Rapport de Conception Inventive

                              Projet : La prise murale électrique

       GUEYE Sokhna          KRAFFT Valentin

       SENE Seynabou         BHOLAH Krishna

 

 

Sommaire

 

 

Introduction

I. Kmap

II. Parties/Multi écrans

III. Lois

IV. Contradictions

V. Résolutions

VI. Solutions

VII. Solutions choisies

Conclusion

 

INTRODUCTION

        Actuellement nous vivons dans un monde de plus en plus connecté, c’est pour cela que nous avons choisis de nous diriger vers un système essentiel à la distribution de l’énergie électrique. Effectivement la course à l’innovation est sans cesse en évolution. À travers ce projet de l’ingénierie de l’innovation nous allons vous exposer les idées que nous avons recherchées afin de concevoir un système innovant. Pour ce faire nous avons choisis la prise électrique. En effet nous avons estimé que c’est l’objet qui possède un fort avenir de développement.

 

     Nous verrons à travers différentes étapes de conception les problèmes liés au développement de la prise électrique, mais également les innovations qui pourraient apporter une amélioration conséquente pour notre système.

 

I. KMAP

     Nous aborderons dans un premier temps, la création d’une KMAP. L’analyse du passé et futur du système sera traitée dans la partie multi-écrans, puis nous aborderons les contradictions et résolutions du système. Nous terminerons par les solutions retenues.

 

                                                                                        Figure 1 : Image de notre KMAP pour la prise murale électrique.

Pour cette partie, nous avons établi une liste de problèmes clés, ainsi que des solutions partielles. En effet nous avons d’abord analysé le système existant. À partir du système nous avons pu déterminer les problèmes clés qui sont :

• La prise possède un certain poids
• Il faut se déplacer pour pouvoir alimenter une charge
• Je ne vois pas la prise dans la nuit
• La gamme de tensions est restreinte
• La prise peut s'enflammer
• La prise présente des pannes électriques
• La prise est à usage unique
• La prise subit une usure dans le temps
• La prise n'est pas déplaçable

Des problèmes clés nous avons déduit des solutions partielles :

 

• Rendre la prise intelligente
• Alléger le poids de la prise
• Remplacer la prise ou adapter le calibre du disjoncteur

• Mettre en place un capteur de température
• Élargir la gamme de tensions
• Utiliser des convertisseurs de tension
• Mettre en place un automatisme pour la prise
• La prise est équipée d'un système lumineux fluorescent
• Procéder au remplacement de la prise
• Établir un schéma de liaison à la terre
• Mettre en place un système de protection

 

            Puis nous avons relié nos problèmes et solutions afin d’obtenir la KMAP. Par la suite nous avons attribué les paramètres (PE : paramètre évaluation, PA : paramètre action).

• II. Parties/Multi écrans

 

Définition d’un système d’étude, notion abordée : l’intégralité des parties

 

Voici le triptyque de la systématique de la méthode TRIZ.

Le système de l’objet d’étude est composé de 3 choses : L’outil, la fonction principale utile et l’objet.

Explications :

      La fonction principale utile :  définit le but de l’objet, ce pour quoi il a été créé elle fait également le lien entre l’objet technique que l’on nomme outil et l’objet sur lequel il agit. Pour trouver la FPU d’un système on peut se poser la question : Que fait le système ? Que devrait-il satisfaire ? Pour un système en cours de création. Ces trois points peuvent être résumés par une phrase ou le sujet sera l’outil, le verbe la FPU et le complément sera l’objet.

      Maintenant que nous avons correctement identifié les 3 parties de notre système. Nous allons parler plus en détail de l’outil. La prise murale.

     Notre outil est quant à lui composé de 4 éléments qui jouent un rôle primordial dans l’accomplissement de la FPU.

                                                                             Figure 2 : Définition de l'outil.

        Le moteur : qui a pour but de transformer l’énergie extérieure en énergie utilisable pour le système. C’est la prise murale qui va à travers les broches de son connecteur, transformer, rendre utilisable l’énergie amenée par le câble électrique, par la charger, par l’appareil qui sera connecté.

 

          Le travail : qui va remplir FPU en faisant le dernier transfert d’énergie avec l’objet. Cette partie est en contact direct avec celui-ci. Dans notre système d’étude c’est le connecteur de la prise qui procède au dernier transfert d’énergie entre le câble électrique qui amène l’énergie et l’appareil qui a besoin de cette électricité pour être alimenté.

         La transmission : qui est en quelque sorte une étape intermédiaire qui sert à acheminer l’énergie entre ces deux dernières parties. La transmission de l’énergie ce fait ici à travers un câble électrique.

 

        Vient enfin le contrôle : qui permet de superviser le flux d’énergie à travers l’outil et agit sur les 3 éléments précédents. Le disjoncteur supervise et contrôle le flux d’énergie circulant du câble électrique vers la prise jusqu’au connecteur qui va délivrer à travers ces broches, l’énergie permettant d’alimenter l’appareil.

 

        Voici notre onglet : PARTIES. Qui définit notre système d’étude en faisant appel à la notion d’intégralité des parties. Une notion de la systémique de la méthode TRIZ. Une méthode fondamentale, l’essence même de la conception inventive. Cela reflète et résume ce qui vient d’être cité précédemment.

                                     Figure 3 : Onglet PARTIES du système étudié.

Passons désormais à la manière dont nous avons réalisé notre diagramme MULTI-ÉCRANS.

 

         Ce diagramme permet premièrement de mieux visualiser les évolutions possibles du système étudié.

 

        Dans un premier temps, nous avons placé au centre du diagramme : multi-écrans, le système de notre étude, la prise murale électrique.

      Notre objet ce devait d’être contemporain car, s’il est trop ancien, on risque d’imaginer des innovations déjà existantes et s’il est trop avancé nous imaginerions des évolutions trop surréalistes.

        La partie sous-systèmes correspond à toutes les parties qui composent notre système. Soit le connecteur de la prise, le cache de la prise le câble qui la relie, le disjoncteur qui contrôle la prise…

                                          Figure 4 : Diagramme MULTI-ÉCRANS.

 

      Les super systèmes sont les éléments qui contribuent à la vie du système. Soit le mur, le disjoncteur, l’humain, l’appareil à alimenter. Mais notamment l’électricité sans quoi le système n’aurait pas d’utilité.

 

      Les trois colonnes correspondent de gauche à droite au passé, puis au présent et enfin au futur du système étudié. Le système, le sous-système et le super système sont donc identiques entre le passé et le présent, c’est pourquoi les mêmes paramètres ont été conservés.

 

       Les flèches entre les différentes périodes temporelles du système étudié représentent les évolutions, par exemple entre la prise murale du passé et celle d’aujourd’hui, la terre a été rajoutée sur la prise murale ce qui garantit positivement une protection pour l’humain. Un impact jugé négatif et par exemple l’augmentation du coût de la prise.

 

     Enfin On remarque que tous les paramètres sont regroupés entre les écrans du futur et du présent, cela représente tout ce qu’on doit améliorer par rapport au présent. Nous avons donc rédigé des hypothèses d’évolution qui vont nous guider dans la suite de notre projet PICC.

        Nos hypothèses d’évolutions peuvent être invraisemblables, elles doivent seulement nous donner une direction à suivre. Comme par exemple : une prise murale qui ne pèse rien, qui ne coûte rien ou bien qui est pilotable et déplaçable à distance. Cela équivaut de la même manière pour le sous et super système, avec comme exemple un mur et une prise murales intelligents, qui se déplacent de manière autonome, la prise se met en mouvement au niveau d’un appareil à connecter. L’outil interagirait avec son support.

• III. Lois

       Les 9 lois d’évolution de la méthode TRIZ énoncent quant à elles la manière dont les systèmes techniques évoluent. Chaque loi des 9 lois d’évolution de TRIZ représente à elle seule une opportunité de faire évoluer notre système. Dans cette étape de la méthode TRIZ nous aurons à évaluer notre projet sur une note basée de 0 à 5 selon les différentes lois. Et lorsque le projet ne suit pas à 100% la loi, nous pourrons émettre des hypothèses d’évolution.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 5 : Diagramme des lois d'évolution.

Les différentes lois sont :

 

• Loi n°1 : Intégralité des parties.

 

• Loi n°2 : Conductibilité énergétique.

 

• Loi n°3 : Harmonisation.

 

• Loi n°4 : Idéalité.

 

• Loi n°5 : Développement inégal.

 

• Loi n°6 : Transition au super-système.

 

• Loi n°7 : Transition vers le micro-niveau.

 

• Loi n°8 : Dynamisation et contrôlabilité.

 

• Loi n°9 : Évolution par la synthèse Substance-Champ

 

         Les lois 5 et 6 sont entièrement respectées, donc la prise murale remplit totalement ses fonctions, nous n’avons pas besoin d’émettre des hypothèses.  Pour les lois 9 et 1, la prise remplit aussi ses fonctions mais que partiellement, ainsi nous pouvons proposer des hypothèses dans le but d’améliorer les fonctionnalités de la prise. Les restes des lois sont quant à elles moins respectés, donc nous avons aussi émis des hypothèses pour chacune de ces lois.

• IV. Contradictions

 

         Les contradictions sont basées sur les paramètres d’action (PA) et paramètres d’étude (PE). Pour chaque PA nous avons attribué des PE qui le caractérisent et ces derniers sont notés de 0 à 10 selon le degré d’importance que nous lui accordons dans notre projet. Pour la prise électrique, nous avons accordé une grande importance au coût, à la sécurité, à la durée de vie, au respect des normes d’installation. Nous avons aussi évalué tous les autres PE qui nous ont permis d’obtenir le diagramme de contradictions suivant :

                               Figure 6 : Diagramme de contradictions.

        Dans ce diagramme, les contradictions les plus importantes se situent en haut à droite du graphique. Les PA sont représentés par des cercles de diamètre et de couleur différents selon la note d’évaluation. Pour passer à l’étape suivante nous avons décidé de résoudre 3 de ces contradictions.

• V. Résolutions

      Nous avons débuté cette partie en visualisant en premier lieu le diagramme à bulles. Ce dernier permet de visualiser toutes les contradictions du système et de repérer les plus importantes : celles qui se trouvent le plus en haut à droite du diagramme avec le plus grand diamètre.

        Une fois que nous avons choisi une contradiction, nous pouvons maintenant la résoudre grâce à la matrice et les principes inventifs.

 

D’abord, on associe les PE avec les paramètres de la matrice.

        Il existe pas mal de moyens pour résoudre des contradictions de la conception inventive notamment :

• Séparation dans l’espace
• Séparation dans le temps
• Séparation par transition du système
• Séparation par transition de phase
• Séparation par transition physique

                                                                                                        Figure 7 : Matrice TRIZ et contradictions.

 

          Sur cette image ci-dessous tout à gauche, on peut voir les PE (Respect des normes CE et Coût de la prise) qui ont été associés à quelques paramètres de la matrice.

         En fonction des paramètres qu’on a choisis, PICC nous propose une liste de principes inventifs qui vont nous permettre de résoudre la contradiction.

          La matrice TRIZ regorge alors de ressources diverses qui permettent de résoudre beaucoup de contradictions. Nous avons donc trouvé plusieurs solutions plutôt intéressantes.

 

• VI. Solutions

Suite à cette étude, nous avons pu établir les solutions suivantes :

Prise murale électrique à rallonge :

 

          La prise murale électrique possède un loquet qui permet le verrouillage ou le déverrouillage de la prise. Une fois déverrouillée, la prise peut être déplacée sur une bonne distance comme sur une rallonge de chantier. Permettant d'alimenter une charge parfois inaccessible par les prises environnantes ou une zone éloignée.

            Figure 8 : Solution une prise électrique à rallonge.

Une prise murale qui se déplace sur un support magnétique :

 

          Une plaque magnétique et capacitive est disposée sur un mur ou intégrée au mur. La prise murale possède un cache magnétique qui permet de l'accrocher au support et de rester en place. L'alimentation se fait par un bloc autonome qui se déplace à l'arrière de la plaque magnétique et qui détecte la présence d'une prise ou non, pour cela on utilise l'auto-calibration de la plaque magnétique grâce aux différents capteurs disposés sur la plaque. Le transfert d'énergie se fait par échanges d'électrons entre le bloc autonome et la prise murale.

                                                              Figure 9 : Solution prise murale électrique.

 

Une smart-prise avec projecteur holographique :

    Un projecteur holographique est implanté dans la prise. Cela permet de retranscrire les informations de consommation de la prise et les charges qui ont été branchées. Elle sera principalement utilisée pour créer des rapports de consommation indépendants, pièce par pièce et réguler la consommation électrique de son logement. Commandable, activable par smartphone ou commande vocale.

                 Figure 10 : Prise électrique avec hologrammes des consos.

 

Une prise dotée d'un connecteur RJ45 et d'un voyant lumineux :

        C'est une prise sur laquelle on combine plusieurs fonctionnalités. Le voyant lumineux affiche une couleur s’il y a un appareil branché sur la prise et une autre dans le cas contraire. On pourra également y brancher un câble RJ45.

                                      Figure 11 : Prise électrique avec RJ45 et voyant. 

Une prise flexible :

       La prise pourrait être entièrement ou partiellement faite d'un matériau ou d'une substance flexible au toucher, au contact du connecteur pour éviter les problèmes mécaniques d'arrachement ou autre, mais en même temps cette substance ou matière serait solide lors de chocs, elle changerait sa structure.

                   Figure 12 : Une prise en nanoparticules.

Une prise transportable :

        Une prise intégrée dans un boîtier lumineux qui est transportable. Elle est directement alimentée par une batterie rechargeable intégrée dans le boîtier. Une communication Bluetooth est installée avec afin de recueillir les informations sur sa localisation, le temps de charge restant ainsi que les problèmes de faux contacts.

                                                        Figure 13 : Prise transportable.

Une prise qui se retourne pour protéger l'utilisateur :

        Cette fonctionnalité permet d'être plus efficace, qu'un cache prise classique. Le cache prise standard peut se détacher à cause de l'usure dans le temps.

Figure 14 : Prise qui se retourne pour protéger l'utilisateur.

Une prise virtuelle :

                                               Figure 15 : Une prise virtuelle explications.

       La prise n'existe pas réellement, l'utilisateur doit saisir la création de la prise murale à travers une interface tactile générée ou présente sur le mur. Ensuite le mur génère la prise murale à la position demandée, il modifie sa structure afin de créer une prise et ses différentes liaisons covalentes liées aux atomes de la matière. C'est un mur en Nanotech, basé sur le principe du verre vibrant.

 

         Les informations à différents niveaux de tension vont restructurer une partie du mur, un certain niveau de tension correspond à un objet implémentable par le mur. La prise pourrait également se générer automatiquement lors de l'approche d'un connecteur d'un appareil à recharger.

 

Une prise multifonctions :

        La prise peut avoir autant de fonctions que de supports existent. Le cache est un support qui vient se plugger sur la prise, sur l'ancien cache et lui ajouter ou lui enlever des fonctions. Le cache ne touche pas le connecteur de la prise, il se clips où se vis sur l'ancien. Comme le rétro-éclairage, un cache fluorescent. Un cache magnétique, un cache connecté et fluorescent. Etc .... Un cache qui change de couleur en fonction de la température.

 Figure 16 : Caches de prises sous forme de plugs, intégrant différentes fonctions.

• VII. Solutions choisies

            Suite à notre étude menée sur la prise murale électrique, nous avons retenu 3 solutions.

• La première solution est orientée avec une approche utilisateur :

         Elle concerne la prise murale transportable qui répond à un besoin de l’utilisateur de charger son téléphone ou un appareil nécessitant du 230V partout et tout le temps dans n’importe quelle situation. Avec un temps de développement à moyen terme. Cette solution possède une transportabilité qui séduira les utilisateurs.

• La deuxième solution, quant à elle s’inscrit dans un futur à long / moyen terme :

        Il s’agit de la prise connectée avec projecteur holographique, elle permet de retranscrire les consommations pièce par pièce des prises électriques en utilisant la technologie cpl (courant porteur de ligne). Elle également peut afficher la consommation par commande vocale sur un mur à travers un mini-projecteur ou sur son smartphone. Elle servira à faire des économies des énergies et par la suite à délester des installations trop consommatrices d’énergie.

• La troisième solution est une solution qui s’inscrit dans son temps :

         Elle traite la plurifonctionnalité d’une prise murale. On peut ajouter autant de fonctionnalité sur cette prise que l’utilisateur fait ressentir de besoin. Les caches de la prise se clipsent où se vissent sur la prise installée dans le mur et fonctionnement par induction de champs magnétiques. Il y a aussi possibilité de mettre en place des caches fluorescents ou qui changent de couleur en fonction de la température de la pièce, de pouvoir rendre la prise connectée.

Conclusion

          Dans cet électif, nous avons appris à choisir un projet en équipe et ainsi à savoir faire des compromis pour s’accorder sur une idée commune, car, oui, nous avons tous des idées et des avis différents mais il faut être capable de trouver un accord pour poursuivre le projet.

         Nous avons donc découvert comment collaborer sur un projet. De plus, l’utilisation du logiciel PICC pour cette étude nous a grandement simplifié la vie. En effet, à l’aide de ce site nous pouvions travailler en asynchrone et ainsi avancer plus régulièrement car nous pouvions avancer n’importe quand.

          PICC est un logiciel très intuitif et il nous a ainsi permis de développer intuitivement et avec inventivité les objets choisis pour le système étudié, la prise murale électrique. Finalement, nous sommes fiers des solutions trouvées et de leurs synthèses qui témoignent de l’aboutissement de notre projet. Certes cela reste à l’état d’idées inventives, mais la méthode TRIZ nous à galvaniser, et c’est une méthode méconnue du plus grand nombre, qui mérite d’être découverte par plus de sociétés, de start-up(s) innovantes comme vecteur d’ingéniosité.