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Créativité
Résolution de problèmes inventifs
TRIZ
Yvon LE MEUR
Professeur de Génie Industriel
ENSAM Angers
Importance de la maîtrise du cycle d'innovation
To TP
Tb TfCas
h flo
w
Tr
Ts PM Te
Temps
profitnet
CYCLE D'INNOVATION
To Opportunité
TP Opportunité perçue
Tb Lancement du projetTf La définition est figée
Tr Première production
Ts Premières livraisons
PM Point mortTe Fin du projet
tiré de "Accelerated Innovation" by Marvin Patterson
Années 70/90 : Focalisation sur la trilogie :
QUALITE/COÛT/DELAI
Aujourd'hui :
QUALITE/COÛT/DELAI/INNOVATION
Innovation ?
Découverte ?
Invention ?
IL FAUT INNOVER !
COMMENT ?
Comment stimuler la capacité d'innovation des techniciens, ingénieurs et cadres?
TRIZTeoriya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch
Théorie de la Résolution des Problèmes Inventifs
Autres sigles :
- T.I.P.S. (Theory of Inventive Problem Solving)
- T.R.P.I. (Théorie de la Résolution des ProblèmesInventifs)
- I.TRIZ - S.I.T. – U.S.I.T. – A.S.I.T. – W.O.I.S
Plan de l'exposé• 1 - Origines de TRIZ• 2 - Le corpus de connaissances• 3 - Positionnement • 4 - Le problème inventif• 5 - Présentation de bases de données• 6 - Approches méthodologiques• 7 - Le logiciel IWB• 8 - Exemples industriels• 9 - Les lois d’évolution• 10 - Conclusions
1 Les origines de TRIZ
« TRIZ »Un corpus de
connaissances dédié à la créativité
« TRIZ »Un corpus de
connaissances dédié à la créativité
Le fondateur :Genrich ALTSHULLER
(1926-1998)• né dans l'ex URSS
• autodidacte
• auteur de science fiction sous le nom de G. ALTOV
• débute sa réflexion sur TRIZ en 1946
• de 1946 à 1985, élabore TRIZ:
- un corpus de connaissances
- des méthodologies structurées
- un autre état d'esprit pour la résolution de problèmes
© ENSAM 2001
Contexte culturel : matérialisme dialectique
Demandes des inventeurs
Intuitions d’ALTSHULLER
Analyse des brevets Histoire des sciences et techniques
Théorie « TRIZ »
Mécanismes d’invention et lois d’évolution des systèmes techniques
Evolution de TRIZG. Altshuller
et collaborateurs"TRIZ classique"
Israël
SIT
USIT
Consultantsaméricains
IMIdeation
Kishinev
SéparationOccidentalisation
recherche de l'efficacitéfidélité à l'esprit
Fidélité à la forme« messianisme »
Consultants ex "russes" Ex URSS
?
Minsk
USA ex URSS
Finlande Suède
Australie
Israël
Pol
(RDA)
Hollande
FranceGB
JaponCorée
RFA
Italie Espagne
immigration
diffusion
Taiwan
Belgique
© ENSAM 2001
Théorie TRIZ
Corpus de connaissances
- prémisses
- concepts
- postulats
- résultats
SIT USIT (Ford)
Triz « classique »
Approches manuelles
contradictions - principes
vepoles - ARIZ ..
<1985
~1970
Approches occidentalisées
- Invention machine
- Ideation
- Autres
Cible :
- ingénieurs soviétiques
- culture dialectique
- créativité bridée
- sans informatique
- efficience faible
Cible :
- ingénieurs occidentaux
- complémentarité avec l ’existant
- « A.O. » - appropriation rapide
>1990
© ENSAM 2001
Pic des attentes surestimées
Dépression de la désillusion
E
t
Plateau de la productivité
© ENSAM 2001
« Dans la Silicon Valley, la plupart des idées prennent
vingt ans à devenir des succès immédiats ! »
Paul SAFFO - Institute for the future
2 – Le corpus deconnaissances
Les champs d’application
A - La résolution de problèmes :
TRIZ méthode de créativité :
« super » brainstorming !
Logiciels : Improver – IWB – Knowledge WizzardCreatriz – TRIZsolver….
1.Pb ?
2.R Idée
3.Act
4.TrSit 1 Sit 2
Conseil
1.Pb ?
2.R Idée
3.Act
4.TrSit 1 Sit 2
TRIZ
BS 1
BS 2
idées concepts
conceptssuggestions
problème
problème idées
TRIZ
Brainstorming classique
TRIZ
Idées
Peuvent être abstraites , floues, partielles , sans recherche de faisabilité
ressources pour des concepts
Concepts
cohérents . maquettables validables . prototypables
évaluables
concrétisation
Solutions immédiates
pertinentes
Choix
Solutions potentielles
Cibles de R&D et de veille+
Construction
Créativité Conception
Idées
Peuvent être abstraites , floues, partielles , sans recherche de faisabilité
ressources pour des concepts
Concepts
cohérents . maquettables validables . prototypables
évaluables
concrétisation
Solutions immédiates
pertinentes
Choix
Solutions potentielles
Cibles de R&D et de veille+
Construction
Créativité ConceptionTRIZTRIZ
Point de départ Date butoir
Ensemble exhaustifdes solutions
Point de décisionpertinente
Nombre mini desolutions pourune décision
pertinente
Nombre de
solutions
Temps
TR
IZ
Méthodes conventionnelles
Apports de TRIZ
Point de décision forcée
B - Analyse de défaillances
• Principe : analyse "subversive" : le saboteur
• Méthodes classiques : Quoi ? Pourquoi ?
• TRIZ : Comment ?
Logiciels : AFD – FA Failure analysis
AFD – FP Failure prediction
C - Prospective technologique("évolution dirigée")
Approche systématique permettant de déterminer un ensemble de scénarios possibles d'évolution de :
- produits/services/procédés - technologies- marchés - organisations ….
Logiciels en cours de développement
Les "lois" d'évolution des produits :
Hypothèse d'Altschuller :
Les systèmes techniques n'évoluent pas au hasard, mais suivant des lois d'évolution
8 lois (tendances)Rem : dans la littérature sur TRIZ, on en trouve de
nombreuses variantes se déclinant elles-mêmes en de nombreuses lignes d'évolution.
Retour d’expérience
Cas industriels
Introduction en France : 1997
Aujourd’hui :
en phase de découverte - validation :
Plus une centaine d ’entreprises, dont la plupart des grands groupes industriels
en phase d ’appropriation : une quarantaine d ’entreprises dont PSA , Legrand , MGI-Couttier, Bourjois Chanel,Valeo, Michelin, Altran,…
PSA – Plateau Créativité Innovation
Sujet : Processus de Cataphorèse
Actions : 3 groupes :
- TRIZ classique (37 idées)
- TechOptimizer (25 idées)
- IWB (35 idées)
Schéma : ½ journée avec le poseur de problème
1 à 3 jours de travail du groupe (2ou3 personnes)
½ journée de restitution
Au total 50 idées, dont 29 retenues par
les spécialistes
19 BREVETS
GOMMA (Rennes)
Caoutchoutier automobile
Rotule de suspension
Contradiction :- souple pour absorber bruits
et cahots de la route
- rigide en courbe
Solution IWB : employer des fluides magnéto-rhéologiques
(brevet déposé)
« potentiel d’un brevet par mois »
TOSHIBA TEIS (Dieppe)
Photocopieurs et toner
1ère cible : alimentation papierObjectif :
Réduction de coût de 25 %
Doc TOSHIBA TEC Corporation
La démarche de TEIS• participation à une présentation Ideation-
TRIZ (fin mai 1999)
• formation par Internet à IWB2.2 (juin)
• résolution du problème (du 21 juin au 6 juillet)
• définition des plans et pièces (du 7 au 13 juillet)
• fabrication du proto (du 19 au 26 juillet)
• test du proto fonctionnel (fin juillet 1999)
Doc TOSHIBA TEC Corporation
Une séance de travail :• salle de réunion (on sort du cadre de travail)• ordinateur portable + videoprojecteur• 2 heures MAXI• 2 à 3 personnes• définition des objectifs • mise à jour du rapport en temps réel• relecture et synthèse (J+1), avant une nouvelle séance
Doc TOSHIBA TEC Corporation
Résultat : gain de 22 % (sur la base du prototype fonctionnel)
Doc TOSHIBA TEC Corporation
Boundary layerimpacted
NOZZLE
MATERIALFEED
Mixture air/particlesevacuated
Boundary layerdeflected
Boundary layerimpacted
Jet mixtureAir/particles
2ème cible : production de toner
Objectifs:
• Gagner deux heures par opération de maintenance
• Diviser le prix de la pièce par deux
• Supprimer les risques de détérioration en maintenance
• RESULTAT = coût de la pièce
passant de 25 kF à 2,5 kF
• efficacité de l’opération accrue
de 10 %
• temps de maintenance divisé
par 2
Problèmes traités - Produit (1)
• Concepteur de circuits intégrés : réalisation d’une nouvelle fonction au sein d’une puce (2 demandes de brevets).
ST Microelectronics
• Secteur aéronautique : réduction de 20% du coût d’un moteur (19 demandes de brevet). Snecma
• Secteur de l’agro-alimentaire : élimination d’un défaut rédhibitoire (moyen terme). Barangé
• Secteur cosmétique : nouveau type de conditionnement pour produit cosmétique. Bourjois/Chanel
Problèmes traités – Process, logistique(2)
• Traitement de surface de polymères pour le flaconnage de luxe : amélioration du procédé de vernissage (moyen terme). Solev
• Sous-traitance automobile : division par 10 du taux de rebut sur une ligne de soudure. Valeo
• Plasturgiste : mise au point d’un nouveau procédé de soudure de pièces en nylon. Solvay
• Sous-traitance automobile : augmentation de la productivité (pièces injectées) permettant de conserver l’activité en France et optimisation de la logistique interne de l’entreprise. Tetras
3 Positionnement
par rapport aux autres méthodes
LE CERVEAU fonctionnement des DEUX hémisphères
Hémisphère gauche Hémisphère droit
CORTEX GAUCHELogique
AnalytiqueMatheux
TechniqueSéquentiel
CORTEX DROITIntuitif, Imaginé,
visionnaireSynthétiqueArtistiqueEsthétique
Global
LIMBIQUE GAUCHEContrôléPlanifiantOrganisé
AdministratifCritique
LIMBIQUE DROITExpansif
RelationnelSpontané
Non verbalChaleureux
Les deux cerveaux
Hémisphère gauche Hémisphère droitAnalyse raisonnement séquentialité logique
Synthèse intuition globalité simultanéité analogie
L’enseignement :
Deux mondes, deux états d’esprit différents !
Cycle opérationnel Cycle d’innovation
Hémisphère gaucheAnalyse raisonnement séquentialité logique
Hémisphère gaucheAnalyse raisonnement séquentialité logique
Hémisphère droitSynthèse intuition globalité
simultanéité analogie
Analyse de situationPoser le problème Construction
Conception préliminaireCréativité
Problèmessecondaires
« TRIZ » Une démarche de type« cerveau gauche » à
finalité « cerveau droit »= continuité
méthodologique
« TRIZ » Une démarche de type« cerveau gauche » à
finalité « cerveau droit »= continuité
méthodologique
Pb ?
R Idée
Act.
Tr.Sit 1 Sit 2
stimulants méthodes structurantes
Freins
Les freins
Le vecteur d'inertie psychologique
ThermoThermo
Chimie ElectricitéElectricité
Pb
S
Mécanique
Les « œillères » de l’expert !
Peut être individuel ou collectif
Les phrases "créaticides"
- Cela ne marchera pas - On n'est pas équipé pour- Ce n'est pas sérieux - Formons un comité- Il n'en sortira rien - Ce n'est pas brevetable- N'allons pas trop vite - Ce n'est pas convaincant- Les clients ne l'accepteront pas - Attendons voir - Ca ne colle pas avec notre image - Ca ne se fait pas - Trop difficile à vendre - Dupont sera contre- Cela donnerait trop de travail - C'est trop simple- Vous ne ferez jamais accepter cela à la direction- Ils penseront que nous sommes farfelus ……
Le frein sémantique:très souvent : un vocabulaire précis sera trop restrictif
Exemple de dialogue :
A: " je cherche un truc qui protège le moteur"
B: " Monsieur, un truc qui protège un moteur, comme vous dites, s'appelle un capot"
Conséquence:
On ira chercher un solution dans l'ensemble des capots et non dans l'ensemble plus général des "trucs qui protègent.."
Une solution :l'abstraction
en mathématiques
"x" "inconnue" dématérialisée
en TRIZ"chose" "substance" "champ"
"truc" "machin"...pour s'extraire de toute référence
à une solution
?
?
« Out of the box »« Out of the box »
Organisation de la créativité par des méthodes de type "MILES"
Méthodes dites « rationnelles » « cerveau gauche »
• Objectif :
Structurer les connaissances pour organiser le processus créateur
• Principales approches :
- Analyse de la valeur (L.D. Miles)
- Analyse morphologique (F. Zwicky)
- Quality Function Deployment (Y. Akao)
- Matrices de découverte (A. Moles)
- Six Sigma….
étape 1 : orientation de l'action
étape 2 : recherche de l'information
étape 3 : analyse des fonctions et des coûts
étape 4 : recherche des idées
étape 5 : étude et évaluation des solutions
étape 6 : bilan et décision
étape 7 : exécution
Etapes de l'A.V.
?Point faible
Stimulation de la créativité par des méthodes de type "OSBORN"
Méthodes dites « non rationnelles » « cerveau droit »
• Objectif :
Réduire l'inertie psychologique - stimuler la motivation - utiliser le potentiel multiplicateur du travail en groupe
• Principales approches :
- Brainstorming (A.F. Osborn)
- Synectique (W. Gordon)
- Pensée latérale (E. DeBono)........
Quelques suggestions de la démarche synectique
Extraire – Ajouter – Transférer – Pratiquer l’empathie - Superposer – Changer d’échelle Substituer – Isoler - Fragmenter – Déguiser Contredire – Parodier – Parasiter - Falsifier
Rechercher des analogies – Mythifier Symboliser - Approche « surréaliste » - Répéter
Combiner … (dans le désordre !)
Essayez de:
4 - La résolution de problèmes inventifs
1ère partie: principes
Trois composantes d’un problème :
Trois composantes d’un problème :
1 -Questions d’inventaire Produit/Marché:1 -Questions d’inventaire Produit/Marché:
Portent sur la cible:
Délimiter la cible : dans l’espace, dans le temps, par extension…
Dynamique : acteurs, fonctions, relations…
Portent sur la cible:
Délimiter la cible : dans l’espace, dans le temps, par extension…
Dynamique : acteurs, fonctions, relations…
(Analyse de la situation)(Analyse de la situation)
2 -Questions d’évaluation :2 -Questions d’évaluation :
Supposent des critères de valeur
Expression d’une insatisfaction,d’attentes
Définition des objectifs
Supposent des critères de valeur
Expression d’une insatisfaction,d’attentes
Définition des objectifs
3 – Enjeux:
Quel intérêt ? Quels enjeux technologiques ?Quels enjeux économiques ?
Expression d’un marchéConditionne la motivation
3 – Enjeux:
Quel intérêt ? Quels enjeux technologiques ?Quels enjeux économiques ?
Expression d’un marchéConditionne la motivation
Poser le Pb ?
Raisonnement Idée
Action
Transformation
Situation 1
Situation 2
Conception de la solution
Construction de la solution
Problèmes « routiniers »
Il existe au moins un méthode connue pour essayer de résoudre
le problème
Objectif : un résultat qualitatif et quantitatif
Exemple : dimensionner un réacteur pour la réaction X
Problèmes « inventifs »
Il n’existe pas de méthode connue pour résoudre le problème dans notre champ
de compétences
Objectif créativité : générer des idées
Exemple : contourner un brevet
Résolution par modélisation :
Modèle :équations
Solution du
modèle
Monproblème
Masolution
Modélisation
Résolution
Concrétisationparticularisation
Abstractiongénéralisation
(souvent AO)
Raisonnement par analogie :
« Structure »de départ
« Structure »analogue
Structure plus abstraite1ère phase
d’abstraction:généralisation
2ème phase d’abstraction:
particularisation
f(x) = 0 x = f-1(o)
ax²+bx+c = 0 -b± b2-4ac
2a
2x²+x-6 = 0x1 = + 3/2
x2 = -2
Résolution d'un problèmemathématique simple
x =
Conception inventive
Comment ?
- recherche d'idées- méthodes structurantes- freins- méthodes stimulantes
?Problème Solutions
Définition du "problème inventif"
Problème pour lequel on ne dispose pas de modèles dans notre champ
habituel de connaissances
Nota : dans TRIZ « classique », une deuxième condition :et qui comporte au moins une contradiction
Postulat fondamental d'Altshuller:
"Les problèmes inventifs peuvent être modélisés, codifiés, classifiés et résolus méthodiquement, au même titre que tous les autres problèmes
techniques"
TRIZ :
Trois grandes familles de modèles pour problèmes inventifs
"processeur"
Conflit contradiction interaction
Le modèle « processus/processeur »
Entrée Sortie
Ressources
Système technique
Système technique - Approche systémique
Base de données d ’effets - Identification des ressources
Le modèle CONFLIT - CONTRADICTION
La contradiction physique :
La contradiction technique :
Caractéristique A
Caractéristique B
Modalité A2 Modalité A1
Le modèle « substance-champ » ( su-field - vepole )
Modèle de base :
Substance 1 : l ’outil Substance 2 : l ’objet
Champ : (Me.Th.Ch.E.M.EM)
Exemples : liaison mécanique - réaction chimique - influence électromagnétique - effet thermique – communication - etc..
Modélisation :
Monproblème
Masolution
Modélisation
Abstractiongénéralisation
?Modèle
Poser le Pb ?
Raisonnement Idée
Action
Transformation
Situation 1
Situation 2
Conception de la solution
Construction de la solution
TRIZ
Raisonnement Idée
Situation 1
Situation 2
Conception de la solution
Action de transformation
Construction de la solution
Situation
1
Situation
2
« mécanisme de transformation »
à l’origine de l’action
de transformation
Dans TRIZ, ces mécanismes seront appelés « principes », « solutions standards » et plus
généralement « opérateurs ».
Valeur V1
Valeur V2
V2 > V1
Les mécanismes de l'invention :
Intuition fondamentale d'Altshuller :• Les inventeurs utilisent les mêmes mécanismes pour
innover, à toutes époques et indépendamment de leur domaine d'activité.
• La plupart des inventions sont obtenues avec un nombre fini de mécanismes.
• Si l'on peut, par une analyse systématique du fonds mondial des brevets, identifier ces mécanismes, il deviendra possible de les proposer pour résoudre efficacement les nouveaux problèmes.
méthodologie structurée d'aide à l'innovation
Principe N° 21 : Faire à grande vitesse
« rushing through »
Réaliser les actions difficiles, dangereuses, à grande vitesse.
Exemple 1 :
Une découpe à grande vitesse empêche la déformation de tubes en plastique fin.
Exemple 2 :
Une pomme de terre peut pourrir à cause des bactéries qu'elle contient naturellement à sa surface. La chaleur tue les bactéries; cependant trop de chaleur va cuire l'intérieur de la pomme de terre.
Comme alternative, les pommes de terre sont exposées pendant un court moment (quelques secondes) à une flamme de 500 à 850 degrés C. Ceci tue les bactéries sans affecter l'intérieur de la pomme de terre.
Lait UHT
Invention : stériliser par une "impulsion" à haute température
Mécanisme : Faire à grande vitesse
Idée
Contradiction : - chauffer « fort » pour stériliser
- ne pas chauffer « trop fort » pour
préserver les principes actifs
Illustration : la stérilisation du lait
Quoi faire à grande vitesse?
« Pampryl fraîchement pressé, développé par la société Ulti, est un jus de fruits frais stabilisé par hautes pressions.
Le traitement, aussi appelé pascalisation, effectué pendant quelques secondes à 4 000 bars, garantit le maintien des caractéristiques nutritionnelles et gustatives du produit pendant seize jours »
Emballages Magazine N° 591 Octobre 2001
Un jus de fruit stabilisé par hautes pressions
Démarche d'analyse
• Certificat d’auteur d’invention X
• Quelle invention?
• Quelles contradictions? (typologie)
• Quels paramètres en conflit? (typologie)
• Quel principe utilisé? (typologie)
Les 39 paramètres
1 - masse de l’objet mobile 14 - résistance 27 - fiabilité
2 - masse de l’objet immobile 15 - durabilité de l’o.m. 28 - précision de mesurage
3 - dimension de l’o.m. 16 - durabilité de l’o.i. 29 - précision de fabrication
4 - dimension de l’o.i. 17 - température 30 - facteurs nuisibles externes
5 - surface de l’o.m. 18 - brillance 31 - facteurs nuisibles induits
6 - surface de l’o.i. 19 - énergie dépensée par l’o.m. 32 - facilité de fabrication
7 - volume de l’o.m. 20 - énergie dépensée par l’o.i. 33 - facilité d’usage
8 - volume de l’o.i. 21 - puissance 34 - maintenabilité
9 - vitesse 22 - perte d’énergie 35 - adaptabilité
10 - force 23 - perte de substance 36 - complexité de l’objet
11 - tension, pression 24 - perte d’information 37 - complexité de pilotage
12 - forme 25 - perte de temps 38 - degré d’autonomie
13 - stabilité de l’objet 26 - quantité de substance 39 - productivité
1 - masse de l’objet mobile 14 - résistance 27 - fiabilité
2 - masse de l’objet immobile 15 - durabilité de l’o.m. 28 - précision de mesurage
3 - dimension de l’o.m. 16 - durabilité de l’o.i. 29 - précision de fabrication
4 - dimension de l’o.i. 17 - température 30 - facteurs nuisibles externes
5 - surface de l’o.m. 18 - brillance 31 - facteurs nuisibles induits
6 - surface de l’o.i. 19 - énergie dépensée par l’o.m. 32 - facilité de fabrication
7 - volume de l’o.m. 20 - énergie dépensée par l’o.i. 33 - facilité d’usage
8 - volume de l’o.i. 21 - puissance 34 - maintenabilité
9 - vitesse 22 - perte d’énergie 35 - adaptabilité
10 - force 23 - perte de substance 36 - complexité de l’objet
11 - tension, pression 24 - perte d’information 37 - complexité de pilotage
12 - forme 25 - perte de temps 38 - degré d’autonomie
13 - stabilité de l’objet 26 - quantité de substance 39 - productivité
40 principes d'innovation
1 - Segmenter2 - Extraire3 - Changer de qualité locale4 - Utiliser l'asymétrie5 - Combiner....37 - Utiliser l'expansion thermique38 - Utiliser des oxydants forts39 - Utiliser un environnement inerte40 - Utiliser des matériaux composites
1 - Segmenter2 - Extraire3 - Changer de qualité locale4 - Utiliser l'asymétrie5 - Combiner....37 - Utiliser l'expansion thermique38 - Utiliser des oxydants forts39 - Utiliser un environnement inerte40 - Utiliser des matériaux composites
Exemples de principesN° 14 :Utiliser la courbure
• Expressions clés : courbes - sphérique - rotation - curviligne
14a : remplacer des parties droites ou des surfaces planes par des courbes, des formes cubiques par des formes sphériques
14b : Utiliser des rouleaux, billes, spirales
14c : Remplacer un déplacement linéaire par une rotation, utiliser une force centrifuge
• Exemples :
- fonds bombés des réservoirs
- bille de la souris, "track-ball"
- guide à billes ...
Soient N brevets dont l'invention résout une contradiction entre les paramètres x et y
On identifie les principes utilisés et on en réalise une statistique :
P 23
P 31P 17P 5
Principes retenus
On suggèrera à l’utilisateur ayant à résoudre une contradiction de type x/y d’essayer
d’appliquer d’abord le principe 23, puis le 5, puis le 17….
Synthèse
Problèmes inventifs
Problèmes inventifs
Modèles généraux
Modèles généraux
Récurrence des mécanismes d’invention
Récurrence des mécanismes d’invention
Opérateurs types
Opérateurs types
Problèmes types
Problèmes types
Suggestionspertinentes