Analyse des systèmes techniques industriels

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1 Analyse des systèmes techniques industriels A). Notion de système : Un système est un «ensemble d éléments en interaction dynamique, organisés en fonction d un but» Ces systèmes peuvent être: voulus, conçus et réalisés par l homme; ou non. constitués de matière vivante ou non. On peut donc, en fonction de ces critères, diviser les systèmes en quatre grandes classes: Systèmes matériels: ils peuvent être naturels : systèmes physiques ; ou artificiels : systèmes techniques. Systèmes vivants: ils peuvent être naturels : systèmes biologiques ; ou artificiels : systèmes sociaux B). Systèmes techniques : Un système technique a été voulu, conçu, organisé, par l'homme pour la satisfaction d'un besoin humain élémentaire individuel ou collectif. Par opposition à un système écologique qui est un système naturel, un système technique est artificiel. Ses constituants sont uniquement des objets techniques. Un système dans lequel un ou des individus entrent en relation avec un ou des objets techniques n est que partiellement technique : on l appellera système mixte. Pour ses utilisateurs, un système technique doit être la solution apportée aux spécifications fonctionnelles et aux contraintes qui figurent dans le cahier des charges fonctionnel. C). L environnement d un système technique : I ). Les milieux associés : Quelle que soit sa conception un système technique est toujours soumis aux contraintes et aux conditions imposées par quatre milieux associés qui constituent son environnement : le milieu humain: contraintes liées à l utilisateur : aspects ergonomie, confort, esthétique (design), nuisances (bruit, rayonnements, odeurs etc...), facilité d entretien, sécurité le milieu physique : conditions et contraintes d utilisation : - physiques : température, hygrométrie, vapeurs, lumière,... - chimiques : acidité, effets corrosifs, effets électrochimiques,... - mécaniques : chocs, vibrations, déformations,... - étanchéité, protections - usures le milieu économique qui détermine les facteurs économiques de production, de commercialisation et d'utilisation : besoins, concurrence, distribution, délais, prix de revient, investissements etc... le milieu technique lié aux possibilités de construction : - contraintes technologiques, - techniques de montage, réglages, accessibilité, Cours Schéma Fonctionnel 1 JFA10

2 - fiabilité, maintenance, durée de vie, approvisionnement, stockage, standardisation et qui influe sur le choix des solutions. Exemple : conditions et contraintes imposées à un lave-linge par les quatre milieux: milieu humain : simplicité d'emploi, qualité de lavage du linge, facilité d'installation, milieu physique : niveau sonore en fonctionnement, stabilité sur le sol, tenue mécanique lors du fonctionnement milieu technique : fabrication de grande série, fiabilité, esthétique milieu économique : coût de revient, réseau de distribution, service après-vente, D). Identification des éléments du système et représentation de leurs relations : I ). Le diagramme sagital : Un système met en relation un certain nombre d éléments. Le diagramme sagittal permet de représenter les relations entre ces éléments. Exemple : Lecteur de tickets magnétiques au péage de sortie d un tronçon d autoroute. On isole pour l étudier l Objet Technique «lecteur de tickets magnétiques» Un titre de transit est un ticket magnétique contenant plusieurs informations et principalement le numéro de la gare d'entrée, le gabarit du véhicule, la date et l'heure d'entrée sur le réseau. Les informations sont à la fois imprimées en "clair" et codées sur piste magnétique. Afin de bien saisir les liens entre les différents éléments d'une gare autoroutier et de situer l'objet de l étude, on donne son diagramme sagittal sur la page suivante : Description des liaisons autour de l'objet technique à étudier: Cours Schéma Fonctionnel 2 JFA10

3 - - Le receveur introduit dans le lecteur le ticket et commande sa lecture à travers la console. - - Le ticket détecté, l 'unité de gestion locale émet les ordres nécessaires à la lecture. - - Le lecteur lit le ticket et transmet les résultats de sa lecture à l 'unité de gestion locale. - - L 'unité de gestion locale traite les informations reçues; si elles sont valides Ie ticket est dévalidé et éjecté vers la poubelle, sinon un message d'erreur s 'affiche sur la console et le ticket peut être refoulé vers le receveur pour un traitement manuel. L'étude de l'objet technique ainsi isolé doit définir les différentes actions qu'il doit assurer pour élaborer ses sorties à partir de ses entrées. L'ensemble de ces actions est représentatif de la fonction de l'objet technique. Cours Schéma Fonctionnel 3 JFA10

4 II ). La bête à corne : la recherche du besoin : I ). Le diagramme pieuvre : Le diagramme pieuvre 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. Lors de chaque utilisation l objet est en contact avec un certain nombre d éléments de son environnement qui constituent son milieu extérieur. L objet étudié est placé au centre de la pieuvre entouré des éléments du milieu extérieur (EME). Il faut ensuite décrire les relations créées par l objet avec ou entre ses éléments du milieu extérieur. Il existe deux sortes de fonctions : les fonction principales (F.P.) qui sont les buts des relations créées par l objet entre au moins deux éléments de son milieu extérieur. les fonctions contraintes (F.C.) qui sont des exigences d un élément contraignant du milieu extérieur. Les règles de base de l expression fonctionnelle à respecter sont les suivantes : Utiliser un verbe d action, de sens positif et à l infinitif. Cours Schéma Fonctionnel 4 JFA10

5 Ne pas préjuger d une solution ni même d un principe technique. Y faire figurer les noms des éléments du milieu extérieur concernés mais pas le nom de l objet. Exemple : Exemple de la douille de lustrier Contexte d utilisation : Quand elle est montée sur le lustre, avec ampoule et abat-jour et que l ampoule éclaire. FP 1 : Alimenter l ampoule en courant électrique FP 2 : Maintenir l ampoule sur le lustre FP 3 : Maintenir l abat-jour sur le lustre FC 4 : Résister à l air ambiant FC 5 : Présenter un aspect E). Définition fonctionnelle d un objet technique : I ). Fonction d usage : Elle définit l action caractéristique d un objet technique qui répond aux besoins de l utilisateur. L objet technique doit répondre correctement à l'attente de l'utilisateur et remplir ainsi une fonction qui est désignée par fonction d'usage. Les objets techniques se différencient par leur fonction d'usage. Cours Schéma Fonctionnel 5 JFA10

6 Exemple : Lecteur de tickets magnétiques ; fonction d usage : Lire et décoder des informations inscrites sur la bande magnétique des titres de transit du réseau autoroutier de la société A.S.F. Ces informations sont nécessaires au calcul de la redevance dont doit s'acquitter l usager. II ). Matière d œuvre : Un système ou objet technique agit sur de la matière d œuvre, en modifiant ses caractéristiques, pour lui conférer de la valeur ajoutée. La matière d'oeuvre peut être de trois types : matérielle informationnelle, énergétique. Exemples - La machine-outil usine la pièce, la pièce est la matière d'oeuvre matérielle du système technique machine-outil. - L'ordinateur traite des informations, les informations sont la matière d'oeuvre informationnelle du système technique ordinateur - Le moteur électrique transforme l énergie électrique en énergie mécanique, l'énergie électrique est la matière d'oeuvre énergétique du système technique moteur électrique. III ). Fonction globale : Un système, ou un objet technique, se justifie par rapport à un besoin de modification d'une matière d œuvre. Exemples - Le besoin de pièce usinée justifie la machine outil. - Le besoin d'exploiter les résultats d'un traitement d'information justifie l'ordinateur, - Le besoin de disposer d'énergie mécanique justifie le moteur électrique. La modification, par un système, de l'état initial de la matière d œuvre pour lui conférer de la valeur ajoutée, se traduit par la fonction globale de ce système (fig. 4a). Exemples : - usiner la pièce est la fonction globale de la machine-outil, traiter des informations, celles de l'ordinateur, convertir l'énergie électrique en énergie mécanique, celle du moteur électrique. - fonction globale du lecteur de ticket magnétique : Lire et décoder des informations codées sur un support magnétique. - Exemple d objet technique ayant la même fonction globale : magnétophone magnétoscope, lecteur de disquettes ou de disque dur. Cours Schéma Fonctionnel 6 JFA10

7 La fonction globale est identique pour tous les systèmes ou objets techniques d'une même famille. (on passe du plan particulier au plan général) IV ). Schémas fonctionnels de niveau I et II : Les fonctions d usage et globale peuvent être décrites par des schémas très simples dits : - de niveau I pour la fonction globale (fig. 4a ci-dessus), Matière d œuvre A l état initial FONCTION GLOBALE Matière d oeuvre à l état final Matière d œuvre à L état initial + Valeur ajoutée - de niveau II pour la fonction d'usage. Matière d œuvre A l état initial propre à l objet technique étudié FONCTION D USAGE Matière d oeuvre à l état final propre à l objet technique - Exemple du lecteur de ticket : F). Organisation fonctionnelle et structurelle d un objet technique Ce niveau d analyse prend en compte les technologies du moment les plus aptes à réaliser les fonctions désirées. Voir annexe page suivante (extrait de l ouvrage «Electronique Appliquée» chez Delagrave. Cours Schéma Fonctionnel 7 JFA10

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