Analyse fonctionnelle du besoin

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1 Analyse fonctionnelle du besoin Jusqu au XVII ème siècle (ère préindustrielle) : le travail est essentiellement manuel. Les sources d énergie mécanique sont : l eau (moulins), l air (moulins et voiles), les animaux et l être humain. Les outils et les systèmes techniques se complexifient lentement. Cabestan à bras entraîné par deux chevaux pour élever l'eau de quatre puits. L'illustration est basée sur une maquette du XVIII ème siècle, conservée au Museo di Storja della Scienza, à Florence Aléseuse actionnée par une roue hydraulique. Elle est reproduite par Salomon de Caus (v ) dans son livre d'art "Les raisons des forces mouvantes", et servait à aléser des trous percés dans des tronc d'arbres alors utilisés comme tuyaux à eau. Au premier plan, tarières de plusieurs dimensions. XVIII ème et XIX ème siècles (début de l ère industrielle) : développement intense de la mécanisation. L'utilisation de machines à vapeurs, de moteurs et l'apport d'autres sources d'énergies extérieures, comme l électricité permet de réduire l'apport énergétique de l'homme. Il reste néanmoins présent pour commander les machines. Tour à tourelle revolver construit dans la deuxième moitié du XIX ème siècle par la Gisholt Machine Company. Estampe de 1719 de la première machine à vapeur de T. Newcomen (1712). Cette estampe était accompagnée d'une description de la machine. Il est intéressant à constater que l'on a ici la première mention d'une "machine à vapeur". On pense que cette machine développait 5 ch, avec 12 courses/mn et 175 l pompés à chaque course. XX ème siècle : développements intenses de l'automatisation puis de l'informatisation. L'Organisation Scientifique du travail est réalisée (Taylor, rationalisation de process, chronométrage...). Les systèmes créés sont de plus en plus complexes et multidisciplinaires : la conception s'organise autour de groupes de travail comportant des ingénieurs de différentes spécialités : mécanique, électronique, asservissement, matériaux. Robot cueilleur de fruit Citrus de la société Pellenc Montage de la garniture du toit : opération réalisée par un robot implantation mécanique du coupé Z3 disposition des systèmes de sécurité passive de l'audi TT version Coupé Historique sur le développement des systèmes industriels Analyse fonctionnelle du besoin 1/8

2 CAHIER DES CHARGES FEUX DE SIGNALISATION / -- c ETUDE DE SYSTEMES I. Introduction Cycle de conception But : Passer du rêve du client au produit final Phase préparatoire Définition du produit et des moyens de production Mise en œuvre en usine Production en série Réalisation des outillages Commercialisation CdC Le besoin est exprimé Le véhicule est défini La commercialisation est lancée Conception d un produit (source Renault) Dans l industrie, à chaque phase de conception, des outils sont nécessaires pour : Formaliser ce que souhaite le client dans un cahier des charges (document contractuel) Décrire le système en cours de réalisation ou ceux des concurrents Vérifier et optimiser au fur et à mesure la solution produite par rapport au cahier des charges L objet du cours de SI sur les systèmes est de proposer une démarche de modélisation des systèmes industriels automatisés. Des outils d étude systémique seront introduits. Système : On appelle système un assemblage, une collection organisée (possédant une structure) d objets reliés (en interrelation) les uns aux autres, de façon à former une entité (un tout) et en relation avec le milieu extérieur dans le but de remplir une ou plusieurs fonctions. Exemples de systèmes : Système nerveux : ensemble d éléments qui se coordonnent pour concourir à un résultat Système d équations : ensemble de plusieurs équations liant simultanément plusieurs variables Système industriel : ensemble artificiel de pièces destiné à répondre à un besoin du grand public, des entreprises, Dans le cadre de l'enseignement de S.I., nous ne nous intéresserons qu'aux systèmes industriels. II. Le marché. Afin de satisfaire le besoin exprimé ou implicite des clients, dans un contexte économique de forte concurrence, des entreprises mettent sur le marché des produits d une qualité maximale à moindre coût, afin de dégager le plus grand bénéfice. Demande Offre Entreprise1 Clients Be soin Marché Produits Entreprise2 Bénéfices Entreprise3 Concurrence Les stratégies des entreprises sont articulées autour de 3 notions clés : Qualité, Coût, Délai Analyse fonctionnelle du besoin 2/8

3 III. Démarche de projet Outils BESOIN «Bête à cornes» Enoncé du besoin - Analyse fonctionnelle(«pieuvre») - Analyse fonctionnelle technique (FAST, SADT...) - CDCF Etude des meilleures voies de solution Etude approfondie de la solution Conceptualisation Prédéveloppement Développement Approche fonctionnelle Approche matérielle CONCEPTION choisie PRODUIT Fabrication de la solution choisie Réalisation - Conditionnement - Stockage - Transport Logistique - Mise du produit sur le marché (commercialisation) - Publicité Vente Maintenance du produit Après-vente Mise au rebut du produit Destruction / Recyclage Analyse fonctionnelle du besoin 3/8

4 IV. Démarche de conception : Tout produit industriel est né d une démarche qui part du besoin pour aboutir à sa réalisation. Cette démarche part donc du besoin auquel répond le produit, on caractérise les fonctions de service (actions attendues par les utilisateurs), les fonctions techniques (actions définies par le concepteur pour satisfaire le besoin des utilisateurs) pour ensuite déboucher sur des solutions constructives. V. Définitions (Norme X ) : Besoin Produit Fonction de service Fonction technique Fonction principale Contrainte CdCF nécessité ou désir éprouvé par un utilisateur. résultat d une activité ou d un processus fourni à l utilisateur pour répondre à son besoin. Action demandée à un produit (ou réalisée par lui) afin de satisfaire une partie du besoin d un utilisateur donné. Action d un constituant ou action intervenant entre les constituants du produit afin d assurer les fonctions de service. Fonction pour la(les)quelle(s) le produit est créé (ancienne norme : remplacée par la fonction de service). Caractéristique, effet ou disposition de conception qui est rendu obligatoire ou a été interdit pour quelque raison que ce soit. Aucune autre possibilité n est laissée (ancienne norme : remplacée par la fonction de service). document par lequel le demandeur exprime ses besoins (ou ceux qu il a la charge d exprimer) en terme de fonctions de service et de contraintes. Pour chacune d elles, sont définis des critères d appréciation ainsi que leurs niveaux, chacun d entre eux étant assorti d un certain degré de flexibilité. VI. Notion de besoin. Besoin rêvé Besoin exprimé Besoin compris Besoin réalisé Insatisfaction client Surcoût Analyse fonctionnelle du besoin 4/8

5 Expression du besoin L'outil d'expression du besoin est la "bête à cornes" : A qui le produit rend service? Sur quoi le produit agit t-il? LE PRODUIT Dans quel but? Le produit permet «à qui» d «atteindre son but» en agissant «sur quoi». VII. Notion de qualité et de valeur d un produit. La qualité est l ensemble des propriétés et caractéristiques d un produit qui lui donne l aptitude à satisfaire des besoins exprimés ou implicites. Qualité = Satisfactionofferte Satisfactionsouhaitée La valeur est le jugement porté sur un produit sur la base des attentes et des motivations de l utilisateur ; exprimé par une grandeur qui croit lorsque la satisfaction du besoin de l utilisateur augmente et/ou que la dépense liée à l achat du produit diminue. Valeur = Satisfactiondubesoin prix La qualité et la valeur étant deux notions abstraites, il convient de se fixer des critères d appréciation permettant de quantifier ces satisfactions. VIII. Recherche de l environnement du produit. Maintenant que l on sait pourquoi le produit existe, nous allons regarder quels sont ses éléments environnants à l aide du diagramme de interacteurs (ou diagramme pieuvre), dans une phase donnée du cycle de vie du produit. Cette étape d analyse fonctionnelle du besoin a pour but : de RECENSER les fonctions de service, de CARACTERISER les fonctions de service, et de HIERARCHISER les fonctions de service. On recense les éléments du milieu extérieur (EME) en relation directe ou indirecte avec le produit. Puis, on détermine toutes les fonctions de service qui peuvent se diviser en deux types : Les fonctions principales (FP) : relient au moins 2 EME. Les fonctions contraintes (FC) : lient uniquement un EME. Analyse fonctionnelle du besoin 5/8

6 La verbalisation d une fonction est TOUJOURS du type : VERBE + COMPLEMENT(S) E2 E3 Fc1 Fp1 E1 Fc2 PRODUIT Fc4 E4 Fc3 E6 Fc5 Fp2 E5 IX. EXEMPLE D'ANALYSE FONCTIONNELLE DU BESOIN Définition : Méthode qui permet d exprimer le cahier des charges fonctionnel (CdCF), celui-ci regroupe l ensemble des exigences nécessaires à la conception du produit. Idée : Passage de la lettre au père noël à un document normalisé et contractuel décrivant au mieux les exigences de l utilisateur (CdC fonctionnel). Hypothèse : Il existe un produit obéissant aux exigences de l utilisateur. Exemple d application : Analyse fonctionnelle du besoin d un appareil photo numérique a. Enoncé du besoin : On utilise l outil bête à cornes Le photographe Une image LE PRODUIT L appareil photo numérique permet au photographe de créer une image sur un support. b. Définir la phase du cycle de vie étudié. Créer une image Le cycle de vie est l ensemble de toutes les phases depuis sa naissance jusqu à sa disparition. A chaque phase, sont associées des fonctions de service particulières. Phases : Le magasin, le stockage, le transport, le rangement dans son étui, le rangement dans la poche, l utilisation normale, Pour chaque phase du cycle de vie il faudra réaliser l étude complète. On se place ici dans la phase d utilisation normale. Analyse fonctionnelle du besoin 6/8

7 Démarches d analyse d une phase du cycle de vie c. Définir la frontière du produit. Contour physique du produit dans la phase étudiée. Outil : Diagramme des interacteurs. L appareil photo numérique d. Recenser et caractériser les éléments du milieu extérieur. Les éléments du milieu extérieur sont l ensemble des éléments en contact avec le produit. Liste : main, support, norme, yeux, Critère Valeur Flexibilité Main Norme - percentile Age >15ans 2ans Photographe Scène photographiée L appareil photo numérique Image Ordinateur Imprimante e. Enoncer les fonctions de services. Les relations entre les différents éléments du milieu extérieur (EME) et le produit s appellent fonctions de services. On distingue deux types de fonctions de service : - fonctions principales qui résultent des interactions que le produit crée entre au moins deux EME. Le produit permet à l EME 1 de modifier l état de l EME 2. - fonctions adaptations qui résultent des exigences d adaptation du produit avec les EME. Le produit modifie l état de l EME 1 Ou L état du produit est modifié par l EME 1 Photographe FC1 Ordinateur FP11 FC10 L appareil photo numérique FC8 FP2, FP4 FP6, FP7 FC5 FP9 Scène photographiée FC3 Imprimante Image FC1 : TENIR l appareil FP2 : PERMETTRE au photographe d observer et cadrer la scène. FC3 : SAISIR la scène. FP4 : PERMETTRE au photographe de prendre la photo. FC5 : STOCKER l image. FP6 : PERMETTRE au photographe de visualiser l image. FP7 : PERMETTRE au photographe de modifier l image. FC8 : RELIER à l imprimante. FP9 : PERMETTRE au photographe d imprimer une image. FC10 : RELIER à l ordinateur. FP11 : PERMETTRE au photographe d exporter une image. Analyse fonctionnelle du besoin 7/8

8 f. Caractériser, Valider et Hiérarchiser les fonctions. Pour cette dernière étape, chaque fonction doit être caractérisée à l aide de critères définis avec un niveau et une flexibilité. Extrait de cahier des charges fonctionnel : Fonction Critère Valeur Flexibilité FC1 Encombrement 500cm 3 maxi Discutable Poids 350g maxi Indiscutable Dispositif anti-chute Présence Indiscutable (lien avec le poignet). Nota : L'exemple d'analyse fonctionnelle précédente a permis de décomposer le système d'un point de vue fonctionnel. Il est aussi possible de décomposer un système d'un point de vue structurel ou comportemental, mais dans l'optique d'une (re)conception la décomposition fonctionnelle est la plus performante. X. Sous ensembles fonctionnels Dans l étude externe ci-dessus, nous n avons jamais donné d indice sur les solutions technologiques déjà employées sur le marché. Cette démarche a pour but de trouver ce qui répond au mieux au besoin sans être influencé par un produit déjà existant. Pour faciliter notre étude, regardons ce qui existe déjà. Un appareil photo numérique peut être décomposé en plusieurs sous ensembles fonctionnels : I. Flash II. Zoom III. Capteur CCD IV. Ecran LCD V. Unité de stockage VI. Appareil photo numérique Analyse à une échelle plus petite I II III IV Dans le cours suivant, nous allons réaliser une étude fonctionnelle interne d un appareil photo numérique. Analyse fonctionnelle du besoin 8/8