TRIZ (acronyme russe de la Théorie de Résolution des Problèmes Inventifs, Teorija Reshenija Izobretateliskih Zadatch (Теория Решения Изобретательских Задач - ТРИЗ)) est une approche heuristique destinée à résoudre des problèmes d'innovation, principalement techniques. Elle est élaborée à partir de 1946 par l'ingénieur soviétique Guenrikh Altchouller, lorsqu'il constata que le progrès technologique suit de façon générale un cours descriptible par des lois. Ces lois suggèrent une procédure à suivre pour innover en matière de technologies, notamment en explorant des solutions génériques, empruntées à d'autres domaines, qui n'ont pas encore été appliquées au problème particulier à l'étude.
Présentation de la TRIZ
TRIZ considère que les problèmes rencontrés durant la conception d'un nouveau produit présentent des analogies avec d'autres et que des solutions analogues doivent pouvoir s'appliquer. Ce constat résulte de l'analyse d'un grand nombre de brevets par l'auteur de la théorie et son équipe.
L'ambition de TRIZ est de favoriser la créativité, ou de stimuler la recherche de concepts innovants en proposant aux ingénieurs et aux inventeurs des outils de déblocage de l'inertie mentale. À partir de la créativité propre à chacun, TRIZ oriente le concepteur et le guide à chaque étape de la résolution de problème, en proposant systématiquement des solutions génériques et des outils éprouvés, ce qui permet de profiter de l'expérience acquise dans différents domaines d'activité et des principes fondamentaux simples qui en ont été tirés. TRIZ conduit l'utilisateur vers une formulation générique et abstraite de son problème, puis vers des principes de résolution du problème abstrait destiné à inspirer des solutions inventives dans l'espace du problème réel. À partir d'indices et de suggestions fournis par TRIZ, le concepteur transpose des solutions génériques en solutions concrètes adaptées à son problème. TRIZ repose sur l'analyse de sélectionnés parmi internationauxLes chiffres varient fortement selon les sources. Ils ont la caractéristique de présenter des principes communs d'innovations, et ceci dans des domaines très variés. Concrètement, TRIZ permet de résoudre des antinomies apparaissant durant une nouvelle conception, comme dans le domaine des moteurs, les exigences contraires de poids et de puissance, ou en informatique, le conflit entre la vitesse d'exécution et l'empreinte mémoire. Les outils de TRIZ sont particulièrement utilisés en France dans l'industrie automobile et dans l'aéronautique, mais des applications à d'autres secteurs sont fréquentes Leung, W. and Yu, K. (2007). Development of online Game-Based learning for TRIZ. In Hui, K.-c., Pan, Z., Chung, R.-k., Wang, C., Jin, X., Göbel, S., and Li, E., editors, Technologies for E-Learning and Digital Entertainment, volume 4469 of Lecture Notes in Computer Science, pages 925-935. Springer Berlin Heidelberg.. Ils permettent à la fois de résoudre des problèmes d'inventivité, de préparer des dépôts de brevets mais aussi de préparer des stratégies de R&DDubois, S., Rasovska, I., and Guio, R. (2008). Comparison of non solvable problem solving principles issued from CSP and TRIZ. In Cascini, G., editor, Computer-Aided Innovation (CAI), volume 277 of The International Federation for Information Processing, pages 83-94. Springer US.Yamashina, H., Ito, T., and Kawada, H. (2002). Innovative product development process by integrating QFD and TRIZ. International Journal of Production Research, 40(5):1031-1050..
Le résultat de l'analyse des brevets a permis de mettre en évidence trois éléments clefs de TRIZ : Les solutions et les problèmes sont identiques dans tous les secteurs industriels et scientifiques ; Les modèles d'évolution technique sont également répétés dans tous les secteurs industriels et scientifiques ; Les innovations utilisent des effets scientifiques en dehors du domaine dans lequel ils ont été développés. Ces constatations ont amené G. Altshuller à développer une démarche de résolution des problèmes inventifs. Dans cette démarche, on ne résout pas directement le problème initial, mais on passe par une phase d'abstraction du problème permettant de construire un problème générique à partir du problème initial, sous forme de contradictions. Cette phase d'abstraction permet ainsi d'obtenir un problème qui est indépendant du domaine du problème initial, ce qui permet d'obtenir des effets scientifiques en dehors du domaine dans lequel ils ont été développés (conformément au troisième élément clé).
Degrés d'inventivité TRIZ définit différents degrés d'inventivité en fonction des ressources en termes de connaissances requises pour leur implémentation.
+Degrés d'inventivité Niveau Degré d'inventivité Pourcentage de solutions Connaissances nécessaires Nombre d'essais requis Exemple I Solution apparente 32 % Connaissance d'un individu 10Tasse pour tenir le café au chaud II Amélioration mineure 45 % Connaissance de l'entreprise 100 Bouteille isotherme en verre soufflé III Amélioration majeure 18 % Connaissance de l'industrie Bouteille isotherme incassable en acier inoxydable IV Nouveau projet 4 % Connaissances toutes industries confondues Prothèse médicale, isotherme et biocompatible V Découverte < 1 % Ensemble des savoirs d'une civilisation Thermodynamique de la division cellulaire
L'inertie psychologique Le concepteur est souvent victime de blocages psychologiques causés essentiellement par le vocabulaire utilisé dans un domaine technique, l'enfermement dans un domaine de connaissances rigidifiées et systématisées qu'il est souvent difficile de remettre en cause. Dans une recherche explicite, les connaissances abouties de la TRIZ peuvent aider à comprendre les inerties psychologiques et pour une utilisation maximale, la proposition théorique de l'inertie aide également à discerner les logiques de l'établissement de la fonction d'estime dans une perspective d'innovation intensive.
TRIZ préconise plusieurs attitudes permettant de lutter contre cette inertie : Ne jamais considérer que la solution réside dans son propre domaine de compétence Rechercher la pluridisciplinarité Rechercher les termes, les expressions, les sigles, les éléments de langage technique qui peuvent conduire à l'inertie et les remplacer par d'autres Respecter les idées farfelues
TRIZ est une proposition d'une méthode de créativité guidée qui permet de sortir des processus aléatoires du Brainstorming.
Les concepts fondamentaux de la TRIZ
Résultat idéal final Le RIF (Résultat Idéal Final) est le concept central de TRIZ . Il consiste à décrire l'objet idéal qui maximiserait les fonctions utiles et minimiserait les fonctions néfastes et coûts. Cet idéal utopique est destiné à briser les freins psychologiques à la créativité. Selon Altshuller, il poursuit les objectifs suivants: Encourager les idées créatrices, Orienter les discussions vers des solutions rejetant le compromis, Déterminer les limites du cas d'étude, Choisir les outils de TRIZ qui seront employés
Il peut généralement s'exprimer sous la forme d'une phrase de type: L'élément ------, sans compliquer le système ni faire apparaître d'action nuisible, résout ------, pendant le temps opératoire ------ et dans la zone opératoire ------ et conserve la possibilité de garder l'action bénéfique ------ Le degré d’approche de l’idéal D est généralement représenté par
où représente la somme des fonctions utiles, celle des fonctions néfastes et les éléments influant négativement sur le coût (du point de vue économique ou temporel).
L'objectif de TRIZ est de développer un système dont l'idéalité D tend vers l'infini, ce qui implique le développement d'un système réalisant ses fonctions utiles, tout en n'ayant aucune fonction néfaste (comme la masse, la taille...) et n'ayant aucun coût.
Principe de résolution de la TRIZ thumb|Chemin de résolution des problèmes inventifs par la méthode TRIZComme présenté sur la figure "Chemin de résolution des problèmes inventifs par la méthode TRIZ", la méthode TRIZ utilise 3 phases afin de résoudre un problème de conception innovante: Une phase d'abstraction du problème, visant à traduire un problème spécifique (le problème à résoudre) en un problème générique qui soit indépendant du domaine physique du problème. Ce problème générique est décrit sous la forme de contradictions. Une phase de résolution du problème générique, visant à identifier les principes de résolution pouvant être utilisés pour résoudre les contradictions identifiées dans la phase précédente. Cette phase conduit à la définition de solutions génériques. Une phase de concrétisation de la solution, visant à traduire les solutions génériques en concept de solution, permettant de résoudre le problème spécifique. Cette stratégie vise notamment à permettre au concepteur l'utilisation de principes de solutions en dehors du domaine du problème technique; conformément à l'un des constats d'Altshuller (Les innovations utilisent des effets scientifiques en dehors du domaine dans lequel ils ont été développés).
Contradictions La notion de contradiction est la notion essentielle de la TRIZ : tous les problèmes d’innovation présentent la même difficulté majeure : ils semblent insolubles, du fait de la présence d'un certain nombre de contradictions. Dans la majorité des cas, les ingénieurs ont tendance à privilégier une solution qui est un compromis entre les différents paramètres plutôt qu'une solution résolvant ces contradictions.
TRIZ distingue trois types de contradictions : les contradictions opérationnelles ; les contradictions techniques ; les contradictions physiques.
Plusieurs outils, tels que l'Analyse de cause racine (Root-Causes Analysis), l'analyse des valeurs conflictuelles (Values-Conflict Mapping Analysis) ont été mis au point afin de pouvoir extraire les contradictions d'un problème technique.
Lois d'évolution des systèmes techniques thumb|Schématisation de la loi d'évolution 1 Toujours à partir d'une compilation de documents de propriété intellectuelle, Altshuller est arrivé à la conclusion que les systèmes techniques suivent des lignes objectives d'évolution. Il a ainsi identifié une série de modèles de base qui permettent d'anticiper l'évolution d'un produit. 8 lois d'évolution sont présentées de la manière suivanteCavalucci, D, Techniques de l'Ingénieur A5-211 : Lois statiques Loi 1 : Intégralité des parties d'un système technique : Un système technique doit avoir un élément moteur, un organe de transmission, un organe de travail et un organe de contrôle Loi 2 : Conductibilité énergétique du système : Libre passage de l'énergie entre les différents organes Loi 3 : Coordination des rythmes des parties : Coordination en fréquence, vibration, périodicité Lois cinématiques Loi 4 : Augmentation du niveau d’idéalité : Le système tend vers un idéal dont le volume, le poids, la surface, le coût tendent vers zéro à iso-performance Loi 5 : Développement inégal des entités : Le développement inégal des sous-systèmes conduit à des contradictions Loi 6 : Transition vers le super système : Après avoir épuisé les possibilités d'innovation de l'objet, celles-ci apparaissent au niveau du système Lois dynamiques Loi 7 : Transition vers le microniveau : Passage du macro au microniveau Loi 8 : Augmentation de la dynamisation et du niveau de contrôlabilité : tendance à augmenter les organes de contrôle
Quelques outils de la TRIZ
Paramètres techniques Les 39 paramètres sont les caractéristiques qui permettent de définir un système technique. Un problème technique, du point de vue de TRIZ, est composé d'un ensemble de contradictions faisant intervenir quelques-uns des 39 paramètres techniques. Une contradiction est caractérisée par le fait que l'amélioration d'un paramètre implique la dégradation d'un ou plusieurs autres paramètres.
La phase d'abstraction du problème technique consiste ainsi à décrire le problème initial à partir de ces paramètres techniques.