Heuristiques de conception

Le mot « heuristique » (du grec ancien heurisko) a été inventé par le philosophe français René Descartes. Ce qui signifie : Qui sert à la découverte ou art de trouver, de découvrir97.

La méthode des heuristiques a été fondée et a trouvé une large expansion en l’ancienne URSS98. Le professeur Alexander I. Polovinkin a choisi différentes heuristiques issues des meilleures pratiques de résolution de problèmes par les ingénieurs et concepteurs de machines de l’URSS (A. Polovinkin 1991). Les heuristiques ou les « règles de la décision », selon Polovinkin, contiennent de brèves prescriptions pour transformer un prototype ou dans quelle direction il faut chercher pour résoudre un problème donné. Elles fournissent une aide à la réflexion mais ne donnent pas la réponse. Ces heuristiques sont générales et sont publiées à destination de ses étudiants et des inventeurs/ingénieurs débutants (A. I. Polovinkin 1988).

Les divers ouvrages et exemples de Polovinkin sont difficiles à trouver, ils sont rédigés en russe ce qui empêche leur compréhension et application par le public international. Grâce aux efforts des auteurs contemporains les règles de Polovinkin ont été traduites en anglais (Savransky 2000) accompagnées par plusieurs exemples (Savransky, Carvalho, and Wei 2000) et traduites en français par (Scaravetti 2004). Nous avons traduit directement du russe certains passages des textes natifs (Annexe B).

Les fondements des heuristiques sont liés à des bases industrielles. Elles sont constituées par 180 règles, classées en 12 groupes (Tableau 11). Les règles sont généralistes, applicables aux machines, outils, appareils, technologies,…

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Source : http://www.cnrtl.fr/

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Tableau 11 Le douze groupes de règles de Polovinkin (1988)

Groupe Nom du groupe Nombre

d’heuristiques

1 La transformation de la forme 16

2 La transformation de la structure 19

3 Les transformations en espace 16

4 Les transformations en temps 8

5 La transformation du mouvement et la force 14

6 La transformation de la matière et les substances 23

7 La différenciation 12

8 Les changements quantitatifs 12

9 L’utilisation des mesures préventives 22

10 L’utilisation des réserves 13

11 Les transformations par analogie 9

12 L’augmentation de la facilité de fabrication 16

L’objectif de ces règles est de rendre plus efficace la résolution de problèmes en l’assistant par la réutilisation de l’expérience passée pour la génération de solutions aux nouveaux problèmes. Les règles jouent le rôle d’instructions explicites, c.à.d. les exemples qui représentent des solutions pour les problèmes passés agissent comme sources des descriptions pour d’autres problèmes.

Regardons quelques exemples (parmi plusieurs) décrits par Polovinkin où l’application des règles est pertinente et faisable :

• En ce qui concerne le groupe 8, les changements quantitatifs, la règle 8.1 stipule : Changer de façon spectaculaire (plusieurs fois, des dizaines de fois et des centaines de fois) le ou les paramètres de l’objet (ses éléments, l’environnement), i.e. le jet d’eau jusqu'à 10 MPa érode le sol. L'augmentation de la pression jusqu'à 100 MPa a permis de couper par jet d’eau la pierre et le métal.

• La lampe à arc a été inventée par l’inventeur russe Pavel Iablotchkov en 1875. Dans le système initial, il y avait deux tiges de charbon (disposées sur une ligne droite en face l’une de l’autre ou sous un angle) entre lesquelles se produisait un arc électrique. Pour maintenir cette arc il était nécessaire de les rapprocher jusqu’à une valeur (constante) déterminée pour assurer la combustion. Cette tâche était réalisée par un régulateur spécial automatique. Malgré son succès, dans la pratique, elle avait des défauts majeurs en raison de la complexité de régulateurs peu fiables qui ne permettaient pas la combustion des électrodes de façon uniforme. A l’époque, il fallait trouver une solution technique simple pour assurer la combustion correcte de la lampe à deux électrodes. Pour résoudre ce problème, Polovinkin propose d’utiliser les règles relatives aux transformations en espace (3.199, 3.4100, 3.7101 et 3.9102).

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Changer l'orientation traditionnelle de l'objet dans l'espace : D’une position horizontale à verticale ou inclinée, mettre sur le côté, tourner le bas vers le haut, tourner par rotation.

Iablotchkov comprit alors que les électrodes devaient être placées à proximité parallèlement, séparées par des isolateurs consommables.

(Carvalho, Wei, and Savransky 2004) considèrent la théorie TRIZ et ses outils (les 40 principes inventifs, les 76 solutions standards Substance – Champ et ARIZ103) comme une œuvre très riche mais inachevée, une méthodologie en cours d’amélioration qui peut être complétée pertinemment par les règles de Polovinkin. Ils présentent une version réduite de 121 heuristiques classées en huit groupes (les plus pertinentes dans le contexte de TRIZ), traduits, adaptés et illustrés par différents exemples issue de l’analyse de brevets. Ils introduisent les heuristiques comme des règles, des stratégies, des principes ou des méthodes pour augmenter l'efficacité dans la résolution des problèmes. Ils affirment que les heuristiques ne fournissent pas des réponses directes ou précises, ni garantissent des solutions aux problèmes. Néanmoins, elles fournissent une aide qui vise à faciliter la résolution des problèmes.

Des travaux plus récents menés par le département I2M-IMC (Calle-Escobar et al. 2014), exploitent les règles de Polovinkin dans le cadre de la résolution de problèmes. Les auteurs précisent que, historiquement, les problèmes sont généralement approchés soit par l'expérience de base et le savoir-faire des ingénieurs de conception, soit par des choix arbitraires provenant des dirigeants (ou des personnes clés) au sein d'une entreprise, ou par l'histoire de la société. Ils mettent en avant l’importance de ne pas permettre (a priori) aux choix de dicter les aspects architecturaux d’un produit. Les auteurs soulignent l’importance d’établir des règles de conception soutenues par la connaissance des nombreux acteurs pour guider les concepteurs au long de leur choix. Pour parvenir à cette fin, ils proposent la détermination des modèles qui peuvent être structurés sous la forme de stratégies de résolution de problèmes.

Les heuristiques font référence aux procédures ou aux approches qui permettent à un concepteur de parvenir à une solution pour un problème particulier. Ces règles sont issues de l'expérience et de l’observation plutôt que d'un processus exhaustif. Dans le cadre de la conception, elles font référence à des solutions techniques ou conceptuelles implémentées et qui ont été déjà éprouvées dans un autre domaine ou contexte. Selon les auteurs, les règles disposent d’un caractère global, du sens et d’un large spectre d'application.

Ils considèrent les 8 groupes proposés par (Carvalho, Wei, and Savransky 2004) et ils prennent en compte le neuvième groupe énoncé par (Savransky 2000).

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Changer le placement d’une ligne par plusieurs lignes ou par un plan. Et vice versa.

101

Passer d’un point de contact sur un point au point de contact sur une ligne; d’un contact sur une ligne vers le contact sur une surface; du contact sur une surface vers le volume (le spatial). Et vice versa.

102

Approcher les organes de travail de l'objet à l’emplacement de la zone d’exécution/opération sans déplacer l’objet (ou sous objets).

103

ARIZ est l’acronyme russe de : « Алгоритм решения изобретательских задач »; traduit en français par : « Algorithme de Résolution des Problèmes Inventifs ».

Tableau 12 Les neuf groupes de règles de Polovinkin ; (Carvalho, Wei, and Savransky 2004) et

(Savransky 2000)

Groupe Nom du groupe