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INTRODUCTION À TRIZ THÉORIE DE LA RÉSOLUTION

INVENTIVE DES PROBLÈMES

Alain Riwan

■ 2

"This 'telephone' has too many shortcomings to be seriously considered

as a means of communication. The device is inherently of no value to us.“

POURQUOI EST-CE SI DUR D’INVENTER ?

Conférence List 12.0 10 Septembre 2015 Alain Riwan

"There is no reason anyone would

want a computer at home "

Ken Olson, president, chairman and founder,

Digital Equipment Corp., 1977

“IBM will never develop electronic

computers”

"The wireless music box has no imaginable

commercial value. Who would pay for a

message sent to nobody in particular?"

David Sarnoff's Associates in response to his urgings for

investment in the radio in the 1920s

IBM company to John Vincent Atanasoff about first

electronic computer he proposed to the company in 1938

Western Union internal memo, 1876

Inertie mentale

■ 3

• Méthodes « traditionnelles » divergentes

POURQUOI EST-CE SI DUR D’INVENTER ?

Direction?? Exhaustivité??

STOP

!

?

Idée 1

Idée 2

Idée 3

Idée 4

Idée 5

Idée 6

Idée 7

Idée 8

Idée 9

Idée 10

Idée 11

Idée 12

Idée 13

Idée 14

Idée 15

Idée 16

Idée 17

Idée 18

Idée 19

Idée 20

...

Idée 60

Idée 61

Idée 62

Idée 63

Idée 1

Idée 2

Idée 4

Idée 5

Idée 8

Idée 9

Idée 10

Idée 11

Idée 12

Idée 13

Idée 15

Idée 16

Idée 19

Idée 20

...

Idée 21

Idée 62

Idée 2

Idée 5

Idée 9

Idée 11

Idée 13

Idée 16

Idée 20

...

Idée 62

Idées Test1 Test2 Test3 TOT

Idée 2 4 8 6 18 Idée 5 5 9 5 19 Idée 9 4 6 9 20 Idée 11 2 4 2 8 Idée 13 5 4 2 11 Idée 16 9 5 7 21 Idée 20 9 2 2 13 Idée 23 5 4 2 11 Idée 57 2 5 2 9 Idée 59 2 9 5 16 Idée 62 2 5 4 11

Problème à

résoudre

Solution(s)

à

développer


■ 4

UNE INVENTION EN 5 MN

1. Où?

2. Quand?

3. Les éléments présents?

4. Les actions physiques? (analyse physique)

5. Quelle est l’action négative (ou mal réalisée?)

6. Quel élément est responsable de cette action?

7. Quel changement est souhaitable?

8. Qu’est-ce qui se dégrade?

9. Exprimer la contradiction technique

10.Quel paramètre physique est concerné?

11.Quel changement est souhaitable?

12.Quelle caractéristique est modifiée/détériorée?

13.Exprimer la contradiction physique

Inspiré d’une diapo aimablement prêtée par


■ 5

A RETENIR

• Parce que nos ressources (€, , ), nos connaissances et la

capacité à contourner notre inertie psychologique sont limitées.

• La stratégie de résolution de problèmes doit graduellement

réduire l’aire de recherche au lieu d’accroître le nombre de

variantes.

• Pour systématiser le processus de recherche de concepts, il est

nécessaire de comprendre POURQUOI (avons-nous tel problème)

plus tôt que tout de suite chercher COMMENT (trouver la solution).


■ 6

Comment construire une procédure pouvant systématiser

l’émergence d’une idée inventive ?

• La rendre reproductible?

• La rendre enseignable?

HISTORIQUE

Genrich Saoulovich ALTSHULLER

expert en brevet (marine soviétique)

1946

Les inventeurs ne savent pas expliquer

comment une idée géniale leur vient à

l’esprit.


■ 7

HISTORIQUE: ANALYSES D’ALTSHULLER

1. Brevets (pourquoi et comment on-t-ils été construits)

2. L’historique de l’évolution des systèmes techniques

3. La littérature de science fiction

4. Les méthodes existantes

5. L’expérience des inventeurs célèbres


■ 8

• Existence de mécanismes similaires de résolution de

problèmes indépendants de la discipline d’appartenance des

inventeurs

• Existence de logiques communes d’évolution des systèmes

techniques

HISTORIQUE: CONSTATS

• Lois (aujourd’hui Tendances) d’évolution des systèmes techniques

• Problèmes modélisés sous forme de contradiction

TRIZ : POSTULATS

“Je ne voulais pas inventer moi-même, je voulais

aider les autres à devenir des inventeurs”

Genrich Altshuller


■ 9

• Aucune de piste de solution

CONTRADICTION ORGANISATIONNELLE

Je voudrais

plonger sans

me faire mal !

Solution


■ 10

Si une propriété s’améliore une autre se dégrade

si la pénétration dans l’eau s’améliore, la flottabilité se dégrade

CONTRADICTION TECHNIQUE

pro

pri

été

2

propriété 1

Ingéniérie

=

L’art du « bon »

compromis !!

mauvais bon

ma

uva

is

bo

n

Stratégie de

conception

inventive P

rop

riété

2

propriété 1 Le pire Le meilleur

Le

pir

e

Le

me

ille

ur

Inventer c’est refuser les compromis !


■ 11

7, 15, 13, 16

Matrice des 40 principes inventifs (50 000+ brevets analysés)

CONTRADICTION TECHNIQUE

Paramètre à préserver

Pa

ram

ètr

e

à a

méli

ore

r

1. masse d'un

objet mobile

7. Volume d'un

objet mobile

39.Productivité 22. gaspillage

d'énergie

1. masse d'un

objet mobile

39.Productivité x

x

Principe 7 LA POUPEE GIGOGNE (ou russe)

Placer successivement les objets les uns dans les autres

Emboîter une partie de l’objet dans une partie creuse de

l’autre

Principe 15 DYNAMISME (ou mobilité) Permettre ou prévoir l’ajustement des caractéristiques d’un objet (process, environnement)

pour rendre son action optimale ou pour se placer dans les meilleures conditions opératoires

Diviser un objet en éléments pouvant se déplacer les uns par rapport aux autres

Rendre flexible ou adaptable l’objet (ou le process) rigide ou non flexible

Principe 13 INVERSION – retourner le problème

Inverser l’action utilisée normalement pour résoudre le problème

Rendre fixes les pièces mobiles (ou l’environnement externe) et

mobiles les parties fixes

Retourner l’objet, ou inverser le process

40 Principes inventifs 1 url

Matrice xls 2 3


http://www.ac-paris.fr/portail/upload/docs/application/pdf/2012-01/tableau_des_40_principes_de_resolution_des_contradictions_techniques.pdf

■ 12

Un paramètre doit avoir des valeurs opposées (𝑨 et 𝑨)

la densité de l’eau doit être faible et elle doit être élevée

CONTRADICTION PHYSIQUE : FORME CANONIQUE

Le paramètre

doit être

Flexible

Court

Mou

Lourd

…

Rigide

Long

Dur

Léger

…

et A A Inventer c’est résoudre une contradiction physique


■ 13

• A : rigide pour transférer l’énergie

• Ā : flexible pour s’enrouler autour du plateau

CONTRADICTION PHYSIQUE: 11 MÉTHODES DE RÉSOLUTION

L’inventeur a eu une idée géniale ! Des maillons rigides reliés entre eux par des liaisons pivots forment un ensemble flexible

Ce principe générique est appliqué des milliers de fois

dans des situations inventives analogues !!!!

Séparation des propriétés contradictoires par transition systémique

Les parties du système possèdent la propriété A.

Le système possède la propriété Ā.


■ 14

Séparation des propriétés contradictoires dans l’espace

Une zone géométrique de la pièce possède la propriété A et une autre zone la propriété Ā.


A Ā

A: Lisse pour

rouler sur route

Ā: Cranté pour évoluer

sur surfaces “tous terrains”


■ 15


Séparation des propriétés contradictoires dans le temps

Le paramètre possède la propriété A pendant une période définie

et la propriété Ā pendant le reste du temps.

Ā - Petite à

grande vitesse

A - Grande pour les

décollages courts


■ 16


NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON

NON


Les parties du système possèdent la propriété A.

Le système possède la propriété Ā.

■ 17

Séparation des propriétés contradictoires dans l’espace

• Une zone géographique de la pièce possède la propriété A et une zone la propriété Ā

Séparation des propriétés contradictoires dans le temps

• Le paramètre a la valeur A pendant le temps nécessaire, sinon il a la valeur Ā


• Assemblage de systèmes homogènes ou hétérogènes en un système

• Transition d'un système ou d’une combinaison de systèmes vers un antisystème

• Le système est doté de la propriété A, les parties du système dotées de Ā

• Transition vers le micro-niveau (état physique plus dissocié)

Séparation des propriétés contradictoires par transition de phase

• Remplacement de l‘état de phase d’une partie du système ou de l’environnement

• Etat de phase «dualiste» d'une partie du système (passage d’un état à l’autre en fonction des

conditions de travail)

• Utilisation des phénomènes accompagnant la transition de phase

• Remplacement d’une substance à une phase par une substance à deux phases

Séparation des propriétés contradictoires par transition physico chimique

• Création/élimination de substances par combinaison ou décomposition physico-chimique



■ 18

RESSOURCES

Ressources

Substance

Temps

Espace

Vide

Décalage

Espacement

Endroit

Avant

l’action

Durant

l’action

Après

l’action

Solide Liquide Gaz Plasma

1. Ressources présentes dans la Zone Opérationnelle

2. Ressources présentes dans le système

3. Ressources gratuites de l’environnement

Champ

Interaction

Mécanique

Thermique

Chimique

Electrique

Magnétique

Acoustique

Biologique

Intermoleculaire


■ 19

UNE INVENTION EN 5 MN

1. Où?

2. Quand?

3. Les éléments présents?

4. Les actions physiques? (analyse physique)

5. Quelle est l’action négative (ou mal réalisée?)

6. Quel élément est responsable de cette action?

7. Quel changement est souhaitable?

8. Qu’est-ce qui se dégrade?

9. Exprimer la contradiction technique

10.Quel paramètre physique est concerné?

11.Quel changement est souhaitable?

12.Quelle caractéristique est modifiée/détériorée?

13.Exprimer la contradiction physique

Résolution :

Où, quand, quelles ressources?

Inspiré d’une diapo aimablement prêtée par


■ 20

TENDANCES D’ÉVOLUTION DES SYSTÈMES TECHNIQUES

Tendance à l’Evolution suivant une courbe en S

Tendance à l’accroissement de l’idéalité

- intégralité

du système - élimination de

l’intervention humaine - conductibilité

énergétique

- transition vers le

super système

- coordination

des rythmes

- dynamisation

- développement

inégal des parties

- controlabilité

- transition vers le

micro niveau


■ 21



■ 22

Vie d’un système


D’après Y.P. Salamatov [1991] System of evolution of Technique Laws. /Chance for adventure, Petrozavodsk, Karelia 1991. [Ru]

Transition continuelle vers l’idéalité

Temps, Performances

Consommation énergétique Poids, Volume

Intégralité

Circulation

énergétique

Coordination

Accroissement de la complexité et du dynamisme.

L’idéalité croit par l’augmentation des fonctionnalités

L’idéalité croit par la réduction des coûts et de

l’utilisation des ressources

Amélioration

controlabilité

interaction

Transition vers

Supersystème

Développement

inégal des parties

Transition vers

microniveaux


■ 23

Accroissement de Idéalité


𝐴𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛𝑠 𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑖𝑣𝑒𝑠

𝐴𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛𝑠 𝑛é𝑔𝑎𝑡𝑖𝑣𝑒𝑠 + 𝐷é𝑝𝑒𝑛𝑠𝑒𝑠

Le système/procédé/substance n’est plus nécessaire

ou n’existe plus mais la fonction est remplie


■ 24

Intégralité du système


Moteur Transmission Outil

Contrôle

Energie

Système

Objet

Les 4 parties du système sont présentes

Au moins un élément (Moteur, Transmission, Outil) est contrôlable

Zone Opératoire


■ 25

Conductibilité énergétique


Tous les éléments sont parcourus par l’énergie dans le système

Aucun élément n’entrave la bonne circulation de l’énergie


■ 26

Coordination


Fokker 1915

Tous les sous-systèmes sont correctement synchronisés.

Aucun sous-système n’empêche la concordance des rythmes


http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Hangar/8217/fgun/camel-b.jpg

■ 27

Développement inégal des parties


Système de transport Freinage des pétroliers

Claviers

L’évolution d’aucune des parties du système

ne freine l’évolution du système tout entier


■ 28

Transition vers le supersystème


Après avoir épuisé ses possibilités de développement, un système

se rattache à un super-système et en devient un sous-système.

Le développement ultérieur de ce sous-système passera alors par le

développement du super-système.


■ 29

• Transition vers le micro niveau


solide

granuleux

liquide

champ

Le système évolue vers un état de plus en plus fragmenté jusqu’à

devenir un champ


http://www.dewalt.com/us/products/accessory_hierarchy_check.asp?categoryID=374

http://images.google.fr/imgres?imgurl=www.nawcwpns.navy.mil/~protodiv/Images/WJCutter2.jpg&imgrefurl=http://www.nawcwpns.navy.mil/~protodiv/475Capabilities.html&h=240&w=320&prev=/images?q%3Dwater%2Bjet%2Bcutting%26svnum%3D10%26hl%3Dfr%26lr%3D%26ie%3DUTF-8%26sa%3DG

■ 30

Evolution possible des prothèses articulaires imaginée en partie


Auto ajustable???

Polyéthylène

Réglable par chirurgie mini invasive Idée CEA List 2005

Cartilage artificiel

Vaccination???

Thérapie génique???

Tout Céramique

Ajustable à la pose (Zimmer 2005)

Transition vers super

système

Changement radical

de métier


■ 31

TRIZ : UNE DÉMARCHE CONVERGENTE

Exhaustivité

Direction

Problème ??


■ 32

Real solution implementation

TRIZ: MODELLING AND SOLVING TOOLS

Organisational

contradiction

Technical

contradiction

Physical

contradiction Physical

solution

Technical

concept

Real

solution

Too fuzzy. No solution

This problem can be solved

Good ideas that remove the

contradiction

Solution principle

World knowledge Solving tools

ARIZ 76 Inventive

standards

Matrix of 40 Inventive principles

I begin to understand

Initial situation

Distance to solution


■ 33

MODELE SUBSTANCE – CHAMP (SU-FIELD, VEPOLE)

Champ

S1 = Produit S2 = Outil

L’élément de base de la modélisation est l’action d’une

substance sur une autre par l’intermédiaire d’un champ


■ 34

Comment empêcher des singes

d’attaquer des plantations d’oranges?

• sans les chasser ou leur faire du mal!!!

• et sans dénaturer les oranges


Comment protéger les

carènes de la cavitation?


■ 35


Recouvrir en permanence les

carènes par de la glace

Planter des citronniers en périphérie

(les singes n’aiment pas les citrons)

Standard 1.2.2 : Elimination du lien nuisible par l’introduction de S1 et S2 modifiées

Si les actions utiles et nuisibles se produisent en même temps entre deux substances et s’il n’est pas

obligatoire de garder le contact direct entre elles; et que l’utilisation de substances étrangères est

interdite ou inutile, alors on résout le problème en introduisant une troisième substance S3 qui est une

modification des deux premières …

Principe inventif 27

L’éphémère bon marché


■ 36

SYNTHESE TRIZ

Axiomatique

• Tendances d’évolution des systèmes techniques

• Problème formulé par une contradiction

• Situation spécifique: contraintes sur ressources

et solutions

Modélisation du problème

• Représentation systémique

• Elément - Paramètre - Valeur

• Substance - Champ (VePole)

Outils de résolution

• Matrice 40 principes (obsolète)

• 11 méthodes de séparation des

contradictions physiques

• 76 standards inventifs

• Pointeurs d’effets

Déblocage de l’inertie psychologique

• Bannissement du vocabulaire technique

• Hommes miniatures

• Opérateurs DTC

• Anti système

• Goldfish method : la racine de l’impossibilité

• Swordfish method : l’impossible existe

Problèmes non standards

• Algorithme ARIZ-85c

Outils de planification

• Lois d’évolution

• Représentation multi écran

• Mini et maxi problèmes, S-curve

Au delà de TRIZ Classique

IDM-TRIZ: gestion de la complexité

• Réseau de problèmes et de paramètres


■ 37

PERFORMANCE DES OUTILS LIENS ENTRE LA NATURE DES OUTILS ET LEURS FINALITÉS

D’après G.S. Althsuller, B.L.Zlotin, A.V.Sussman & V.I.Filatov: 1989, SEARCH FOR NEW IDEAS: FROM INSIGHT TO TECHNOLOGY

Kartya Moldovenyaska Publishing House, Kishinev.

40 Principes

• Maîtrise : de 10 à 12 heures théoriques et pratiques.

• Durée d’application : quelques heures.

76 Standards inventifs

• Maîtrise : 1sem + Une dizaine de cas de nature différente;

• Durée d’application : Quelques heures

ARIZ-85C

• Maîtrise : 5sem + 3 à 5 études en autonomie;

• Durée d’application : de 10 heures à X jours.


■ 38

CONCLUSION

TRIZ

Une théorie aidant à bâtir une stratégie robuste de

résolution de problèmes complexes.

Solution


■ 39

Ce que TRIZ n’est pas

• Une baguette magique !

• Un chapeau d’ou sortent des lapins (solutions) à la demande !

• Un logiciel (quel qu’en soit le concepteur…)

• Un remplaçant (ou dopant) du brainstorming

• Un outil d’aide à la créativité

• Un remède aux problématiques de la résolution de problèmes

• Un palliatif à l’absence de connaissance professionnelle

CONCLUSION


■ 40

Ouvrages • G.Altshuller: 1996, AND SUDDENLY THE INVENTOR APPEARED: TRIZ, the Theory of Inventive Problem

Solving. Worchester, Massachusetts: Technical Innovation Center. ISBN 0-9640740-2-8

• G.Altshuller: 1999, THE INNOVATION ALGORITHM: TRIZ, systematic innovation and technical creativity.

Worchester, Massachusetts: Technical Innovation Center. 312 pages, ISBN 0964074044

• D.Choulier: 2011, DÉCOUVRIR ET APPLIQUER LES OUTILS DE LA TRIZ, Chantier, Université technique de

Belfort-Montbeliard. ISBN 978-2-914279-55-0

• K.Gadd: 2011, TRIZ for Engineers: Enabling Inventive Problem Solving, Wiley, ISBN-13: 978-0470741887

Liens • https://www.facebook.com/FranceTriz

• http://www.trizfrance.org

• http://matrizfrance.org/index.html

Companies utilisant TRIZ Avon BMW Boeing Borden Case Caterpillar Clorox Daimler-Chrysler Datacard Delphi Dial DuPont EDF

Electrolux Eli Lilly Ford Fujitsu General Motors Heidelberg Hilti Hitachi Honeywell HP IBM Intel Johnson &

Johnson Kimberly-Clark Kodak LG Lookheed-Martin McDonneIl-Douglas Motorola NASA NEC Electronics Pfizer

Pilkington Proctor & Gamble PSA Peugeot Citroen Posco Raytheon Rockwell Rolls Royce Samsung Sanyo Sara

Lee Shell Siemens The Gillette Co. Toyota USPO Xerox 3M + Majors chinoises

BIBLIOGRAPHIE


■ 41

Triz

ARIZ

76 Standards

ARIZ + principes

swordfish

ARIZ

Inertial tracking device, shoe and personal apparatus

provided with such a device

Motor-driven self-locking articulation for a robot arm

Articulated inflatable structure and robot arm

comprising such a structure

Omnidirectional wheel that can be driven by

a motor and vehicle provided therewith

Patents filled by CEA with TRIZ inside

Bistable magnetic holding device

1. Riwan, A.; Bonnemason, J.; Ponsort, D.: How the use of TRIZ led to design a novel bistable electromagnetic

fastening device, Triz Future Conference 2012, Lisboa, Portugal

2. Riwan A.: Triz helps blind people to find their way in subway stations, Triz Future Conference 2013, Paris, France,

3. Riwan A.: Enhanced experience and safety in Interactive Robotics, Global TRIZ Conference 2014, Seoul, Korea

4. Cavallucci D., Fuhlhaber S., Riwan A.: Assisting decisions in Inventive Design of complex engineering systems,

Triz Future Conference 2014 EPFL, Lausanne, Switzerland,


Alain RIWAN

Institut CEA LIST/DIASI

Laboratoire de Robotique Interactive

Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies

alternatives

CEA Saclay – Digiteo Moulon

Bât. 899-PC178

rue Noetzlin

F-91191 Gif-sur-Yvette Cedex

T. +33 (0)1 69 08 14 34 F. +33 (0)1 69 08 07 01

[email protected]

http://www-list.cea.fr

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