Solutions techniques

De l’expression exhaustive d’un besoin…
… au choix d’une solution technique
Un outil de base : l’Analyse Fonctionnelle (AF)
S3 – Projet d’entreprendre
Jean-Philippe Coupez – Octobre 2008
« Si j’avais une heure pour résoudre un problème dont
ma vie dépende, je passerais 40 minutes à l’analyser,
15 minutes pour en faire la revue critique et 5 minutes
pour le résoudre »
Albert Einstein (1879 – 1955)
Introduction
« La qualité d’un produit ou d’un service est son aptitude à
satisfaire les besoins des utilisateurs » (Norme NF X50-109)
Besoin = « nécessité ou désir éprouvé par un utilisateur »
(Norme NF X50-150)
Nécessité d’exprimer le « juste besoin » de l’utilisateur (ni plus,
ni moins), en tenant compte d’une difficulté majeure :
10% exprimés, …en général sous forme
de solutions
90% implicites, …très souvent la base
du jugement final du client !!!
Pour pallier à cette difficulté :
Utilisation d’une approche fonctionnelle
Traduire le plus exhaustivement possible le besoin du client en
termes de finalités (de fonctions) et non en termes de solutions
Préciser très clairement tous les objectifs / résultats à
atteindre ( le pourquoi ?) … avant de penser aux moyens
pour y parvenir (le comment ?)
Le cœur de la méthode : l’Analyse Fonctionnelle (AF)
L’Analyse Fonctionnelle (AF)
Deux étapes importantes et complémentaires :
D’abord, l’AF externe : analyser et exprimer exhaustivement le besoin
du client, sous forme de fonctions de service
(indépendamment de toute solution !)
Point de vue client
Puis, l’AF interne :
rechercher les fonctions techniques, internes
au produit, nécessaires à la réalisation des
fonctions de service, réclamées par le client
Point de vue concepteur
L’AF externe
Recenser « toutes » les fonctions de service (fonctions principales
et contraintes), que doit satisfaire le produit
Rem : produit étudié, considéré comme une boîte
noire (Rem : produit = matériel, système,
procédé, service…)
De nombreuses approches possibles :
• recherche intuitive
50 à 60% des fonctions
• méthodes plus systématiques :
Ex : la méthode des milieux extérieurs
La méthode des milieux extérieurs
Principe de base :
• répertorier l’ensemble des éléments constituant l’environnement
du produit
• identifier toutes les fonctions et contraintes par l’étude du produit
en relation avec cet environnement (interactions ou adaptations)
Ex :
besoin = capter un signal RF
produit étudié = antenne RF (en réception)
…
Circuits
électroniques
de réception
Produits de la
concurrence
Espace libre
Signal RF
utile
Equipementier
Brouilleurs
Technologies
d’intégration
Antenne RF
Bruit
Fabricant
Boîtier
récepteur
Utilisateur
Source
d’énergie
Milieu
extérieur
Conditions
atmosphériques
Description qualitative du besoin au travers de l’expression des
fonctions et des contraintes à remplir :
L’antenne doit :
• F1 :
assurer l’interface entre le signal RF utile et les circuits électroniques
de réception
• F2 :
capter le signal RF utile, localisé dans une région donnée de l’espace
• F3 :
minimiser le niveau des brouilleurs reçus
• F4 :
minimiser le bruit capté
• F5 :
être intégrable dans le boîtier récepteur
• F6 :
ne pas consommer d’énergie
• F7 :
résister aux agressions du milieu extérieur (chocs, vibrations,
corrosion…)
• F8 :
fonctionner sous tout type de conditions atmosphériques
• F9 :
minimiser les interactions électromagnétiques avec l’utilisateur
…
Puis, quantification du besoin au travers d’une caractérisation des
fonctions et des contraintes :
• F1 :
assurer l’interface entre le signal RF utile et les circuits électroniques
de réception
• Fréquence de travail
ex :
10GHz
Besoin
• Bande passante
15%
chiffré !
• Impédance d’adaptation
50
• Type de connexion
• F2 :
SMA de type mâle
capter le signal RF utile, issu d’une région donnée de l’espace
• Diagrammes de rayonnement (en azimut et en élévation)
Gabarit pour le lobe principal
• Type de polarisation
• Densité de puissance reçue
• F3 :
minimiser le niveau des brouilleurs reçus
• Diagrammes de rayonnement
Gabarit pour les lobes secondaires
Diagrammes en cross-polarisation
• Réjection hors bande passante
sélectivité spatiale
« sélectivité en polarisation »
sélectivité en fréquence
…
• F5 :
être intégrable dans le boîtier récepteur
• Forme
• Poids
• Taille / volume
…
• F8 :
fonctionner sous tout type de conditions atmosphériques
• Gamme de températures
• Pluie, glace, neige
• Vent
…
Définition du cahier des charges
fonctionnel du produit étudié
L’AF interne
Définir l’ensemble des fonctions techniques des différents
composants du produit, permettant de remplir les fonctions
de service attendues par le client
Fonction globale
(fonction de
service)
Décomposition
fonctionnelle interne
(fonctions techniques)
Solutions
techniques
Le produit n’est plus considéré comme une boîte noire…
Environnement
du produit
Composant
Souscomposant
Produit
Synoptique fonctionnel du produit
Produit = assemblage de composants assurant des fonctions techniques
les unes par rapport aux autres (définition des interfaces internes)
Reflet des choix du concepteur
Ex : Radar
d’observation
des océans
De nombreux outils d’analyse possibles :
Ex :
la méthode FAST
Function Analysis System Technique
(Analyse Fonctionnelle des Systèmes
Techniques)
la méthode SADT
Structured Analysis and Design Technique
(Technique Structurée d’Analyse et de
Modélisation de Systèmes)
…
•
La méthode SADT
SADT : Structured Analysis and Design Technique
ou Technique Structurée d’Analyse et de Modélisation
de Systèmes
Méthode d’analyse et de spécification fonctionnelle
conduisant à la réalisation d’un ou plusieurs
modèles de la réalité
basée sur une approche graphique
(actigrammes / datagrammes)
SADT : méthode basée sur 7 concepts fondamentaux
(1) Modéliser pour comprendre
SADT
représentation / modèle plus ou moins simple d’un système
Rem :
•
pour un même système, il existe différents points de vue
(celui de l’utilisateur, celui du concepteur, …)
différents modèles possibles…
•
pour une analyse donnée, toujours bien préciser le point de vue
envisagé (contexte général et environnement)
(2) Structurer / discipliner la démarche d’analyse
Analyse d’un système de manière :
•
descendante
•
modulaire
•
hiérarchique
•
structurée
… du niveau le plus général à des niveaux de plus en plus
détaillés…
Boîte
« mère »
Synthèse
Description la plus
générale et la plus
abstraite possible
du système
Partition de la boîte
« mère » en ses
composants « enfants »
(SADT
modules)
3 à 6 sous-
Analyse
Décomposition de plus
en plus fine
(3) Séparer le QUOI du COMMENT
Un problème doit être clairement compris (phase d’analyse /
de spécification) avant que les détails d’une solution ne soient
arrêtés (phase de conception)
(4) Modéliser la réalité
Le monde qui nous entoure (ou du moins le modèle que nous
en avons) =
objets (données
SADT
noms) + actions (activités
création de 2 types de diagrammes :
actigrammes / datagrammes
verbes)
Actigramme :
diagramme des activités (boîtes) manipulant des
données (flèches)
Datagramme : diagramme des données (boîtes) avec les activités
qui créent et utilisent ces données (flèches)
nom
nom
verbe
verbe
verbe
verbe
nom
nom
verbe
Actigramme
nom
Datagramme
Dualité entre activités et données
(5) Formaliser de manière graphique
Représentation graphique…
formaliser les fonctions et le fonctionnement d’un système
pour le comprendre et/ou en transmettre une compréhension
(SADT = « un langage pour communiquer des idées »
D.T. ROSS – le père de la méthode SADT)
exposer les détails de façon progressive et contrôlée
encourager la concision et la précision
concentrer l’attention sur les interfaces des modules
(6) Travailler en équipe
Personne ne peut comprendre complètement tous les aspects
d’un système complexe…
besoin d’un travail d’équipe, discipliné et coordonné
(7) Consigner par écrit
Méthode SADT
création et mise à jour permanente d’un
modèle, retranscrit sous la forme de
documents
A-0
Le modèle SADT
A1
•
Modèle composé :
•
A2
A0
d’actigrammes
A11
•
de datagrammes
A1
•
de textes explicatifs sur les diagrammes
•
d’une organisation hiérarchique et structurée des
diagrammes
•
d’un glossaire des termes utilisés
A12
A3
…
A13
…
A13
•
Syntaxe des diagrammes SADT :
•
Actigramme
(identifié par un verbe d’action)
Il sollicite des données d’entrée qui sont transformées,
modifiées ou changées d’état pour générer des données
de sortie
Ce processus s’effectue suivant certains mécanismes ou
supports et sous des directives de contrôle
Formalisme :
Données de contrôle (noms)
Elles contrôlent la
transformation des données
d’entrée en données de sortie
Elles ne sont pas modifiées
par l’activité
Données
d’entrée
(noms)
Données
de sortie
(noms)
Activité
(verbe)
Transformées
par l’activité
Créées par
l’activité
Supports de l’activité
(Ressources / méthodes / outils / procédés)
Type d’opération
Exemple :
Actigramme « calculer »
Opérandes
Calculer
Méthodes de calcul
Résultat
Calculatrice
•
Datagramme
(identifié par un nom)
Il crée, à partir d’activités d’entrée (les activités génératrices
de la donnée), une donnée utilisée par les activités de sortie
(les activités utilisatrices de la donnée)
Le processus s’effectue sous l’influence d’activités de
contrôle et en utilisant des mécanismes de support de la
donnée
Formalisme :
Activités de contrôle (verbes)
Activités
génératrices
de la donnée
(verbes)
Elles influent sur la création et
l’utilisation de la donnée créée
Activités
utilisatrices
de la donnée
(verbes)
Donnée
(nom)
Supports de la donnée
Sélectionner le type d’opération
Exemple :
Datagramme « nombres »
Saisir
Nombres
Registre de la calculatrice
Afficher
•
Précisions sur le formalisme SADT :
•
Boîtes et flèches
Boîtes
Flèches
•
: Les constituants de la décomposition
: Les contraintes de liaison entre les boîtes
Labels de propriété
(associés aux boîtes)
Information courte (souvent numérique) liée à une activité
ou une donnée
Chaque 100ms
Interroger les
terminaux
Identité du
terminal
64 caractères
Identité du
client
Enregistrer
•
Connexions entre les boîtes
La sortie d’une boîte peut devenir l’entrée ou le contrôle
d’une ou plusieurs autres boîtes (schéma classique de type
« producteur – consommateur »)
Rem : Si une flèche possède les rôles d’entrée et de
contrôle, opter pour une représentation de la
fonction contrôle
… et bien d’autres configurations possibles…
•
Flèches à double sens
réciprocité dans les interfaces entre 2 boîtes
(flots de données dans les 2 directions)
2 configurations rencontrées :
« les entrées mutuelles »
représentation d’un
processus lié (a)
« les contrôles mutuels »
représentation d’une
contre-réaction (b)
Exemples :
(a)
Manger
Vaisselle sale
Manger
Laver
Laver
Vaisselle propre
Erreurs d’analyse
(b)
Analyser
Spéc. fonctionnelles
Concevoir
Vaisselle sale /
vaisselle propre
Analyser
Spéc. fonctionnelles /
erreurs d’analyse
Concevoir
•
Rebouclage d’une flèche
dans un diagramme d’activités, mise à jour
d’une donnée
•
Parenthèses sur une flèche
•
A l’extrémité non fléchée d’une flèche :
donnée d’un niveau de détail particulier, qui
n’apparaît pas sur le diagramme « mère », mais est
visible sur le diagramme « fils »
•
A l’extrémité fléchée d’une flèche :
donnée existant implicitement sur toutes les
boîtes des diagrammes « fils », mais n’y apparaissant
pas
•
Connexion parent – enfant
vérifier la cohérence des entrées / sorties sur la boîte « mère »
et sur le diagramme « enfant » :
•
Flèche entrant sur la boîte « mère » (entrée ou contrôle)
flèche entrant sur le diagramme « enfant »
•
Flèche sortant de la boîte « mère »
diagramme « enfant »
flèche sortant du
Application de la méthode SADT
Exemple :
Produire des fleurs
Producteur de
Prix
Budget et
fleurs
Temps
(graines et fleurs) planification (compétences) (cond. atmosphériques)
Argent
Produire des fleurs
A-0
Fleurs
Prix
Temps
(graines et fleurs) Budget Planification (cond. atmosphériques)
Argent
Engrais
Acheter les
produits Graines
A1
Cultiver
A2
Plantes
Fleurs
Cueillir
A3
Fleurs
Extraire des
graines
A4
A0
Rem : On pourrait également prendre en compte d’autres paramètres comme, par
exemple, l’environnement externe (oiseaux, insectes, champignons…)
Solutions techniques
C’est uniquement à l’issue de l’Analyse Fonctionnelle globale que
l’on identifiera et analysera les différentes solutions techniques
envisageables…
Ex :
Fonction = transmettre les données d’une caméra vers
une régie centrale
De multiples solutions techniques…
• par liaison radio
• par liaison câblée
• par transport de cassettes
• …
Enfin, évaluation et confrontation de ces solutions techniques
Choix d’une réponse technique
Conclusion
Besoins
client
Fonctions
(aux niveaux externe,
puis interne)
Solutions
techniques
Solution
choisie
Bibliographie
• NF X50-100 : « Analyse fonctionnelle – Caractéristiques fondamentales » (1996)
• FD X50-101 : « Analyse fonctionnelle – L’analyse fonctionnelle outil interdisciplinaire de compétitivité » (1995)
• NF EN 1325-1 (NF X50-150-1) : « Vocabulaire du management de la valeur, de l’analyse de la valeur et de
l’analyse fonctionnelle – Partie 1 : analyse de la valeur et analyse fonctionnelle » (1996)
• NF X50-151 : « Analyse de la valeur, analyse fonctionnelle – Expression fonctionnelle du besoin et cahier des
charges fonctionnel » (1991)
• NF X50-152 : « Analyse de la valeur – Caractéristiques fondamentales » (1990)
• FD X50-153 (fascicule de documentation) : « Analyse de la valeur – Recommandations pour sa mise en œuvre »
(1985)
• NF EN 12973 (NF X50-154) : « Management par la valeur » (2000)
• XP X50-155 (norme expérimentale) : « Management par la valeur » (1997)
• NF X50-156 : « Management par la valeur – Conception à Objectif Désigné ou à Coût Objectif (COD / CCO) –
Exigences pour un pilotage concerté de la conception » (2003)