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Bac à glaçons

Bac à Glaçon

Introduction

La méthode TRIZ (Théorie de Résolution des Problèmes Inventifs) est une approche structurée permmettant de résoudre des problèmes techniques. Grâce à cette démarche éprouvée, il est possible de réinventer un objet de base ou même plus technique que l'on pense pouvoir améliorer. Cette méthode est notamment utilisée dans de grandes entreprises comme PSA Peugeot Citroën et devient de plus en plus incontournable en recherche et développement.

Nous allons ici employer cette démarche en prenant comme objet d'étude le bac à glaçon. C'est un objet simple et utilisé plus ou moins au quotidien par le plus grand nombre. Il a évolué pour devenir un objet léger, assez compact et maniable alors qu'il était assez lourd (bac à glaçon en métal), volumineux et peu pratique. Aujourd'hui, son évolution semble avoir pris une nouvelle forme; le bac à glaçon devient davantage un objet esthétique et fantaisiste proposant des formes de glaçons diverses et variées plutôt qu'un objet performant dans sa tâche.

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C'est pourquoi nous avons voulu utiliser la TRIZ afin d'essayer d'apporter une amélioration technique au bac à glaçon.

Suite à quelques recherches des inventions existantes concernant le bac à glaçon, nous avons choisi de mentionner un exemple qui nous semblait particulièrement intéressant. Il s'agit de la contradiction entre la forme des glaçons et la facilité de démoulage de ces derniers. En effet on comprend bien que des glaçons de forme évasée seront plus faciles à démouler que des glaçons cubiques. La solution retenue est la suivante:

Il s'agit de deux formes complémentaires, permettant à chacune d'elles de mouler une forme pyramidale à trois faces. Et on obtient finalement des glaçons cubiques faciles à démouler.

Cette invention suit donc la tendance générale qui cherche à améliorer en priorité le démoulage et l'esthétique du glaçon. En ce qui nous concerne, nous souhaiterions également nous intéresser à l'encombrement du bac à glaçon.

On utilise le logiciel STEPS qui nous guide dans les différentes étapes de la méthode TRIZ.

 

Multiécrans

La première étape de cette démarche consiste en une analyse multiécrans de notre objet d'étude comme le montre l'image ci-dessous:

 

Dans cette première étape, en s'intéressant à comment était le bac à glaçon dans le passé et à comment il est aujourd'hui, on se rend compte de ce qui a évolué favorablement mais aussi défavorablement. Ceci s'applique au système lui-même (bac à glaçon) mais également à son super-système et sous-système.

On voit bien que le bac à glaçon a évolué beaucoup plus favorablement que défavorablement. En effet il est aujourd'hui bien plus facile d'usage avec des matières beaucoup plus flexibles qu'auparavant (silicone). Il en est aussi plus léger et moins encombrant. Cependant, comme il est plus sofistiqué, il est plus cher et peut être plus fragile.

De cette analyse, on tire une évolution idéale qui résulte de l'amélioration des paramètres qui ont évolué favorablement et de l'inversion de la tendance en ce qui concerne ceux qui ont évolué défavorablement. Ainsi, la maniabilité devra par exemple poursuivre son évolution pour obtenir la situation idéale du bac dont les glaçons se démoulent sans effort. De même, l'encombrement du bac devra continuer à diminuer pour que le futur bac n'occupe presque pas de volume. Tandis que la fragilité devra inverser la tendance et aboutir à un bac qui ne se déteriore pas.

L'analyse multiécrans nous permet de lister tous les paramètres qui sont liés à l'évolution de l'objet. Ces mêmes paramètres nous servent ensuite à établir les différentes contradictions apparentes de l'objet dans l'étape suivante.

 

Contradictions

Les paramètres définis dans l'analyse multiécrans sont séparés en deux: d'un côté les paramètres d'action à la base des contradictions et de l'autre les paramètres d'évaluation qui caractérisent les deux parties prises de la contradiction.

Nous avons trouvé quatre contradictions:

- La première qui concerne la forme des glaçons: soit une forme cubique qui implique un faible encombrement mais une certaine difficulté de démoulage ou alors une forme évasée qui implique un plus fort encombrement mais un démoulage sans effort.

- La seconde concerne le poids du bac: un bac lourd implique un prix plus élevé mais est plus solide tandis qu'un bac léger implique un prix plus bas mais plus de fragilité.

- La troisième concerne la conductivité thermique du bac: une conductivité élevée est à priori réalisée par des matériaux métalliques, ce qui entraîne une performance de congélation accrue mais une maniabilité réduite tandis qu'une conducitvité thermique faible est à priori réalisée des matériaux flexibles type plastique ou silicone, ce qui entraîne une certaine facilité de démoulage mais une diminution des performances de congélation.

- La quatrième concerne la fermeture du bac. Si celui-ci est fermé, alors il est plus maniable quand il est plein d'eau mais perd en volume de congélation. S'il est ouvert, alors plus de volume est réservé aux glaçons mais il est moins pratique à utiliser.

 

Dans cette étape de définition des contradictions concernant notre objet d'étude, nous pouvons également créer différents scénari d'utilisation de l'objet. Cela permet de mieux cibler les fonctions que devra assurer l'objet en fonction des attentes de l'utilisateur. Les paramètres de l'analyse multiécrans prennent alors plus ou moins d'importance selon le scénario choisi.

Nous avons caractérisé 3 scénari:

- Un scénario performance dans lequel les performances de congélation, l'encombrement du bac ou encore la facilité de démoulage une grande importance et dans lequel la forme des glaçons ou le coût sont moins déterminants.

- Un scénario fantaisiste qui donne de l'importance à la forme des glaçons mais repousse au second plan l'encombrement du bac.

- Un scénario utilisation agréable qui prend fortement en compte la température du bac et donc sa conductivité thermique mais ne prend pas en compte l'esthétique du glaçon.

Dans la suite de l'étude, nous avons choisi d'étudier le scénario performance puisqu'il donne de l'importance à l'encombrement du bac à glaçon, paramètre qui nous semble intéressant dans l'optique de l'amélioration technique du bac.

 

Les contradictions définies sont ensuite automatiquement classées par le logiciel STEPS dans un graphique prenant en compte le poids des paramètres contradictoires en fonction du scénario étudié mais aussi leur universalité comme le montre l'image ci-dessous:

Nous avons donc choisi le graphe de contradictions concernant le scénario performance. Puis dans ce même graphique, on choisit la contradiction qui se trouve le plus en haut à droite et qui correspond à la contradiction des paramètres ayant le plus de poids et étant le plus universel. La contradiction la plus intéressante dans notre graphe performance est la contradiction de la forme des glaçons qui oppose forme cubique et évasée et ayant pour paramètres d'évaluation l'encombrement et la facilité de démoulage.

 

Matrice

Dans cette partie, le logiciel STEPS met la contradiction finalement choisie sous forme de matrice en plaçant au dessus le paramètre d'action contradictoire qu'est la forme des glaçons et à gauche les paramètres d'évaluation que sont l'encombrement et la facilité de démoulage. Cela permet effectivement de pointer concrètement les contradictions; si les glaçons ont une forme cubique alors l'encombrement sera moindre mais les glaçons seront difficiles à démouler tandis que si les glaçons ont une forme évasée alors ils seront démoulés sans effort mais le bac sera plus encombrant.

 

La résolution de cette matrice de contradiction est basée sur 39 paramètres parmi lesquels il faut choisir ceux qui nous semblent le plus en rapport avec chacun des deux paramètres d'évaluation. L'encombrement sera associé au volume d'un objet mobile et à la productivité et la facilité de démoulage sera associée à la facilité d'utilisation.

De la matrice le logiciel nous sort automatiquement, grâce à son inventaire de 40 principes, ceux qui ont été utilisés le plus souvent dans le cas de contradiction entre les deux paramètres choisis plus haut et donc qui ont le plus de probabilités d'aboutir à un concept inventif. Les principes de la segmentation et du degré de dynamisme sont les principes ayant statistiquement le plus de chance de mener à une idée pertinente en ce qui concerne la contradiction opposant les paramètres du volume d'un objet mobile et de la productivité et celui de la facilité d'utilisation. Ils sont donc à étudier en priorité même si les principes 28 (reconception) ou 13 (inversion) pourraient aussi apporter une solution.

 

Concept inventif

En ce qui concerne les principes de la segmentation et du degré de dynamisme (prépondérants dans notre contradiction), deux postulats semblent se rejoindrent. En effet, le premier sous-principe de la segmentation qui consiste à diviser un objet en parties indépendantes est semblable au deuxième sous-principe du degré de dynamisme qui consiste à séparer un objet en éléments pouvant se déplacer les uns par rapport aux autres. Il semble donc intéressant de se baser sur ce postulat pour parvenir à une solution par rapport à la contradiction à laquelle le bac à glaçon est soumis.

De plus, le bac à glaçon étant constitué d'une série de cases identiques, le concept inventif pourrait consister à séparer chacune de ses cases en éléments indépendants, comme le montre la représentation réalisée sur le logiciel Sketchup ci-dessous:

Modélisation Sketchup de la solution

Chacune des cases aurait une forme de pavé avec un moule évasé, facilitant le démoulage des glaçons. De plus leur fond serait souple pour plus de facilité. Elles posséderaient des parois dont la surface est aimantée, ce qui permettrait de pouvoir assembler toutes les cases pour former un bac à glaçon transportable en un seul bloc.

Le fait que les cases soient indépendantes permet d'utiliser au mieux la place disponible dans le congélateur en séparant le bac en différentes parties à disposer dans des volumes distincts. Ainsi l'encombrement du bac à glaçon est réduit grâce au principe de la segmentation.

 

Conclusion

L'utilisation de la méthode TRIZ à travers le logiciel STEPS nous a montré que le fait d'inventer peut faire l'objet d'une méthode contrairement à ce que l'on pourrait penser. En effet une invention ne tombe pas forcément du ciel mais peut être provoquée par cette démarche réfléchie. Grâce à ses différentes étapes d'étude de l'objet à améliorer, la méthode TRIZ permet de pointer les contradictions à résoudre et apporte des solutions à travers ses 40 principes.

Cependant, pour que cette méthode fonctionne, il faut rester ouvert à différents points de vue sur l'objet en question et non pas avoir dès le départ une solution toute faîte en tête. Il faut donc se laisser guider par la démarche.

 

Vous trouverez ci-dessous le fichier STEPS correspondant à notre étude:

fichier STEPS

 

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  • over a year ago

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