictions. Pour résoudre notre étude, nous devons choisir les CTs qui paraissent importantes. Nous avons décidé de nous occuper des CTs dont leur valeur sur les axes sont élevées. Pour résoudre une CT, il suffit de cliquer dessus et de choisir parmi 3 méthodes pour la résoudre.

b) 1ère méthode de résolution: Séparation

Ici , le logiciel pose 5 questions par rapport à une contradiction. Ces questions ne nous permettent de répondre que par oui ou non. Elles se ciblent sur 5 axes qui permettront de trouver une solution à la contradiction.

Généralement, les questions posées font référence à la possibilité que l'élément présent dans la contradiction soit dans une forme 1, ou dans un temps 1 par rapport au Va et Va du PA d'où est issue la contradiction. Sur l'image ci-dessous, nous avons répondu à la question temporelle. Nous pensons qu'il serait possible que le lampadaire ait un support le plus petit possible (voir être ranger) dans la journée , c'est à dire quand le soleil sert d'éclairage. Et qu'à l'inverse, le lampadaire soit présent la nuit. Il faudrait alors créer un système de rangement du lampadaire.

c) 2ème méthode de résolution: Matrice

Cette méthode de résolution est basé sur 40 critères définissant un système. Pour une contradiction donnée , il faut choisir quel paramètre de la contradiction est principal et chercher parmi les 40 critères celui qui s'en rapproche le plus. Ils sont situés à gauche de l'image ci-dessous. Ensuite on fait de même avec l'autre paramètre. Sur l'image ci-dessous apparaît la contradiction : L'intensité lumineuse du système d'éclairage doit être à la fois Forte pour satisfaire la zone d'éclairage accrue et à la fois Faible pour satisfaire l'éblouissement. La fonction principale est « l'intensité lumineuse ». Après avoir choisi l'un des critères , nous obtenons cette histogramme penché. Chaque rectangle représente un principe d'innovation. Il y en a aussi 40 , et sont facilement trouvables sur internet pour en connaître la définition. Le pourcentage indiqué reflète le nombre de fois où le principe a été utilisé pour répondre à une contradiction dont les critères des paramètres sont les mêmes. Les rectangles en rouge sont ceux qui répondent le mieux à la contradiction d'après le logiciel.

 

d) Fiche conception

 

Après avoir utilisé les deux méthodes pour tenter de résoudre une contradiction, nous avons créé des fiches conceptions. Elles ont pour but de nous aider à choisir une solution par rapport à un principe inventif et de déceler la solution idéale , celle que nous retiendrons.

Nous avons 7 fiches conceptions, qui sont de changer la forme du lampadaire, de faire un système avec capteur pour qu'il ne fonctionne que lorsqu'un usager passe ( ceci existe déjà ) , de changer la couleur de la lumière pour moins éblouir ou encore retirer le support original pour en faire un chemin de LED.

Nous avons décidé de créer un lampadaire qui fonctionne la nuit et se replie le jour pour devenir un banc.

Voici la fiche conception de la solution que nous avons retenu :

 

 

IV) Solution

 Cette solution est celle qui répond au plus grand nombre de contradiction ( comme le montre le graphe en dessous ). Les contradictions qui seront résolues dans ce cas , son toutes celles du PA 3 qui agit sur le support. De plus, la contradiction qui lie le coût à une nouvelle fonction est aussi résolu. En revanche, nous ne savons pas si la construction et la mise en service contribueraient à rester dans la logique d'innovation des idées des PA 1 et 2 ( intensité lumineuse et écologie ).

 

 

  Notre solution consiste à laisser opérationnel le lampadaire la nuit , et de le plier le jour pour qu'il devienne un banc. En plus de cela, nous avons pensé qu'il pourrait être intéressant de rajouter des prises électriques pour permettre au usager de recharger leur portable, casque , etc.…  

 

 

Lien STEPS : https://drive.google.com/open?id=0B78NN_5hQyZvTmRsSzltcnBzRE0

 

 
 

Espace Membres

  • over a year ago

Newsletter

Inscrivez-vous à notre newsletter...

Email: