1. Introduction

1.1. Objet

TRIZ est l'acronyme russe pour "Téoria Rechénia Izobrétatelskikh Zadatch", traduit par "Théorie de la Résolution des Problèmes Inventifs". TRIZ a été créée puis développée par Genrich Altshuller en Ex URSS. TRIZ peut se définir comme un outil de génération d'idées dans le cadre de projets innovants.

TRIZ se différencie des méthodes de groupe par son côté systématique : des concepts de solution sont puisés dans des bases de données pluridisciplinaires élaborées à partir de savoirs industriels capitalisés et structurés. Pour naviguer dans ces bases de données, les problèmes rencontrés sont modélisés par des problèmes génériques pour lesquels des solutions génériques existent.

Il reste aux acteurs du projet à concrétiser les concepts de solution en prenant en compte les paramètres spécifiques du projet. TRIZ n’apporte donc pas de solution toute faite dans le cadre d’un projet innovant, mais permet d’élargir considérablement le spectre d’investigation dans les phases de créativité.

1.2. Contexte

Aujourd’hui, l’innovation représente un grand réservoir de croissance pour les entreprises. Il n’est cependant pas facile de trouver, détecter, développer une idée en respectant les objectifs QCD (Qualité, Coût, Délais). Il faut faire bon du premier coup, ce qui oblige à rechercher et évaluer rapidement les bonnes idées.

A différentes étapes de la vie d’un projet, les concepteurs sont confrontés à des choix technologiques afin d’obtenir un produit bon vis-à-vis du client.

La terminologie utilisée dans TRIZ définit ces choix technologiques comme des "problèmes".

On peut diviser en deux catégories principales les problèmes rencontrés :

• les problèmes qui ont déjà été rencontrés et résolus dans l’entreprise:la solution sera reconduite. La démarche de résolution est validée et capitalisée. L’objectif est ici d’obtenir un résultat chiffré (changement de quelques paramètres), et la démarche généralement appliquée pour la résolution est une démarche de simulation.

• Les problèmes pour lesquels il n’existe pas de solution satisfaisante dans l’entreprise sont appelés "problèmes innovants" ou "problèmes inventifs". Le résultat est le changement, la modification, l’amélioration d’un produit existant.

La résolution d’un problème inventif passe par la recherche d’idées. En général, dans les travaux de groupe, l’inertie psychologique des individus les oriente vers des solutions connues dans leurs champs de compétences. Hors, il est possible qu’il existe une solution au problème dans un autre champ de compétences. Un des objectifs de TRIZ est de vaincre cette inertie psychologique en augmentant le champ de la recherche d'idée.

1.3. La théorie TRIZ

« TRIZ » consiste en une nouvelle façon d’aborder le problème de la créativité. Le postulat de base est :

« Un problème inventif peut se rapporter à un autre problème similaire résolu dans un autre contexte. »

Les outils et les méthodes développés sont destinés à :

• effectuer une modélisation du problème basée sur ses caractéristiques génériques
• identifier des voies de solutions utilisées dans des problèmes similaires au problème modélisé.

Les voies de solutions sont identifiées dans des bases de données élaborées à partir d’une capitalisation structurée des savoirs industriels :

• analyse des brevets
• analyse des outils et méthodes existantes
• analyse des comportements psychologiques des inventeurs
• analyse de la littérature scientifique

Les bases de données sont pluridisciplinaires et les voies de solutions trouvées pour résoudre le problème inventif se trouvent souvent dans des champs disciplinaires différents de notre spécialité. L’inertie psychologique est ainsi vaincue.

Un schéma résume la théorie TRIZ :

En arrivant à vaincre l’inertie psychologique, on va tendre vers un résultat optimisé, qui ne sera pas forcément celui du meilleur compromis obtenu avec les seules compétences des acteurs du projet présents au départ.

2. TRIZ - Les concepts

2.1. Présentation

Les 3 exemples suivants sont issus de l’analyse de 3 brevets. Pour chaque cas, le problème et la solution correspondante sont donnés.

	Problème	Solution
1	Une pomme de terre peut pourrir à cause des bactéries qu’elle contient naturellement à la surface. La chaleur tue les bactéries ; cependant trop de chaleur va cuire l’intérieur de la pomme de terre.	Les pommes de terre sont exposées pendant un court moment (quelques secondes) à une flamme de 500 à 800 °C. Ceci tue les bactéries sans affecter l’intérieur de la pomme de terre.
2	Il faut un effort de coupe suffisant pour pouvoir découper des tubes en plastique mais un effort de coupe trop grand va déformer les tubes	Une découpe à grande vitesse permet de ne pas déformer la pièce lors de l’usinage.
3	Pour stériliser le lait, il faut chauffer fort mais pour préserver les principes actifs, il ne faut pas chauffer trop fort.	Une impulsion à haute température permet de stériliser tout en gardant les principes actifs.

Culturellement, ces trois problèmes nous paraissent différents, et pourtant les trois voies de solution présentent la même caractéristique : une action à forte intensité (grande vitesse, haute température).

Les trois problèmes peuvent également se modéliser par un conflit similaire : l’action envisagée pour résoudre le problème technique (bactéries à éliminer, découpe à effectuer, stérilisation du lait) dégrade le produit.

La démarche TRIZ s’appuie sur le fait que le problème spécifique sera modélisé par un problème générique pour lequel on connaît des voies de solutions.

La démarche générique pour résoudre un problème innovant est la suivante :

Cette démarche passe par une modélisation comme pour la résolution de problèmes classiques. Certains critères spécifiques permettront de modéliser le problème en une catégorie de problèmes.

Les concepts suivants de TRIZ sont dérivés de cette idée de départ, et permettent de développer les différentes étapes d’une démarche industrielle.

2.2. Concept associé à la modélisation du problème spécifique

Selon TRIZ, chaque problème peut se modéliser par une contradiction, un conflit à résoudre. Selon le type de conflit, le modèle du problème à résoudre sera différent.

2.3. L'inventivité selon TRIZ : concept associé à la modélisation spécifique

Selon TRIZ, chaque solution spécifique peut se modéliser par une voie de solution.

Des études à l’origine de TRIZ ont conclu que :

• sur un ensemble de 400000 brevets analysés à l’origine, seulement 40000 pouvaient être considérés comme innovants.
• parmi ces 40000 avancées, seuls 40 principes communs aux solutions ont été identifiés. L’utilisation de ces principes mène à des solutions. Un principe est donc considéré comme une voie de solution.

Il a également été observé que quand le degré d’inventivité d’une solution augmente, l’investissement (humain et matériel) pour y parvenir croit de manière exponentielle.

La recherche de solutions commencera donc par la recherche des solutions les plus simples pour ensuite augmenter le niveau de complexité (générer des voies de solution).

2.4. Les lois d'évolution : concept associé à la génération de voies de solution

Le constat a été dressé à travers TRIZ que l’évolution des systèmes techniques n’est pas un processus aléatoire mais qu’elle est gouvernée par certaines lois. Toutes les lois tendent à augmenter l’idéalité d’un système. Ces lois peuvent être utilisées pour pronostiquer l’évolution du système et elles orientent la recherche de solution dans TRIZ La nature des lois d’évolution est variée :

• Des lois (dites parfois "statiques") définissent ce qu’est un système technique selon TRIZ
• Des lois (dites parfois "cinématiques") définissent les règles générales d’évolution de tout Système Technique
• Des lois (dites parfois "dynamiques") définissent les règles actuelles d’évolution des Systèmes Techniques

Il est possible de définir une échelle d’avancement de l’évolution sur chacune des lois et de regrouper toutes les lois sur un même diagramme en étoile. En reliant le niveau d’évolution d’un produit suivant chacune des lois, on obtient une aire (en bleu pour la brosse à dent électrique) qui permet de faire le potentiel d’évolution d’un produit.

Le produit ci-dessous a une grande marge d’évolution suivant la loi 1 (évolution en étapes) et une marge d’évolution plus faible suivant la loi 8 (intervention directe de l'opérateur humain).

2.5. Le résultat idéal final : concept associé à la solution spécifique

Les systèmes sont pour la plupart complexes. La réalisation de solutions est multicritères et le niveau optimum de chacun des critères ne peut pas être atteint en même temps. Les solutions préconisées sont alors bien souvent des compromis. Le compromis remplit en partie l’objectif recherché sans trop dégrader l’un ou l’autre des paramètres du système étudié.

Un des concepts TRIZ est de refuser le compromis. Le résultat recherché n’est pas un compromis mais un idéal à atteindre. C’est l’innovation qu va permettre de se rapprocher de cet idéal. La solution finale ( solution spécifique sur notre schéma) sera bien entendu une somme de compromis, mais l’objet de TRIZ est de rechercher des voies de solution inexplorées améliorant la situation existante.

Le Résultat Idéal Final (RIF) peut être défini comme suit : toutes les actions sont réalisées sans aucune dépense.

2.6. Aucun TRIZ ne permet de concrétiser la solution

La concrétisation de la solution se fait en utilisant les outils habituels de conception.

Aucun concept ne permet non plus de dégager directement une voie de solution permettant de régler plusieurs conflits. Le choix d’une voie de solution est donc une démarche itérative issue d’une décomposition en sous problèmes.

3. La démarche TRIZ

3.1. Différentes étapes, différents outils - La démarche générale

L’utilisation des outils de TRIZ nécessite un pré traitement pour modéliser le problème spécifique et un post traitement pour trouver une solution spécifique. L’utilisation d’outils complémentaires s’avère nécessaire. (analyse fonctionnelle, brainstorming,…).

En fait, l’application de la TRIZ se fait suivant une démarche logique qui intègre l’utilisation d’outils différents. La démarche proposée ici est en 7 étapes :

1. Identifier le problème innovant : établir les causes réelles du problème et les ressources disponibles. Il existe des questionnaires d’analyse qui aident à réaliser cette étape.
2. Modéliser le problème innovant : la transformation d’un problème spécifique en un modèle de problème connu est une originalité de TRIZ.
3. Rechercher les voies de solutions : la recherche des voies de solution est le point fort de TRIZ. A partir d’un modèle de problème, les outils de TRIZ permettent facilement de trouver des voies de solution dans les bases de données.
   La matrice des contradictions permet d’expliciter les contradictions et de dégager des principes de résolution de problèmes déjà utilisés dans des problèmes similaires.
   Le S-Field est un outil permettant de passer du problème spécifique à une catégorie de problèmes abstraits. L’utilisation des S-Fields va permettre de modéliser la zone du problème.
   L’algorithme de traitement qui est associé à cet outil permettra ensuite de proposer les standards de solution qui ont statistiquement le plus de chance de conduire à la solution.
   L’organisation particulière des bases de données en fonction/effets permet également de rechercher toutes les voies de solution identifiées pour réaliser une fonction, en éliminant toutes celles qui présentent des effets indésirables dans notre cas particulier. Cette utilisation peut permettre de résoudre les problèmes en éliminant les voies de solution qui présenteront un conflit potentiel.
   

   Les différents outils ont leurs domaines de prédilection et une des difficultés des étapes 2 et 3 est de savoir quel outil utiliser. L’intervention de consultants spécialisés et l’algorithme de résolution ARIZ (partie 4) peuvent alors aider à cela.

4. Evaluer et sélectionner les voies de solutions : il est impossible concrétiser toutes les voies de solution. Il faut donc sélectionner les voies de solutions qui vont être développées. Cette sélection se fait de manière qualitative et intuitive car il est impossible d’obtenir des résultats chiffrés .A ce stade de développement des solutions. TRIZ ne propose aucun outil de sélection et d’évaluation d’une voie de solution et c’est donc un des points faibles de la théorie.
5. Concrétiser les voies de solutions en solutions spécifiques : il n’existe aucune aide qui permette de faire cela dans la TRIZ. Il faut utiliser des outils classiques de créativité (brainstorming) pour y parvenir
6. Evaluer les solutions spécifiques : pas d’outil spécifique dans TRIZ. Il est possible d’utiliser l’analyse fonctionnelle et les outils de simulation classiques
7. Implanter la solution spécifique

3.2. La convergence d'une solution

TRIZ apporte donc un guide dans la recherche de solutions et dirige la réflexion vers le Résultat Idéal Final (RIF) De plus, les idées trouvées s'appuient sur des connaissances de bases de données beaucoup plus importantes que la connaissance d'un groupe pluridisciplinaire.

La résolution d’un premier problème va donner une solution. La solution concrétisée va soulever de nouveaux problèmes qu’il faudra alors résoudre. A chaque résolution, les outils de TRIZ donnent des voies de solutions qui tendent vers le RIF. La solution finale tend alors logiquement vers le RIF.

Pour concrétiser des solutions, il faut chercher à utiliser au maximum les ressources disponibles car l’utilisation de toute nouvelle ressource conduirait à s’écarter de l’idéalité. Pour sélectionner des solutions, il faut des critères. Ils peuvent être issus de l’analyse fonctionnelle. Il peut y avoir plusieurs contradictions à résoudre, dans ce cas il faut prendre en compte les voies de solutions qui apparaissent le plus souvent.

4. Démarche d'application industrielle

4.1. La démarche TRIZ

L’algorithme de Résolution (ARIZ) est la seule réelle démarche industrielle proposée pour mettre en oeuvre les outils de TRIZ.. ARIZ est destiné à faciliter la recherche de solutions pour les seuls 5% de problèmes dont la résolution relève réellement de l’innovation. Différentes versions d’ARIZ ont vu le jour depuis 1956, la dernière version, faisant à cette heure référence, est ARIZ 91. Les difficultés que pose la mise en oeuvre d’ARIZ (temps d’apprentissage et d’utilisation) interdisent à TRIZ de devenir une méthode exploitable industriellement sous cette forme. Or c’est la seule forme méthodologique qui soit proposée pour exploiter la méthode TRIZ. Transmise et exploitée sous cette forme, la méthode TRIZ ne peut actuellement être déployée que par des consultants.

Une vue d’ensemble de la structure d’ARIZ 91 est donnée en annexe.

4.2. Organisation de la résolution suivant la démarche

Le tableau ci dessous est basé sur un exemple concret traité par Gwenola Berolucci [4]. Il donne les différents moyens (humains, temps outils) pour les différentes étapes de la démarche. Il montre également la correspondance entre les phases d’ARIZ et les étapes de la démarche.

• L’utilisation de TRIZ nécessite l’intervention d’un expert et s’appuie en partie sur des résultats de travaux de groupe
• La durée d’investigation pour aboutir à des voies de solutions sélectionnées est de 64h soit 2 semaines de travail.
• D’autres outils sont nécessaires pour mener à une solution spécifique.

5. Conclusion

TRIZ est souvent considéré, à tort, comme un outil permettant d'inventer de nouvelles solutions ou de nouveaux concepts. Or, nous avons étudié ici que TRIZ est une méthode qui va puiser des solutions existantes dans des bases de données : les solutions générées sont toutes des solutions bien connues.

Par contre, la manière de modéliser chaque problème spécifique en un problème générique, l'approche phénoménologique utilisée dans l'outil S-Field, permettent de puiser dans les bases de données un grand nombre d'idées qui n'auraient surement pas été proposées hors du cadre de la méthode TRIZ. La méthode TRIZ apporte réellement un plus en termes de pluri-disciplinarité dans le choix de solutions. TRIZ n'apporte donc pas de solution miracle, elle ne fait apparaitre que des voies de solution. Cependant, elle permet dans de nombreux cas de déclencher une réflexion sur des solutions alternatives lors de situations de conflits à priori irrésolubles dans le cadre du savoir-faire d'une entreprise.

On retiendra également comme limite à la méthode la difficulté de sa mise en oeuvre. Il est nécessaire de faire appel à un spécialiste de TRIZ pour modéliser les contradictions, et pour animer les groupes de travail.