Innovation aid methodology through patent exploitation and physical phenomena involved

L’objectif de ce travail de thèse est de développer une méthodologie d’extraction de connaissances à partir de brevets pour aider les concepteurs dans la phase de résolution de problèmes industriels. La méthodologie est fondée sur trois piliers : la définition, la recherche / analyse et l’innovation. La définition exhaustive de la fonction principale du système industriel cible le champ de recherche et permet la récupération de mots clés initiaux grâce à une analyse approfondie de l’existant. La recherche itérative des brevets se base sur la décomposition fonctionnelle et sur l’analyse physique. L’analyse intègre la décomposition fonctionnelle énergétique pour déceler les énergies, les flux fonctionnels transmis et les phénomènes physiques impliqués dans le processus de conversion énergétique afin de sélectionner des effets physiques potentiellement pertinents. Pour délimiter le champ d’exploration nous formulons des requêtes de recherche à partir d’une base de données de mots clés constituée par des mots clés initiaux, des mots clés physiques et des mots clés technologiques. Une matrice des découvertes basée sur les croisements entre ces mots clés permet le classement des brevets pertinents. La recherche des opportunités d’innovation exploite la matrice des découvertes pour déceler les tendances évolutives suivies par les inventions. Les opportunités sont déduites à partir de l’analyse des cellules non pourvues de la matrice des découvertes, de l’analyse par tendances d’évolution et du changement de concept par la substitution du convertisseur énergétique. Nous proposons des tendances d’évolution construites à partir de lois d’évolution de la théorie TRIZ, d’heuristiques de conception et de règles de l’art de l’ingénieur. Un cas d’application concernant l’étude d’évolution et la proposition de nouveaux systèmes de séparation de mélanges bi-phasiques en offshore profond met en valeur la méthode.The aim of this thesis work is the development of a methodology for knowledge extraction from patents to assist design engineers in the industrial problem-solving phase. The methodology is based on three pillars: definition, search / analysis and innovation. A comprehensive definition of the main function of the industrial system delimits the research field and allows the retrieval of initial keywords through a detailed analysis of what is currently available. The iterative patent search is based on functional decomposition and physical analysis. The analysis phase uses energy functional decomposition to identify energies, transmitted functional flows and physical phenomena involved in the energy conversion process in order to select potentially relevant physical effects. To delineate the exploration field we formulate search queries from a keywords database composed by initial, physical, and technological keywords. A discovery matrix based on the intersections between these keywords allows the classification of pertinent patents. The research for innovation opportunities exploits the discovery matrix in order to decipher the evolutionary trends followed by inventions. Opportunities are deduced from an analysis of the discovery matrix empty cells, an analysis of the evolution trends, and from changing the concept by energy converter substitution. We propose evolution trends constructed from the evolution laws of TRIZ theory, design heuristics, and rules of the art of the engineering. An application case concerning the study of the evolution and the proposal of innovative biphasic separation systems in deep offshore highlights the method