Première Sciences de l’Ingénieur Enseignement de Spécialité ANALYSE FONCTIONNELLE Séquence 1 – 1.2 Analyser le Besoin – Analyser le Système I. DÉFINITION FONCTIONNELLE DU PRODUIT UTILISATEUR BESOIN Ce que désire l’utilisateur ENVIRONNEMENT - industriel - culturel CONCEPTEUR CONTRAINTES Limitations à la liberté du concepteur (ex. : budget, délai, respect des normes …) TECHNOLOGIE Moyens à la disposition du concepteur pour réaliser le produit PRODUIT Fourni à l’utilisateur pour répondre à son besoin FONCTIONS DE SERVICE Actions du produit pour répondre au besoin de l’utilisateur FONCTIONS TECHNIQUES Actions internes entre les constituants du produit pour assurer les fonctions de service L’analyse fonctionnelle est une démarche qui consiste à recenser, caractériser, ordonner, hiérarchiser des fonctions. Elle décompose le produit pour distinguer : Les fonctions de service qui permettent de répondre au besoin. Les fonctions techniques qui permettent d’assurer les fonctions de service. L’organisation de ces fonctions. Remarque : une fonction est formulée par un verbe à l’infinitif suivi d’un complément. 1.2 ANALYSE FONCTIONNELLE 1/8 II. ANALYSE FONCTIONNELLE EXTERNE L'analyse fonctionnelle externe décrit le point de vue de l'utilisateur et ne s'intéresse au produit qu'en tant que "boîte noire", capable de satisfaire son besoin en fournissant des services dans son environnement. 2.1 Besoin et Produit Définitions Le besoin est une nécessité ou un désir éprouvé par un utilisateur. Il permet de justifier l’existence d’un produit. Un produit est ce qui est fourni à un utilisateur pour répondre à un besoin. Un produit peut être un matériel, un service ou un processus complexe. Le terme "système" peut être utilisé à la place de celui de "produit". On définit un système comme un ensemble d'éléments organisé en fonction d'un but à atteindre ou pour satisfaire un besoin. Exemple : un ordinateur est un système : C'est un ensemble d'éléments liés : unité centrale, écran, souris, clavier, etc. ; Il satisfait au besoin ou but de traiter les données. 2.2 Formulation du Besoin : Diagramme "Bête à cornes" Pour énoncer le besoin fondamental d’un produit, on utilise l’outil ou diagramme "bête à cornes", qui pose 3 questions fondamentales : À qui (quoi) rend-il service ? Sur qui (quoi) agit-il ? Dans quel but ? 2.3 Recherche des Fonctions de Service Fonctions de service Les fonctions de service sont les actions attendues d'un produit pour répondre à un besoin. Les fonctions de service sont décrites par un verbe à l'infinitif suivi d'un complément, et se scindent en deux familles : Les fonctions d'usage, liée à l’aspect utilitaire du produit auprès de l’utilisateur. Les fonctions d'estime, liée à l'aspect esthétique, à la qualité, au coût, etc… Diagramme des interacteurs ou diagramme "pieuvre" Ce diagramme recense tous les éléments de l'environnement du système (humain, physique, économique et technique) qui sont en interaction avec lui. Il permet de visualiser toutes les relations possibles du système avec les éléments de son milieu ou environnement extérieur ; ces relations constituent les fonctions de service du produit. Le diagramme "pieuvre" est composé : d’une bulle principale modélisant le produit d’autant de bulles que nécessaires pour modéliser les éléments du milieu environnant liés au produit : les interacteurs. 1.2 ANALYSE FONCTIONNELLE 2/8 de liaisons mettant en relation deux interacteurs tout en passant par le produit : les fonctions principales (FP). de liaisons mettant en relation un interacteur et le produit : les fonctions contraintes (FC). d’une caractérisation écrite des fonctions sous forme de tableau Les fonctions principales (FP) : Elles créent des relations entre plusieurs éléments de l’environnement qui expriment les services offerts par le système pour satisfaire le besoin. Les fonctions contraintes (FC) : Elles adaptent le système à un ou plusieurs éléments de son environnement. Elles contraignent le concepteur à respecter certaines exigences de l'utilisateur, normes de sécurité, etc. Caractérisation des fonctions de service Caractériser = Qualifier + Quantifier La caractérisation consiste donc à énoncer, pour chaque fonction de service (principale ou de contrainte), les critères d'appréciation de la fonction avec des niveaux et une certaine flexibilité. Cette opération se fait en général sous forme d'un tableau, qu'on appelle "tableau fonctionnel" : Critère d'appréciation d'une fonction : Caractère retenu pour apprécier la manière dont une fonction est remplie ou une contrainte est respectée. Niveau d'un critère d'appréciation : Grandeur repérée dans l'échelle adoptée pour un critère d'appréciation d'une fonction. Elle aura des valeurs chiffrées avec tolérance (dimensions, paramètres de fonctionnement, coût, niveau sonore, etc.). Flexibilité d'un niveau : C'est l'ensemble des indications exprimées par le demandeur sur la possibilité de moduler le niveau attendu pour une fonction. Ces limites sont précisées sous forme de classe de flexibilité : - Classe F0 : flexibilité nulle, niveau impératif ; - Classe F1 : flexibilité faible, niveau peu négociable ; - Classe F2 : flexibilité moyenne, niveau négociable ; - Classe F3 : flexibilité forte, niveau très négociable. 2.4 Cahier des Charges Fonctionnel Le cahier des charges fonctionnel (CdCF) constitue un document dans lequel le demandeur exprime son besoin. Il est, avant tout, le document contractuel entre le demandeur et le bureau d’études.. Il nécessite un travail en groupe, afin de tenir compte des points de vue des différents intervenants concernés par le système : l'utilisateur, le concepteur, le distributeur, etc. Le CdCF contient donc les éléments suivants : L'expression du besoin : fonction globale. La définition des fonctions de service (fonctions principales et fonctions contraintes). L'énumération des critères d'appréciation (Satisfaction, coût, performances, sécurité, etc.). 1.2 ANALYSE FONCTIONNELLE 3/8 1.2 ANALYSE FONCTIONNELLE 4/8 III. ANALYSE FONCTIONNELLE INTERNE Pour réaliser les fonctions de service énoncées précédemment, un produit est constitué de composants, de pièces mécaniques … Ces ensembles de pièces réalisent des fonctions techniques permettant de satisfaire les fonctions de service. L'analyse fonctionnelle interne décrit le point de vue du concepteur qui va déterminer ces fonctions techniques. 3.1 Diagramme FAST (Function Analysis System Technique) Le diagramme FAST est un diagramme d'analyse fonctionnelle des systèmes techniques. En partant d'une fonction principale ou de contrainte, le diagramme FAST présente les fonctions techniques associées dans une organisation logique répondant aux 3 questions suivantes : Deux agencements particuliers peuvent se rencontrer dans le diagramme : ET Fonctions réalisées en même temps OU Fonctions alternatives possibles Exemple de FAST partiel pour un aspirateur : 1.2 ANALYSE FONCTIONNELLE 5/8 3.2 Diagramme SADT (Structure Analysis and Design Technique) La représentation SADT est une technique de modélisation qui permet de modéliser et de décrire graphiquement des systèmes techniques. Elle reprend les principes précédents du diagramme FAST, mais utilise des règles et un formalisme plus complexes. On procède par analyses successives descendantes, c’est à dire en allant du plus général vers le plus détaillé en fonction des besoins. Diagramme de niveau le plus élevé : A-0 (A moins zéro) Il représente la finalité ou la fonction globale du système technique. On retrouve sur ce diagramme les éléments suivants : Frontière d'isolement : elle permet de distinguer le système du milieu extérieur environnant. Fonction globale : c'est la finalité du système et se définit par un verbe à l'infinitif. Données d'entrée : c'est en fait la matière d'œuvre sur laquelle agit le système. Il existe 3 types d'entrées : produit, énergie ou information. Données de sortie : on retrouve principalement la matière d'œuvre munie de la valeur ajoutée. On peut aussi avoir des comptes-rendus (retour d'information), des pertes énergétiques et des déchets. Contraintes de pilotage ou de commande : ce sont les paramètres qui déclenchent ou modifient la réalisation d'une fonction. - C paramètres de configuration. - R paramètres de réglage. - E données d'exploitation, consignes de fonctionnement. - W mise en énergie, présence matière d'œuvre. Processeurs ou mécanismes : ce sont les éléments physiques ou technologiques qui réalisent la fonction ou qui supportent l'activité. Diagrammes de niveau A0 (A zéro), puis A1 ... On descend ensuite dans les niveaux, en traçant le diagramme de niveau A0 (A zéro), puis A1 en respectant la hiérarchie des niveaux. On décrit ainsi les sous fonctions du système. La décomposition se termine si le niveau souhaité pour atteindre l'objectif est atteint. 1.2 ANALYSE FONCTIONNELLE 6/8 Exemple de diagramme SADT partiel d’un store automatisé : 1.2 ANALYSE FONCTIONNELLE 7/8 3.3 Chaîne Fonctionnelle Tout système automatisé, plus ou moins complexe, peut être décomposé en chaînes fonctionnelles. Une chaîne fonctionnelle est l'ensemble des constituants organisés en vue de l'obtention d'une tâche opérative, c'est-à-dire d'une tâche qui agit directement sur la matière d'œuvre. Exemples : Serrer une pièce, percer une pièce, prendre un objet, déplacer une charge, etc…. Les constituants d'une chaîne fonctionnelle participent : Soit à des opérations de gestion de l'énergie (chaîne d'énergie) Soit à des opérations de gestion des informations (chaîne d'information) Cet outil permet de découper le système en blocs fonctionnels et de suivre l'évolution des paramètres entrants et sortants de chaque bloc. 1.2 ANALYSE FONCTIONNELLE 8/8