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USIT, pour Unified Structured Inventive Thinking, est une méthode de résolution des problèmes de conception.

Introduction

USIT, pour Unified Structured Inventive Thinking, est une méthode de résolution des problèmes de conception. La méthode a été développée dans le laboratoire de recherche de la Ford Motor Company, dirigée par Ed Sickafus dans les années 1990 dans le cadre d’un programme de formation intitulé « Pensée inventive structurée ».

Historiquement, USIT est lié à la pensée inventive systématique SIT, elle-même liée à la TRIZ. USIT a pour objectif de permettre aux concepteurs d’inventer de multiples concepts de solution. La clé de cette méthodologie réside dans sa capacité à établir rapidement des perspectives inhabituelles d’une situation problématique.

 

L’organigramme de l’USIT est divisé en quatre sections : problème bien défini, méthode du monde fermé, méthode des particules et techniques de résolution. La méthode n’est pas aussi « stricte » que l’organigramme défini ci-dessus. Il est une trame, mais il faut pouvoir accorder le fait de passer d’une étape à l’autre, puis de revenir…

Section 1 : Définition du problème

Il faut pouvoir décrire le problème de la manière la plus efficace. Malheureusement, les problèmes sont le plus souvent la conséquence de plusieurs effets indésirables, peu clairs et pas ou peu contrôlables.

Quelle que soit la forme de l’information initiale, il convient de les décrire avec des phrases et des croquis (photo, plans…).

La première étape de la section bien définie du problème comprend deux types d’indices de pensée : les métaphores verbales et graphiques. Dans le reste de cette section, ces métaphores sont simplifiées et améliorées.

1.1 Description verbale et graphique

Des descriptions verbales et graphiques sont effectuées rapidement pour capturer les informations pertinentes sans recherche de perfection. Le plus souvent, le résultat de cette étape ne sera pas un problème unique et bien défini.

1.2 Les effets indésirables

Le description verbale et graphique est examinée pour rechercher les effets indésirables, autant que possible. Chaque effet indésirable est un problème, mais tous ne seront pas nécessairement examinés.

1.3 Sélectionner un effet indésirable

Les effets indésirables sont répertoriés, classés et un est sélectionné : c’est le problème que nous devons résoudre. Il peut être utile de retravailler les descriptions verbales et graphiques pour éliminer les détails inutiles ou apporter de nouveaux détails.

1.4 Lister les objets

Faire une liste d’objets qui contiennent le problème sélectionné. Ils devraient déjà figurer dans les descriptions verbales et graphiques.

1.5 Minimiser

La liste d’objets est réduite aux objets nécessaires pour contenir le problème. Faire attention aux contacts objet-objet où l’effet indésirable peut être présent.

1.6 Causes racines

Pour être bien défini, les descriptions d’un problème doivent contenir les causes premières. Lorsqu’il n’est pas disponible de prime abord, suivre le processus suivant pour les identifier :

Une analyse plausible USIT des causes fondamentales commence par la déclaration d’un effet indésirable à son plus haut niveau. Le niveau suivant contient l’ensemble minimal d’objets du problème. Chaque objet est examiné pour rechercher les causes contribuant à l’effet indésirable. Chaque cause est alors considérée comme un effet indésirable et des causes plus fondamentales sont identifiées. Chaque branche est terminée lorsqu’un attribut est atteint. Les causes de niveau le plus bas sont examinées afin d’identifier d’autres attributs de support. Ceux-ci sont énumérés sous chaque branche. Chaque attribut est une cause fondamentale plausible et un point à considérer pour les concepts de solution.

La réduction aux attributs de cause fondamentale ne produit pas de résultats uniformes. Chaque personne découvrira différentes profondeurs de causes en fonction de l’expérience, de la connaissance… L’outil aide à atteindre la profondeur la plus basse. Il devient le niveau de travail pour le reste de l’exercice de résolution de problèmes. L’objectif est une profondeur accessible et une largeur maximale.

Définition :

  • Un objet : Un objet existe par lui-même et peut entrer en contact avec un autre objet grâce auquel il peut prendre en charge une fonction. Un objet insolite, mais utile, est l’information.
  • Attribut : Les attributs caractérisent ou distinguent les objets. Les attributs peuvent exister dans l’ensemble d’un objet ou en être localisés. Ce sont des propriétés décrites par certains mots généraux : la forme, l’élasticité, la couleur, le poids… par exemple. Mais le rouge (quantifie la couleur), 20 kg (quantifie le poids), 50 ° Celsius ne sont pas des attributs car ils quantifient l’attribut. Or USIT demande de s’affranchir de ces quantifieurs.

1.7 Enlever les filtres

Des filtres sont nécessaires pour classer et sélectionner les problèmes, puis pour classer et sélectionner les concepts de solution. Ils ne jouent aucun rôle utile dans le processus de résolution innovante des problèmes. USIT exige que tous les filtres soient supprimés du processus de résolution de problèmes. Étant donné que USIT est une phase de pré-ingénierie de la résolution de problèmes et que l’accent est mis sur les solutions conceptuelles, aucune spécification, dimension, donnée numérique ou autre métrique n’est autorisée. Les besoins du client, les besoins de gestion et autres conditions aux limites de type métier sont également des filtres à supprimer.

1.8 Simplifier la description

Dernière étape de cette première phase, revenir à la description initiale pour la simplifier. Le but est de produire une description du problème originale, avec ses détails techniques, en une description conceptuelle composée de métaphores génériques et d’images, propices à la découverte de concepts novateurs.

Section 2 : Méthode du monde fermé (Closed World Method)

Une fois le problème défini, l’une des deux méthodes d’analyse est celle de la méthode du monde fermé.

Un problème bien défini est formulé dans un processus itératif, décrit en termes d’objets, d’attributs et de si possible un seul effet indésirable. Les objets sont réduits à un nombre minimum requis pour contenir le problème.

2.1 Le diagramme CW

Le diagramme CW commence par l’objet sélectionné comme objet le plus important et placé en haut. Les objets subordonnés restants sont connectés à l’objet supérieur à l’aide de liens fonctionnels.

Les règles

  • Les fonctions doivent être des fonctions souhaitables.
  • Un objet ne peut apparaître qu’une seule fois dans un diagramme.
  • Un objet est subordonné si la suppression de son supérieur rend sa fonction inutile.
  • Un objet ne peut initier qu’une fonction : par conséquent, la ramification vers le bas est autorisée, mais ramifier vers le haut ne l’est pas
  • Si aucune connectivité fonctionnelle n’existe, l’objet peut appartenir à un autre diagramme cw ou simplement rester seul.
  • Les liens fonctionnels dans le diagramme représentent des liens souhaitables, car le diagramme cw n’analyse pas le problème mais le bon fonctionnement du système.

2.2 L’état OAF

Les instructions Objet-Attribut-Fonction ont pour objectif d’aider à identifier les attributs actifs et à attirer l’attention sur leur connectivité fondamentale avec les objets et les fonctions.

L’état Objet-Attribut-Fonction ont pour objectif d’aider à identifier les attributs actifs et à attirer l’attention sur leur connectivité fondamentale avec les objets et les fonctions.

Les états O-A-F suivent le modèle suivant :

À un point de contact, nous savons ce que sont les objets et les fonctions présentes. Nous devons identifier les paires d’attributs actifs, une de chaque objet, qui permettent la fonction. Des phrases complètes peuvent être utilisées pour exprimer des instructions O-A-F :

L’attribut d’objet-A interagit avec l’attribut d’objet-B pour (fonction) changer / maintenir l’attribut d’objet- (X).

Exemple : écrire sur du papier avec un stylo-plume a plusieurs points de contact. L’une concerne le point de plume et le papier. La pression du papier interagit avec l’élasticité de la pointe du stylo pour élargir l’espace de celle-ci (permettant à l’encre de couler).

2.3 Le graphique des changements qualitatifs

Le graphique QC examine le dysfonctionnement du système, le problème. Un effet indésirable est tracé sur les attributs en ordonnée et les objets en abscisse. L’effet indésirable est décrit comme « s’aggravant » dans la direction ascendante de l’axe. Une ligne droite en pente représente la tendance reliant un attribut actif à un effet indésirable.

Ce n’est pas une analyse mathématique : il indique simplement si l’augmentation d’un attribut entraîne l’augmentation ou la diminution de l’effet indésirable.

Un « changement qualitatif » se produit lorsque la caractéristique du problème peut être déplacée vers une pente nulle. Cela conduit à deux concepts de solution :

  • Produire un changement qualitatif en éliminant l’attribut causal.
  • Considérer la caractéristique du problème comme une preuve que l’attribut causal «  fonctionne contre nous » et trouver un moyen de le faire fonctionner pour nous.

Section 3 : Méthode des particules

La seconde méthode d’analyse est la méthode des particules provenant de la TRIZ et consistant à partir de la solution plutôt que des causes. Plusieurs configurations de particules à l’état final peuvent être possibles, mais l’une d’entre elles est sélectionnée pour l’analyse.

3.1 L’esquisse du problème

Une esquisse de la situation problématique est réalisée à l’aide de représentations simples de l’ensemble minimal d’objets. Une deuxième esquisse est similaire mais représente la solution idéale.

Des croquis intermédiaires sont ajoutés, si nécessaire, pour compléter le morphing logique de la solution idéale à la situation problématique.

À ces croquis, des « particules » sont ajoutées dans, sur ou autour des zones où une modification est nécessaire pour effectuer le changement qualitatif.

3.2 L’arbre et/ou

Il reste à déterminer comment les particules réalisent la solution souhaitée. Les particules sont traitées comme si elles avaient des propriétés magiques et peuvent faire tout ce qui est physique, chimique, biologique qui a un sens technologique. L’analyse procède de la solution idéale à la situation problématique. Les détails sont représentés dans un diagramme logique et / ou arborescent :

Le niveau supérieur de l’arbre et / ou indique la solution idéale.

Les clauses représentent les différentes options possibles pour un changement qualitatif.

En examinant chaque clause, on demande quelles sont les particules présentes dans l’esquisse pour réaliser la clause en question. Celles-ci sont insérées dans l’arbre et / ou en tant qu’Actions.

En se déplaçant horizontalement dans l’esquisse du problème, on identifie de nouvelles actions des particules. Chaque action devient des colonnes avec des branches d’actions supportant des actions. Lorsque les branches d’actions sont terminées dans l’esquisse du problème, le processus de résolution est métaphoriquement terminé.

3.3 Annihilation et création des particules

On énumère les propriétés que les particules devraient avoir dans le cas où elles doivent être ajoutées ou supprimées. On se pose alors les questions suivantes :

  • Si elles sont ajoutées : quand les rajouter, comment les créer, comment les mettre
  • Si elles doivent être enlevées : comment les enlever, les annihiler

À mesure que le processus de recherche de concepts de solution à partir de l’arbre et / ou de l’arborescence se déploie, les actions des particules imaginaires deviendront des fonctions d’objets du Closed World et leurs propriétés deviendront des attributs actifs.

Section 4 : Technique de résolution

Six techniques de résolution de problèmes sont proposées. Il est à noter que dans l’organigramme, cette section est placée à la dernière étape, il peut donc sembler que les concepts de solution ne doivent pas être attendus avant la fin de l’analyse du problème. En réalité, des solutions doivent être envisagées à tous les stades du processus. Les techniques de solution constituent un effort concerté pour appliquer des approches spécifiques afin de découvrir d’autres concepts encore inexistants au cours de l’exercice.

On notera, que l’on commence d’abord par l’outil « Unicité », « génération en dernier,  puis les autres outils dans n’importe quel ordre.

Unicité

L’unicité est l’identification des caractéristiques du problème dans l’espace (unicité spatiale) et dans le temps (unicité temporelle) :

  • L’unicité spatiale se concentre sur les emplacements des fonctions. En examinant l’esquisse du problème, on recherche les points de contact objet-objet où plusieurs fonctions sont présentes. On recherche alors la possibilité de les séparer ou au contraire de les relier.
  • L’unicité temporelle est axée sur l’activation / désactivation de la fonction. Un simple tracé chronologique affichant les fonctions sous forme de rectangles uniquement lorsque les fonctions sont actives est très informatif.

Exemple : un joint souple a fui. Les fonctions qui se chevauchent, à savoir sceller et fléchir, ont été séparées pour résoudre le problème.

Dimensionnalité

La dimensionnalité se concentre sur les attributs. A partir du graphique des changements qualitatifs, on va activer et désactiver les attributs dans des emplacements et des moments différents.

Exemple : regarder des objets lointains et proches à travers des lunettes implique de regarder à travers les parties supérieure et inférieure de la lentille. En activant l’attribut de la « distance focale » à différents degrés dans différents endroits de l’objectif, le concept d’objectif et de longueur de focale à variation continue peut être trouvé.

Pluralisation

La pluralisation se concentre sur la multiplication et division d’objets pour obtenir de nouveaux objets ayant différents usages. Les objets du monde fermé peuvent être multipliés pour créer autant de copies que vous le souhaitez (jusqu’à l’infini).

Dans la pluralisation, les objets peuvent également être divisés en parties et les parties utilisées différemment. Les parties peuvent être divisées à l’infini (penser aux molécules).

Exemple : un panneau de luminescent placé le long d’une route dans un virage sert d’avertissement en un point. Des dizaines d’entre eux peuvent maintenir l’information durant tout le virage.

Distribution

La distribution se concentre sur les fonctions. À l’aide du diagramme CW, on déplace une fonction vers une paire d’objets différente. On observe la nouvelle situation ce que cela implique. Autrement dit, que faut-il faire maintenant aux attributs de l’objet pour prendre en charge la fonction ?

Exemple : lorsqu’on dessine au crayon, la main tient le manche en bois, le manche en bois contient la mine, et la mine marque le papier. Si la fonction de tenir la mine de crayon est déplacée du manche en bois au papier, on crée ainsi le concept de papier carbone.

Transduction

La transduction suggère de penser aux chemins d’un objet à un autre impliquant des chaînes d’un ou plusieurs liens Attribut-Fonction-Attribut. Ceci est efficace lorsque les attributs initiaux et finaux sont évidents, mais que leur connectivité fonctionnelle ne l’est pas. L’insertion d’un autre lien peut résoudre le problème. Des chaînes peuvent également être construites avec des objets supplémentaires.

Exemple : Enlever les toiles d’araignées avec une brosse forme un dépôt collant de toiles sur la brosse qui peut être difficile à enlever. L’état OAF est alors le suivant : Le caractère collant de la toile d’araignée interagit avec l’affinité chimique de la brosse pour adhérer, formant une brosse revêtue de toile d’araignée. La fonction de liaison peut être solutionnée en séparant les surfaces. Comment cela peut-il être fait ? Cela vient à l’esprit d’insérer un objet qui peut être collé à la toile d’un côté et non de l’autre – un revêtement qui n’a aucune affinité chimique avec le pinceau. Par exemple, une poussière de petites particules pourrait être soufflée sur la bande, rendant sa surface exposée non collante. Ce concept de solution introduit un troisième objet qui n’est pas dans le monde fermé. Pour rester dans le monde fermé, la « poussière » doit provenir de ses objets – le pinceau a probablement des parties non collantes, telles que son manche. Par conséquent, divisez la poignée en plusieurs parties et broyez-en une poussière. Cette solution conceptuelle USIT pourrait être transformée en un produit réel ayant une brosse contenant une réserve de talc dans sa poignée et un mécanisme simple permettant de la dépoussiérer sur une bande avant de passer la bande sur la brosse.

Génération

La génération en tant que technique de solution revisite chaque concept de solution déjà trouvé et l’utilise comme modèle pour générer de nouvelles idées.

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