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Créativité Résolution de problèmes inventifs TRIZ Yvon LE MEUR Professeur de Génie Industriel ENSAM Angers.

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2 Créativité Résolution de problèmes inventifs TRIZ Yvon LE MEUR Professeur de Génie Industriel ENSAM Angers

3 Importance de la maîtrise du cycle d'innovation ToTo TPTP TbTb TfTf Cash flow TrTr TsTs PM TeTe Temps profit net CYCLE D'INNOVATION T o Opportunité T P Opportunité perçue T b Lancement du projet T f La définition est figée T r Première production T s Premières livraisons PM Point mort T e Fin du projet tiré de "Accelerated Innovation" by Marvin Patterson

4 Années 70/90 : Focalisation sur la trilogie : QUALITE/COÛT/DELAI Aujourd'hui : QUALITE/COÛT/DELAI/INNOVATION

5 Innovation ? Découverte ? Invention ?

6 IL FAUT INNOVER ! COMMENT ? Comment stimuler la capacité d'innovation des techniciens, ingénieurs et cadres?

7 TRIZ Teoriya 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 Problèmes Inventifs) - I.TRIZ - S.I.T. – U.S.I.T. – A.S.I.T. – W.O.I.S

8 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 dévolution 10 - Conclusions

9 1 Les origines de TRIZ

10 « TRIZ » Un corpus de connaissances dédié à la créativité « TRIZ » Un corpus de connaissances dédié à la créativité

11 Le fondateur : Genrich ALTSHULLER ( ) 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

12 © ENSAM 2001 Contexte culturel : matérialisme dialectique Demandes des inventeurs Intuitions dALTSHULLER Analyse des brevets Histoire des sciences et techniques Théorie « TRIZ » Mécanismes dinvention et lois dévolution des systèmes techniques

13 Evolution de TRIZ G. Altshuller et collaborateurs "TRIZ classique" Israël SIT USIT Consultants américains IM Ideation Kishinev Séparation Occidentalisation recherche de l'efficacité fidélité à l'esprit Fidélité à la forme « messianisme » Consultants ex "russes" Ex URSS ? Minsk

14 USA ex URSS Finlande Suède Australie Israël Pol (RDA ) Hollande France GB Japon Corée RFA Italie Espagne immigration diffusion Taiwan Belgique

15 © ENSAM 2001 Théorie TRIZ Corpus de connaissances - prémisses - concepts - postulats - résultats SITUSIT (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

16 © ENSAM 2001 Pic des attentes surestimées Dépression de la désillusion E t Plateau de la productivité

17 © ENSAM 2001 « Dans la Silicon Valley, la plupart des idées prennent vingt ans à devenir des succès immédiats ! » Paul SAFFO - Institute for the future

18 2 – Le corpus de connaissances Les champs dapplication

19 A - La résolution de problèmes : TRIZ méthode de créativité : « super » brainstorming ! Logiciels : Improver – IWB – Knowledge Wizzard Creatriz – TRIZsolver….

20 1. Pb ? 2. R Idée 3. Act 4. Tr Sit 1Sit 2 Conseil

21 1. Pb ? 2. R Idée 3. Act 4. Tr Sit 1Sit 2 TRIZ

22 BS 1 BS 2 idées concepts concepts suggestions problème idées TRIZ Brainstorming classique TRIZ

23 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

24 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 TRIZ

25 Point de départ Date butoir Ensemble exhaustif des solutions Point de décision pertinente Nombre mini de solutions pour une décision pertinente Nombre de solutions Temps TRIZ Méthodes conventionnelles Apports de TRIZ Point de décision forcée

26 B - Analyse de défaillances Principe : analyse "subversive" : le saboteur Méthodes classiques : Quoi ? Pourquoi ? TRIZ : Comment ? Logiciels : AFD – FA Failure analysis AFD – FP Failure prediction

27 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

28 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.

29 Retour dexpérience Cas industriels

30 Introduction en France : 1997 Aujourdhui : 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,…

31 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

32 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 dun brevet par mois »

33 TOSHIBA TEIS (Dieppe) Photocopieurs et toner 1ère cible : alimentation papier Objectif : Réduction de coût de 25 % Doc TOSHIBA TEC Corporation

34 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

35 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)

36 Doc TOSHIBA TEC Corporation 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 lopération accrue de 10 % temps de maintenance divisé par 2

37 Problèmes traités - Produit (1) Concepteur de circuits intégrés : réalisation dune nouvelle fonction au sein dune puce (2 demandes de brevets). ST Microelectronics Secteur aéronautique : réduction de 20% du coût dun moteur (19 demandes de brevet). Snecma Secteur de lagro-alimentaire : élimination dun défaut rédhibitoire (moyen terme). Barangé Secteur cosmétique : nouveau type de conditionnement pour produit cosmétique. Bourjois/Chanel

38 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 dun nouveau procédé de soudure de pièces en nylon. Solvay Sous-traitance automobile : augmentation de la productivité (pièces injectées) permettant de conserver lactivité en France et optimisation de la logistique interne de lentreprise. Tetras

39 3 Positionnement par rapport aux autres méthodes

40 LE CERVEAU fonctionnement des DEUX hémisphères Hémisphère gaucheHémisphère droit CORTEX GAUCHE Logique Analytique Matheux Technique Séquentiel CORTEX DROIT Intuitif, Imaginé, visionnaire Synthétique Artistique Esthétique Global LIMBIQUE GAUCHE Contrôlé Planifiant Organisé Administratif Critique LIMBIQUE DROIT Expansif Relationnel Spontané Non verbal Chaleureux

41 Les deux cerveaux Hémisphère gaucheHémisphère droit Analyse raisonnement séquentialité logique Synthèse intuition globalité simultanéité analogie

42 Lenseignement :

43 Deux mondes, deux états desprit différents ! Cycle opérationnelCycle dinnovation

44 Analyse de situation Poser le problème Construction Conception préliminaire Créativité Problèmes secondaires

45 « 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

46 Pb ? R Idée Act. Tr. Sit 1Sit 2 stimulants méthodes structurantes Freins

47 Les freins

48 Le vecteur d'inertie psychologique Thermo Chimie Electricité Pb S Mécanique Les « œillères » de lexpert ! Peut être individuel ou collectif

49 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 ……

50 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.."

51 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 »

52 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….

53 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

54 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)

55 Quelques suggestions de la démarche synectique Extraire – Ajouter – Transférer – Pratiquer lempathie - Superposer – Changer déchelle Substituer – Isoler - Fragmenter – Déguiser Contredire – Parodier – Parasiter - Falsifier Rechercher des analogies – Mythifier Symboliser - Approche « surréaliste » - Répéter Combiner … (dans le désordre !) Essayez de:

56 4 - La résolution de problèmes inventifs 1ère partie: principes

57 Trois composantes dun problème : 1 -Questions dinventaire Produit/Marché: Portent sur la cible: Délimiter la cible : dans lespace, dans le temps, par extension… Dynamique : acteurs, fonctions, relations… Portent sur la cible: Délimiter la cible : dans lespace, dans le temps, par extension… Dynamique : acteurs, fonctions, relations… (Analyse de la situation)

58 2 -Questions dévaluation : Supposent des critères de valeur Expression dune insatisfaction,dattentes Définition des objectifs Supposent des critères de valeur Expression dune insatisfaction,dattentes Définition des objectifs 3 – Enjeux: Quel intérêt ? Quels enjeux technologiques ? Quels enjeux économiques ? Expression dun marché Conditionne la motivation 3 – Enjeux: Quel intérêt ? Quels enjeux technologiques ? Quels enjeux économiques ? Expression dun marché Conditionne la motivation

59 Poser le Pb ? Raisonnement Idée Action Transformation Situation 1 Situation 2 Conception de la solution Construction de la solution

60 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

61 Problèmes « inventifs » Il nexiste pas de méthode connue pour résoudre le problème dans notre champ de compétences Objectif créativité : générer des idées Exemple : contourner un brevet

62 Résolution par modélisation : Modèle : équations Solution du modèle Mon problème Ma solution Modélisation Résolution Concrétisation particularisation Abstraction généralisation (souvent AO)

63 Raisonnement par analogie : « Structure » de départ « Structure » analogue Structure plus abstraite 1ère phase dabstraction: généralisation 2ème phase dabstraction: particularisation

64 f(x) = 0 x = f -1 (o) ax²+bx+c = 0 -b± b 2 -4ac 2a 2x²+x-6 = 0 x 1 = + 3 / 2 x 2 = -2 Résolution d'un problème mathématique simple x =

65 Conception inventive Comment ? - recherche d'idées - méthodes structurantes - freins - méthodes stimulantes ? ProblèmeSolutions

66 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

67 Postulat fondamental d'Altshuller: "Les problèmes inventifs peuvent être modélisés, codifiés, classifiés et résolus méthodiquement, au même titre que tous les autres problèmes techniques"

68 TRIZ : Trois grandes familles de modèles pour problèmes inventifs "processeur" Conflit contradiction interaction

69 Le modèle « processus/processeur » EntréeSortie Ressources Système technique Système technique - Approche systémique Base de données d effets - Identification des ressources

70 Le modèle CONFLIT - CONTRADICTION La contradiction physique : La contradiction technique : Caractéristique A Caractéristique B Modalité A2Modalité A1

71 Le modèle « substance-champ » ( su-field - vepole ) Modèle de base : Substance 1 : l outilSubstance 2 : l objet Champ : (Me.Th.Ch.E.M.EM) Exemples : liaison mécanique - réaction chimique - influence électromagnétique - effet thermique – communication - etc..

72 Modélisation : Mon problème Ma solution Modélisation Abstraction généralisation ? Modèle

73 Poser le Pb ? Raisonnement Idée Action Transformation Situation 1 Situation 2 Conception de la solution Construction de la solution TRIZ

74 Raisonnement Idée Situation 1 Situation 2 Conception de la solution Action de transformation Construction de la solution

75 Situation 1 Situation 2 « mécanisme de transformation » à lorigine de laction de transformation Dans TRIZ, ces mécanismes seront appelés « principes », « solutions standards » et plus généralement « opérateurs ». Valeur V1Valeur V2 V2 > V1

76 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

77 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.

78 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?

79 « 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 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

80 Démarche d'analyse Certificat dauteur dinvention X Quelle invention? Quelles contradictions? (typologie) Quels paramètres en conflit? (typologie) Quel principe utilisé? (typologie)

81 Les 39 paramètres

82 40 principes d'innovation 1 - Segmenter 2 - Extraire 3 - Changer de qualité locale 4 - Utiliser l'asymétrie 5 - Combiner Utiliser l'expansion thermique 38 - Utiliser des oxydants forts 39 - Utiliser un environnement inerte 40 - Utiliser des matériaux composites 1 - Segmenter 2 - Extraire 3 - Changer de qualité locale 4 - Utiliser l'asymétrie 5 - Combiner Utiliser l'expansion thermique 38 - Utiliser des oxydants forts 39 - Utiliser un environnement inerte 40 - Utiliser des matériaux composites

83 Exemples de principes N° 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...

84 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 31 P 17 P 5 Principes retenus On suggèrera à lutilisateur ayant à résoudre une contradiction de type x/y dessayer dappliquer dabord le principe 23, puis le 5, puis le 17….

85 Synthèse Problèmes inventifs Problèmes inventifs Modèles généraux Modèles généraux Récurrence des mécanismes dinvention Récurrence des mécanismes dinvention Opérateurs types Opérateurs types Problèmes types Problèmes types Suggestions pertinentes


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