La méthode TRIZ

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Définitions de TRIZ

TRIZ vient du Russe: Teorija Reshenija Izobretateliskih Zadatch qui veut dire Théorie de résolution des problèmes inventifs. C’est une méthode efficace de conception pour résoudre des problèmes techniques. LA méthode est née du travail d’un ingénieur russe, Genrich Ashtuler qui a découvert que qu’on peut utiliser un algorithme de manière efficace pour faire évoluer des systèmes techniques ou trouver des solutions.

Le concepteur est trop souvent limité a son environnement de travail, à ses connaissances dans le domaine et peut être limité aussi par un manque de connaissance du vocabulaire du domaine technique par exemple. A l’inverse de Brainstorming, où les idées proposées sont souvent prévisibles, ici, on se base sur la logique, les données et la recherche plus que l’intuition. Pour évoluer correctement avec TRIZ il faut:

 

Inventeur de TRIZ

Genrich Ashtuler, inventeur de TRIZ

Cours connexes

Explication générale

La méthode TRIZ est basée sur le fait que lorsque l’on conçoit un produit, il y a de fortes chances que les problèmes que l’on rencontre présentent des similarités avec d’autres études et qu’alors leur résolution peut se faire avec des solutions similaires. Cette observation provient de l’immense quantité de brevets qui ont ainsi été analysé et comparés par l’auteur. Cette méthode permet donc d’éviter de tout ré-étudier encore et encore.

Objectifs de la méthode TRIZ

L’objectif principal de TRIZ est de favoriser la créativité en stimulant la recherche de concepts innovants en proposant aux inventeurs, concepteurs, ingénieurs, des outils permettant de débloquer leur créativité. TRIZ s’adapte en quelque sorte à chaque utilisateur et l’oriente dans chaque étape de la résolution des problèmes en proposant des solutions génériques déjà éprouvées. La méthode permet aussi de résoudre les contradictions, les compromis qui peuvent apparaitre pendant la phase de conception. Par exemple, les problématiques courantes des véhicules poids/puissance, vitesse/consommation, vitesse/sécurité…

Notion de contradictions

C’est un élément essentiel de la méthode TRIZ. Pour toute innovation recherchée, on est confronté au problème des contradictions. En principe, les ingénieurs ou les concepteurs cherchent à privilégier un compromis plutôt qu’une solution idéale qui n’existe pas. Ces notions peuvent être opérationnelles, techniques ou physiques.

Des outils tels que l’analyse de cause racine (Root Cause Analysis) ou l’analyse des valeurs conflictuelles (Values-Conflict Mapping Analysis) peuvent être utilisés. Ces outils seront présentés et détaillés ultérieurement.

Outils proposés par la méthode

Principes d'invention

A l’origine, il a été constaté qu’il y a 40 principes pour toute invention. Ils servent tous à résoudre une contradiction technique qui se présente lorsque l’on veut améliorer une caractéristique et qu’une autre se dégrade par compromis.

Liste des 40 principes d’innovation (ils sont détaillés un par un plus bas):

  1. 1) Segmentation
  2. 2) Extraction – Séparation
  3. 3) Qualité Locale
  4. 4) Asymétrie
  5. 5) Fusion – Intégration
  6. 6) Universalité
  7. 7) Imbrication – Inclusion
  8. 8) Contrepoids – Sustentation
  9. 9) Action Préalable Inverse
  10. 10/A) Action Préliminaire
  11. 11/B) Protection ou Compensation Préalable
  12. 12/C) Equipotentialité – Elimination Tension
  13. 13/D) Inversion
  14. 14/E) Sphéricité – Courbe – Arrondi – Cerclage
  15. 15/F) Dynamisation – Optimisation
  16. 16/G) Action Partielle ou Excessive
  17. 17/H) Autre Dimension – Changement Dimension
  18. 18/I) Vibrations ou Oscillations Mécaniques
  19. 19/J) Périodicité – Action Périodique
  20. 20/K) Continuité Action Utile

21/L) Vitesse Elevée ou Accélérée
22/M) Conversion Négatif en Positif
23/N) Rétroaction – Feedback – Retour
24/O) Intermédiaire – Médiateur
25/P) Self-Service – Organisation Autonome
26/Q) Utilisation de Copie(s) ou de Modèle(s)
27/R) Accessoire Bon Marché – à Durée Ephémère
28/S) Substitution Système Mécanique
29/T) Hydraulique ou Pneumatique
30/U) Membrane Flexible – Fine Couche
31/V) Porosité – Utilisation Matériaux Poreux
32/W) Changement de Couleur ou Transparence
33/X) Homogénéité
34/Y) Rejet et Régénération
35/Z) Modifications Paramètres
36/a) Phase de Transition ou de Transformation
37/b) Expansion Thermique – Dilatation
38/c) Environnement ou Atmosphère Enrichi
39/d) Environnement ou Atmosphère Inerte
40/e) Matériaux ou Structures Composites

Illustration TRIZ Division
Illustration TRIZ Copie

Paramètres

La méthode a installé 39 paramètres qui sont les principales caractéristiques qui permettent de définir un système technique. A l’aide de la matrice TRIZ, on cherche a améliorer une caractéristique sans en dégrader trop une/des autre(s). Par exemple, il risque d’être difficile de diminuer le volume la température d’une lampe en augmentant sa luminosité. Une grille permet de filtrer les paramètres améliorables sans en dégrader d’autres.

Liste des 39 paramètres techniques:

  1. 01/1 – poids de l’objet mobile
  2. 02/2 – poids de l’objet statique
  3. 03/3 – longueur de l’objet mobile
  4. 04/4 – longueur de l’objet statique
  5. 05/5 – surface de l’objet mobile
  6. 06/6 – surface de l’objet statique
  7. 07/7 – volume de l’objet mobile
  8. 08/8 – volume de l’objet statique
  9. 09/9 – vitesse
  10. 10/A – force
  11. 11/B – tension, pression
  12. 12/C – forme
  13. 13/D – stabilité de l’objet
  14. 14/E – résistance
  15. 15/F – durée d’action de l’objet mobile
  16. 16/G – durée d’action de l’objet statique
  17. 17/H – température
  18. 18/I – intensité lumineuse
  19. 19/J – énergie utilisée par l’objet mobile
  20. 20/K – énergie utilisée par l’objet statique

21/L – puissance
22/M – perte d’énergie
23/N – perte de substance
24/O – perte d’information
25/P – perte de temps
26/Q – quantité de substance
27/R – fiabilité
28/S – précision de la mesure
29/T – précision de fabrication
30/U – facteur néfaste à l’objet
31/V – facteurs néfastes induits
32/W – facilité de réalisation
33/X – facilité d’usage
34/Y – entretien
35/Z – adaptabilité
36/a – complexité du produit
37/b – complexité du pilotage
38/c – degré d’automatisation
39/d – productivité

Matrice des contradictions techniques

La matrice qui a pu être élaborée est la suivante:

Dans une entrée de la matrice, on se pose la question du paramètre à améliorer et de l’autre le paramètre qui peut se dégrader. (cliquez pour agrandir…)

 (cliquez pour agrandir…)

Exemple d'utilisation de la matrice

Une entreprise souhaitant être certifiée ISO 9001 doit améliorer la traçabilité de certaines de ses pièces en acier S235. Les avantages de cette démarche sont de réduire les couts dus aux pièces sans repères qui ne peuvent être utilisées dans le cycle de production car non identifiées ou mal identifiées (peu lisibles). En réalité, l’origine du problème provient du fait que les opérateurs souvent par négligence ou pour aller plus vite, ne prennent pas le temps de marquer leurs pièces. Ces pièces étant marquées avec des chiffres à frapper.

Photo ci-contre (oakleysteel.co.uk)

Traçabilité des tôles

 

Dans la méthode, il convient de choisir le paramètre à améliorer le mieux adapté à notre situation. Dans notre matrice, le paramètre dégradé qui correspondrait le mieux semble être le 24/O (Perte d’information). L’un des paramètre négatif de contradiction est la perte de temps. En effet, si les opérateurs marquent leurs pièces conformément aux exigences des cahiers des charges, ils perdent du temps sur la production. Ce paramètre dans la matrice de contradiction est le 25/P (Perte de temps).

A l’intersection du paramètre à améliorer (réduire la perte d’information) et du paramètre dégradé (perte de temps) on lit OQSW. Il faut le lier aux principes d’innovations OQSW:

O (24/O) : Intermédiaire – Médiateur,
Q (26/Q) : Utilisation de copies ou de modèles,
S (28/S): Substitution Système Mécanique,
W (32/W) : Changement de couleur ou transparence.

Parmi les études envisageables on a donc:

O (24/O) : Intermédiaire – Médiateur : Peut-on envisager un objet intermédiaire momentanément ?
– Utiliser un outil ou un procédé intermédiaire pour effectuer l’action.
– Associer momentanément l’objet à un autre, lequel devra pouvoir être enlevé facilement (réversibilité).

Q (26/Q) : Utilisation de copies ou de modèles : Est-ce intéressant d’utiliser une copie d’un objet ?
– Utiliser un exemplaire simplifié et bon marché 
– Remplacer un objet ou un procédé par leurs copies optiques.
– Si des copies optiques sont déjà utilisées, passer à des copies dans l’infrarouge ou l’ultraviolet. 

S (28/S): Substitution Système Mécanique : Quel moyen sensoriel peut remplacer un moyen mécanique ?
– Remplacer un système mécanique par des moyens sensoriels (optique, acoustique, toucher, olfactif).
– Interagir avec l’objet avec des champs électriques, magnétiques, électromagnétiques.
– Passer de champs statiques à des champs mobiles 

 W (32/W) : Changement de couleur ou transparence : Est-il possible de changer la couleur de l’objet ou sa transparence ? Est-ce bénéfique ?
– Modifier la couleur d’un objet ou de son environnement.
– Modifier le degré de transparence d’un objet.
– Utiliser des colorants pour observer des objets difficiles à observer.

Solutions retenues : On peut ainsi facilement identifier les possibilités techniques envisageables et celles qui ne le peuvent pas. Par exemple ici, on peut retenir:
– Utiliser un outil ou un procédé intermédiaire pour effectuer l’action. (Crayon graveur à la place des chiffres à frapper, autocollants codes barres ou QR codes, marquage laser, etc)
– Modifier la couleur d’un objet ou de son environnement. (Peindre la zone de marquage en blanc)

Tracabilité marquage automatqiue
Tracabilité marquage QRCode

Photos (Technifor.fr)

Détail des 40 principes d'innovation:

01 – Segmentation

Quelle modification intervient si on segmente ou divise l’objet problématique ?

– Diviser l’objet en plusieurs parties. – Rendre l’objet démontable. (Ex : manche de rasoir + lame)

02 – Extraction

Quelle partie de notre objet on peut supprimer ?

– Enlever une partie de l’objet qu’elle soit utile ou posant un problème (Ex : Placer la partie bruyante d’un appareil à l’extérieur du bâtiment)

03 – Qualité locale

Quelle partie de notre objet peut-on modifier localement ?

– Améliorer localement une caractéristique de l’objet. – Rendre la structure de l’objet non homogène. (Ex : Gomme à l’extrémité d’un crayon, marteau avec arrache-clou)

04 – Asymétrie

Peut-on rendre la pièce asymétrique ?

– Casser la symétrie de l’objet. – Rendre asymétrique l’objet en le constituant de deux parties. (Ex : ciseaux asymétriques)

05 – Groupement

Peut-on grouper des objets destinés à des opérations semblables ? 

– Fusionner plusieurs parties similaires de l’objet. – Grouper ou fusionner une partie avec un objet proche.

06 – Multifonctions

Est-il possible de rendre l’objet multi-fonctionnel ?

– Rendre polyvalent une partie de l’objet pour qu’il réalise plusieurs fonctions.
– Ajouter une fonction.
(Ex : couteau suisse)

07 – Inclusion (poupées russes)

Peut-on organiser l’objet de manière téléscopique ou par empilement ?

– Placer une partie dans une zone creuse de l’objet. (Poupées russes) – Rentrer une partie de l’objet à l’intérieur d’une autre. (Télescopique) (Ex : chaises empilables, trépied)

08 – Contrepoids

Peut-on envisager un contre poids pour compenser le poids ?

– Compenser la masse d’un élément par contrepoids d’un autre élément. – Compenser la masse de l’objet grâce à des systèmes liés avec l’environnement : force aérodynamique,  de flottabilité…. (Ex : ballast de montgolfière)

09 – Action contraire préalable

Comment anticiper une action contraire qui sera utile plus tard ?

– Si une action engendre des effets utiles et nuisibles : procéder à une action préventive pour limiter ces effets. – Si l’objet supporte en fonctionnement des tensions indésirables mais connues : le soumettre à une tension préalable contraire. (Ex : préflash anti-yeux-rouges, prédéformations)

10 – Action préliminaire

Qu’est-ce qui peut être fait en avance ?

– Réaliser une action protectrice pour limiter les effets négatifs. – Anticiper un démontage problématique (Ex : aliments précuits, système de serrage automatique)

11 – Protection préalable

Qu’est-ce qui peut être anticipé en cas d’urgence ?

– Mettre en œuvre des conditions initiales qui empêcheront ou limiteront la non-fiabilité (Ex : parachute de secours, capteurs en maintenance)

12 – Equipotentiel

Quelle condition peut être changée pour atteindre un niveau souhaité ?

– Limiter les possibilités de changer de position. – Changer les conditions pour éviter de devoir lever ou baisser un objet (Ex : écluses)

13 – Inversion

Qu’est-ce qui se passe si on fait une procédure à l’envers ?

– Rendre fixe les pièces mobiles et rendre mobile les parties fixes. – Retourner l’objet ou inverser le processus.  (Ex : souffleries pour tests, contre-courant)

14 – Courbe

Quels effets se produisent si on courbe les objets?

– Remplacer les droites par des courbes, les plans par des hémisphères, les cubes par des sphères … – Remplacer les translations par des rotations, utiliser les forces centrifuges au lieu de forces linéaires … (Ex : plateau à billes, plutôt qu’à cylindres)

15 – Dynamisme

Quelles solutions mettre en œuvre pour renforcer le dynamisme de l’objet? Quelles sont les conséquences de ces changements ?

– Rendre un objet rigide, mobile. – Rendre mobiles les éléments les uns par rapport aux autres.  (Ex : bus accordéon)

16 – Excessif ou partiel

Qu’arrive-t-il si l’objet ou une partie de l’objet est excessif ou allégé ?

– Reformuler le problème si on n’atteint pas 100% de l’objectif. – Réaliser l’action par excès et enlever le surplus. (Ex : exploser des roches trop grosses à déplacer)

17 – Autre dimension

Que se passe-t-il si on ajoute ou supprime une ou des dimensions ?

– Déplacer une partie de l’objet ou un mouvement dans une autre dimension. – Incliner une face (Ex : lits superposés)

18 – Vibration

Peut-il être intéressant de mettre l’objet en vibration ?

– Faire osciller ou vibrer un objet. – Si l’oscillation existe déjà, augmenter la fréquence. – Utiliser la fréquence de résonance. – Remplacer les vibrations mécaniques par des vibrations piézo-électriques. – Combiner les ultrasons et les champs électromagnétiques (Ex : scie sauteuse)

19 – Action périodique

Est-ce avantageux de mettre en place des actions périodiques ?

– Remplacer une action ponctuelle, ou continue par une action périodique ou par une impulsion. – Si l’action est déjà périodique, modifier sa fréquence. – changer le rythme de l’action (pauses, pulsations) (Ex : freinage ABS)

20 – Continuité

Que se passe-t-il si vous adoptez une action continue ?

– Travailler en continu, privilégier les actions ou toutes les parties de l’objet travaillant en permanence à plein régime. – Éliminer les pauses, les marches à vide, les actions intermittentes. (Ex : impression à l’aller et au retour de la cartouche)

21 – Vitesse élevée

Qu’arrive-t-il à l’objet à grande vitesse ?

– Conduire le procédé ou certaines de ses étapes (celles néfastes, dangereuses, hasardeuses) à grande vitesse.  (Ex : couper rapidement pour limiter l’échauffement)

22 – Conversion

Est-il possible d’utiliser des facteurs nocifs pour conduire à des effets positifs ? – Utiliser les effets négatifs pour obtenir des effets positifs. – Éliminer un effet nuisible en le combinant avec d’autres effets néfastes. – Amplifier un effet nuisible jusqu’à ce qu’il cesse d’être néfaste. (Ex : feux de forêts maitrisés)

23 – Rétroaction

Que se passe-t-il si vous introduisez une surveillance par feedback ?

– Introduire un asservissement (réponse, vérification) pour améliorer un procédé, un processus ou une action. – Si l’asservissement est déjà en place, le rendre plus efficace (Ex : ventilateur d’ordinateur)

24 – Intermédiaire

Peut-on envisager un objet intermédiaire momentanément ?

– Utiliser un outil ou un procédé intermédiaire pour effectuer l’action. – Associer momentanément l’objet à un autre, lequel devra pouvoir être enlevé facilement (réversibilité).  (Ex : chaine sur pneus)

25 – Self service

Comment pouvez-vous rendre l’objet autonome ?

– Rendre l’objet autonome (y compris auto-entretien) en ajoutant de nouvelles fonctions. – Utiliser des ressources gaspillées ou perdues : énergie, déchets… (Ex : verre auto-nettoyant)

26 – Copie

Est-ce intéressant d’utiliser une copie d’un objet ?

– Utiliser un exemplaire simplifié et bon marché – Remplacer un objet ou un procédé par leurs copies optiques. – Si des copies optiques sont déjà utilisées, passer à des copies dans l’infrarouge ou l’ultraviolet. (Ex : simulateur de vol, de soudage, consignes numériques et non papier)

27 – Éphémère et bon marché

Qu’est-ce qui peut être remplacé par des objets “jetables” ?

– Remplacer l’objet cher par de nombreux objets bon marché, en renonçant à certaines propriétés (Ex : gants, masques jetables)

28 – Interaction non mécanique

Quel moyen sensoriel peut remplacer un moyen mécanique ?

– Remplacer un système mécanique par des moyens sensoriels (optique, acoustique, toucher, olfactif). – Interagir avec l’objet avec des champs électriques, magnétiques, électromagnétiques. – Passer de champs statiques à des champs mobiles (Ex : robinet déclenchement infra rouge)

29 – Fluide

Est-ce possible de remplacer des parties solides par un fluide ?

– Remplacer les parties solides par du gaz ou du liquide : objets gonflables, objets remplis d’air ou d’eau. (Ex : paddle, gonflable)

30 – Membrane flexible

Quel bénéfice peut-on tirer à utiliser, isoler ou protéger l’objet par un film ?

– Remplacer les structures par des membranes souples et des films plus ou moins minces. – Isoler l’objet de son environnement en utilisant des membranes souples ou des films minces.  (Ex : sac à glaçons)

31 – Porosité

Que se passe-t-il si vous utilisez des matériaux poreux ?

– Rendre un objet poreux ou lui ajouter des éléments poreux. – Si l’objet est déjà poreux, remplir les porosités d’une substance adaptée pour obtenir le résultat souhaité. – Si l’objet est déjà poreux, augmenter ou diminuer la porosité. (Ex : matériaux GoreTex®)

32 – Changement de couleur

Est-il possible de changer la couleur de l’objet ou sa transparence ? Est-ce bénéfique ?

– Modifier la couleur d’un objet ou de son environnement. – Modifier le degré de transparence d’un objet. – Utiliser des colorants pour observer des objets difficiles à observer.  (Ex : microscope polarisant, produits de ressuage)

33 – Homogénéité

Que se passe-t-il si on homogénéise ?

– Faire interagir l’objet principal avec des objets de matériaux identiques. (Ex : chevilles en bois à la place de vis métalliques)

34 – Rejet et régénération

Est-il possible d’éliminer ou de recycler l’objet ?

– Éliminer (par dissolution, évaporation…) les parties de l’objet qui ont fini de remplir leurs fonctions. – Inversement, régénérer ou récupérer les consommables directement pendant l’opération. (Ex : capsules de café en aluminium)

35 – Valeur d’un paramètre

Peut-on changer un ou plusieurs paramètres de l’objet ? – Changer l’état de l’objet. – Changer la concentration, la densité. – Changer la température, la pression, … (Ex : savon, liquide à poudre)

36- Phase de transition

Comment tirer bénéfice des transitions de phase ?

– Utiliser les phénomènes liés aux changements de phase : changement de volume, création ou perte de chaleur… (Ex : signal analogique en signal numérique)

37 – Dilatation

Quelle partie spécifique peut-on dilater ?

 

– Utiliser la dilatation ou la contraction thermique des matériaux.
– Si la dilatation thermique est déjà utilisée, utiliser plusieurs matériaux aux coefficients de dilatation thermique différents.
(Ex : bilame pour thermostat)

38 – Oxydes puissants

Que se passe-t-il si vous ajoutez un activateur ?

– Remplacer l’air par de l’air enrichi en oxygène. – Remplacer l’air enrichi en oxygène par de l’oxygène pur. – Exposer l’air ou l’oxygène à des radiations ionisantes. – Utiliser de l’oxygène ionisé. – Remplacer l’oxygène ionisé par de l’ozone. (Ex : souder avec un gaz plus pur)

39 – Élément inerte

Que se passe-t-il si vous ajoutez un environnement neutre ?  – Remplacer l’environnement en place par un environnement neutre ou inerte – Ajouter des éléments neutres ou des additifs inertes. (Ex : soudage avec gaz inerte)

40 – Composites

Pouvez-vous faire quelque chose de nouveau en combinant des matériaux ?

– Remplacer les matériaux homogènes par des matériaux composites. (Ex : fibre de carbone)

Livres sur les méthodes de gestion de production

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