Conception Mécanique: Méthodologie et Processus

CONCEPTION MECANIQUE INTRODUCTION
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METHODOLOGIE et PROCESSUS DE CONCEPTION DE SYSTEMES
MECANIQUES
La conception mécanique existe au départ du dessin technique industriel et consiste à penser les objets,
les mécanismes pour répondre à un besoin donné ou pour solutionner un problème.
Selon la Commission des Titres d’Ingénieur « Le métier de base de l’ingénieur consiste à résoudre des
problèmes de nature technologique, concrets et souvent complexes, liés à la conception, à la réalisation et
à la mise en œuvre de produits, de systèmes ou de services. Cette aptitude résulte d’un ensemble de
connaissances techniques d’une part, économiques, sociales et humaines d’autre part, reposant sur une
solide culture scientifique ». La méthodologie pour la conception, la réalisation et la mise en œuvre d’un
système mécanique peut se résumer suivant la figure ci-dessous.
La comparaison des performances mesurées et des performances simulées a trois conséquences :
1) permettre la validation d’un modèle proposé ;
2) provoquer la recherche de nouveaux modèles ;
3) inciter à l’évolution du système étudié.
L’intérêt porté à un système mécanique technique se traduit souvent par des questions :
• à quoi ça sert ?
• comment ça marche ?
• comment c’est fait ?
• où trouve-t-on cela ?
Domaine du commanditaire.
Forme imaginée, souhaitée à satisfaire.
Performances attendues.
Domaine de la simulation.
Forme virtuelle, simulée, c
Performances simulées, calculées
Domaine du laboratoire.
Forme réelle.
Performances mesurées.

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Chacune de ces questions trouve une réponse à travers une approche conceptuelle du système. Des
approches conceptuelles avec différents outils de réflexion et de résolution permettent de mettre en avant
un aspect particulier du système. Chaque aspect est une spécialité dans laquelle on peut développer un
niveau d’expertise sur le plan structurel, fonctionnel, organisationnel et comportemental. Il s’agit de :
 L’approche conceptuelle du système par l’analyse fonctionnelle
 L’Approche conceptuelle du système par l’analyse structurelle
 L’approche conceptuelle du système par l’analyse organisationnelle
 L’approche conceptuelle du système par l’analyse comportementale
 L’ANALYSE STRUCTURELLE
L’analyse structurelle renferme le dessin technique industriel, les classes d’équivalence, le graphe des
liaisons (ou graphe de structure), les schémas (organique, bloc, technologique, de principe, cinématique,
etc.), le graphe de boucle associé à un mécanisme, etc.
 L’ANALYSE FONCTIONNELLE
Les outils d’analyse fonctionnelle couramment utilisés sont :
 la bête à cornes, qui permet d'exprimer la recherche du besoin ;
 le diagramme pieuvre, qui permet de définir les liens (c’est-à-dire les fonctions de service) entre le
système et son environnement. Ce diagramme permet de recenser la plupart des fonctions du système ;
 le cahier des charges, qui permet de décrire et lister les fonctions primaires, secondaires et contraintes
du système étudié et
 les diagrammes FAST et SADT qui permettent la recherche de solutions technologiques.
Les outils de l’analyse fonctionnelle peuvent être classés en deux (2) groupes :
1. Les outils d’analyse fonctionnelle externe d’un produit. La « bête à cornes), le diagramme pieuvre
(ou diagramme sagittal ou diagramme des interactions) et le cahier de charges fonctionnel (CdCF)
appartiennent à ce groupe. Ils permettent l’expression du besoin.
2. Les outils d’analyse fonctionnelle interne d’un produit regroupent les diagrammes
 FAST (Function Analysis System Technic, soit en français : Technique d’analyse
fonctionnelle et Systématique) et
 SADT (Structured Analysis and Design Technique).
 L’ANALYSE COMPORTEMENTALE
Les outils de l’analyse comportementale sont essentiellement :
 La statique analytique ou graphique (méthode du polygone dynamique et du funiculaire) ;
 La cinématique analytique ou graphique (Equiprojectivité, CIR),

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 La dynamique,
 Le GRAFCET, etc.
 L’ANALYSE ORGANISATIONNELLE
La théorie des graphes, la méthode matricielle, la recherche opérationnelle, la gestion de processus, la
gestion des projets, etc. sont les outils de l’approche conceptuelle par l’analyse organisationnelle.
LANGAGE SysML
SysML signifie Systems Modeling Language (Langage de Modélisation de Systèmes).
La conception de système donne souvent lieu à une accumulation de documentations qui doivent toutes
être croisées et mises à jour pour maintenir la cohérence et respecter les spécifications du système.
SysML est un moyen de regrouper dans un modèle commun à tous les corps de métiers, les
spécifications, les contraintes, et les paramètres de l'ensemble du système. Il aborde la conception avec la
notion de blocs qui deviendront des parties mécaniques, électroniques, informatiques ou autres. Il est
un langage graphique qui utilise des diagrammes.
SysML est fait pour :
 Spécifier les systèmes.
 Analyser la structure et le fonctionnement des systèmes.
 Décrire les systèmes et concevoir des systèmes composés de sous-systèmes.
 Vérifier et valider la faisabilité d'un système avant sa réalisation.
SysML intègre les composants physiques de toutes technologies, les programmes, les données et les
énergies, les personnes, les procédures et flux divers.
PROCESSUS DE CONCEPTION DE SYSTEME MECANIQUE TECHNIQUE
A partir de la définition donnée par la commission des titres de l’ingénieur, il apparaît nécessaire et
indispensable de clarifier la notion de systèmes mécaniques.
Ainsi, un mécanisme est défini comme un ensemble de pièces mécaniques reliées entre elles par des
liaisons, en vue de réaliser une fonction déterminée.
Un système mécanique est un assemblage organisé d’objets reliés ou branchés les uns aux autres, de
façon à former une entité, ou un tout, remplissant une ou plusieurs fonctions permettant de rendre un
service à l’utilisateur.

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SYSTEME ET MILIEU ENVIRONNANT
Le mot système est un de ces mots génériques que l’on trouve dans tous les domaines. Que l’on étudie un
système solaire, un système sanguin, un système technique ou un système d’équations, on trouve toujours
dans le thème abordé la racine grecque du mot signifiant un assemblage ou une composition.
Un système est un arrangement d’éléments en interaction, organisé en vue d’atteindre un ou plusieurs
objectifs définis. Les idées fondamentales exprimées par cette définition sont nombreuses :
 Un système est un ensemble ;
 Cet ensemble peut être décrit à partir d’éléments ;
 Les éléments de cet ensemble sont en relation ;
 Un système a une finalité exprimée
On peut compléter ces propositions en constatant qu’un élément peut être lui-même un système, et un
système peut être lui-même un élément d’un système plus grand.
Exemples
– une machine est un système transformateur d’énergie ;
– un mécanisme est un élément de la classe des machines qui transforme de l’énergie mécanique en
énergie mécanique, autrement dit un système de transformation de mouvement ;
– un moteur est un élément de la classe des machines qui fournit de l’énergie mécanique, à partir
d’énergie électrique, thermodynamique ou chimique.
Toute analyse commence par la définition du système dont on parle : Il s’agit de délimiter ce système,
pour identifier son environnement. On imagine pour cela une frontière fictive entourant le système. Tout
ce qui n’appartient pas au système ainsi circonscrit et qui entre en contact ou en relation avec le système
définit le milieu environnant.
On appelle milieu environnant d’un système l’ensemble des éléments de l’univers en relation avec lui.
Les éléments du milieu environnant sont généralement classés dans quatre grandes familles :
1) L’environnement humain ;
2) L’environnement matériel ;
3) L’environnement énergétique ;
4) La matière d’œuvre.

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MATIERE D’ŒUVRE
On appelle matière d’œuvre d’un système tout élément modifié par son intervention. Il existe trois
grands types de matière d’œuvre :
• 1) un produit ou une matière ; • 2) Une énergie ; • 3) Une information.
VALEUR AJOUTEE
On appelle valeur ajoutée ce qui caractérise la modification des propriétés de la matière d’œuvre après
passage dans le système. Cette modification concerne la forme, la position ou l’état de la matière
d’œuvre.
CYCLE DE VIE D’UN PRODUIT
La notion de cycle de vie est indissociable d’un système technologique. Elle exprime les différentes
étapes qui vont de sa conception initiale jusqu’au recyclage de ces constituants.