Dans cet article de blog, nous explorerons l'évolution technologique des objets que nous utilisons le matin pour nous faciliter la vie.
Nous utilisons énormément de choses au quotidien. Cette affirmation, qui semble pourtant évidente, se vérifie simplement en observant notre routine matinale, du réveil au lavage du visage. Prenons l'exemple d'un étudiant type.
Quand l'alarme d'un objet appelé « horloge » sonne, on se lève, on met des « lunettes », on ouvre la porte de la salle de bain, on actionne un objet appelé « robinet » pour faire couler l'eau et on se lave le visage avec. En ouvrant le robinet, le « réservoir d'eau » active la « pompe » et d'autres objets qui fournissent l'énergie nécessaire à la montée de l'eau, et l'eau s'écoule dans le « tuyau ». Après s'être lavé le visage, on le sèche avec une serviette, puis on l'hydrate avec un soin, une lotion ou d'autres produits.
En observant simplement le processus de lavage du visage, on constate qu'au moins dix objets différents sont utilisés. Autrement dit, si nous pouvons nous laver le visage en douceur, c'est parce que tous les objets impliqués remplissent leur fonction. En réalité, nombre de ces objets simples du quotidien sont complexes de conception et de fabrication. Il faut une équipe d'experts pour concevoir et fabriquer ces objets courants et les rendre aussi performants. Comment ces objets sont-ils produits en série pour remplir les fonctions dont nous avons besoin dans la vie réelle ? Et comment des objets complexes et volumineux, comme les voitures et les téléphones portables, peuvent-ils remplir de multiples fonctions, en plus des objets simples comme ceux mentionnés précédemment ?
Malgré l'immensité et la portée du concept d'« objet », la plupart des objets sont développés et commercialisés selon des schémas similaires. De même, les principes de la nature, bien que complexes en apparence, reposent en réalité sur des règles simples. Le processus de conception suit les mêmes principes et étapes de base. Examinons comment un produit naît d'un besoin ou d'une idée.
La définition d'un objet dans le dictionnaire est « tout objet matériel ayant une forme définie ». Cependant, comme nous ne nous intéressons qu'aux objets produits pour remplir une fonction nécessaire, nous pouvons reformuler cette définition comme « tout objet matériel remplissant une fonction spécifique ». En termes simples, une fonction peut être considérée comme quelque chose qui produit une sortie lorsqu'une entrée est appliquée. Par exemple, si l'on considère le volant d'une voiture, l'angle de rotation du volant est l'entrée, et l'angle de rotation du volant est la sortie. Autre exemple : un ventilateur électrique : chaque bouton est une entrée, tandis que la direction, la vitesse et la rotation du vent sont des sorties lorsqu'il est branché.
Dans cet article, nous allons utiliser un dispositif appelé « suspension » pour mieux comprendre l'impact d'un avion à l'atterrissage. La suspension est essentielle à la sécurité de l'appareil, et même une petite erreur peut avoir des conséquences catastrophiques sur ses performances. Par conséquent, la conception et la fabrication de ce dispositif doivent être réalisées avec la plus grande rigueur.
La première étape du développement et de la construction d'un objet consiste à identifier les entrées et les sorties nécessaires à sa fonction. L'important dans ce processus est de prendre en compte toutes les entrées et sorties nécessaires à l'exécution de la fonction. Pour les objets simples, ce n'est pas un problème car il y a moins de variables à prendre en compte, mais pour les objets complexes à composants multiples, il peut y avoir des entrées auxquelles vous n'avez pas pensé. Des entrées différentes donneront des sorties différentes ; il est donc crucial d'identifier les variables.
Dans le cas d'une suspension, les paramètres qui contribuent à son fonctionnement sont la vitesse d'atterrissage de l'avion, la pente du site d'atterrissage, la rugosité du sol et la répartition de la pression d'air à l'altitude d'atterrissage. Le résultat sera l'accélération de l'avion en ligne droite. Plus l'accélération linéaire de l'avion est faible, plus l'amortisseur a bien rempli sa fonction. La non-prise en compte de l'un de ces facteurs peut engendrer un léger inconfort pour les passagers et, dans les cas graves, un accident. C'est pourquoi il est important d'être attentif aux paramètres.
Une fois les entrées et les sorties soigneusement étudiées, l'étape suivante consiste à déterminer leur relation. Cette relation est importante car la finalité d'un objet est de produire la sortie requise, et cette sortie est obtenue en ajustant les entrées. Il existe deux méthodes principales pour déterminer cette relation : le raisonnement à partir de théories scientifiques et l'expérimentation. L'utilisation de théories scientifiques pour déterminer cette relation présente l'avantage d'être très économique par rapport aux expériences et peut s'y substituer lorsque celles-ci sont difficiles à réaliser. Cependant, elle peut être imprécise ; en pratique, la relation entre les entrées et les sorties est donc souvent établie par l'expérimentation. L'idée est de constituer une vaste base de données d'expériences et de les exploiter pour identifier ces relations.
Ce processus est essentiel et peut parfois conduire à des résultats inattendus. Par exemple, dans le cas des suspensions, des variables d'entrée telles que la répartition de la pression d'air ou la vitesse d'atterrissage peuvent affecter les résultats de manière inattendue. C'est pourquoi l'expérimentation et l'analyse des données sont des étapes clés de la conception d'un objet. Trouver la relation entre les entrées et les sorties est aussi important que les identifier pour obtenir le résultat souhaité.
Après ces processus de calcul, l'étape suivante est la simulation et le prototypage par ordinateur. Un prototype est une forme de base, ou exemplaire, conçue pour présenter toutes les caractéristiques du produit réel. Grâce aux progrès technologiques, les simulations par ordinateur sont devenues extrêmement proches de la réalité et, dans certains domaines, il n'y a quasiment aucune erreur entre la simulation et le modèle physique. Par exemple, une fois la suspension conçue, des programmes graphiques permettent de recréer la suspension réelle sur ordinateur. Ces programmes permettent de substituer des variables telles que la vitesse d'atterrissage, le poids de l'avion et la pente du plancher pour visualiser le résultat dans chaque cas, et d'analyser les valeurs pour vérifier si la suspension remplit correctement sa fonction.
Cependant, des variables imprévues subsistent dans le monde réel. Il est donc nécessaire de construire un prototype basé sur la simulation et de l'évaluer à nouveau. L'objectif est d'évaluer son bon fonctionnement, ses tolérances et l'absence de problèmes de sécurité. Le prototype doit être aussi proche que possible de la réalité, mais s'il est impossible de le reproduire à l'échelle 1, il est parfois réduit ou modifié. La suspension, quant à elle, fait partie intégrante de l'avion ; si vous réalisez un prototype grandeur nature et le testez, vous devrez utiliser l'avion entier. Cependant, utiliser l'avion entier pour les tests est prohibitif. Le prototype est donc construit à l'échelle réduite et un nouvel environnement est créé pour que ce prototype soit testé et évalué.
Si l'évaluation est concluante, le produit entre en production ; en revanche, si elle révèle des problèmes, le processus est relancé. Ceci est particulièrement important pour les produits ayant un impact direct sur la sécurité, comme les suspensions. De petites erreurs commises lors des premières étapes peuvent avoir des conséquences importantes sur les performances finales du produit.
La plupart des objets que nous utilisons sont, dans une large mesure, créés et distribués grâce à ce processus. Il est important pour les développeurs de s'assurer que leur produit remplit parfaitement sa fonction, car cela impacte les ventes, le confort des utilisateurs et, dans certains cas, la sécurité. On peut tenir pour acquis qu'une poignée de porte ouvre une porte ou qu'un robinet fait couler de l'eau, mais la fabrication de ces objets que nous tenons pour acquis exige beaucoup de travail. Il est important de se rappeler que ces objets ne sont pas de simples biens de consommation, mais le fruit de la créativité et du travail acharné de l'homme, et que de nombreux essais, erreurs et recherches ont été nécessaires pour les rendre tels qu'ils sont aujourd'hui.
