GEL 1001 Design I (méthodologie)

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1 GEL 1001 Design I (méthodologie) Méthodologie du design Définition du problème Hiver 2011 Département de génie électrique et de génie informatique

2 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 2 Avant-propos Un client énonçant un besoin Président John F. Kennedy Message spécial au Congrès américain sur les besoins nationaux urgents Présenté en personne avant une session conjointe du Congrès 25 mai 1961

3 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 3 Plan Méthodologie Définition du problème Identification des besoins Définition des objectifs Cahier des charges

4 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 4 Méthodologie Besoin Solution Définition du problème Conceptualisation des solutions Analyse de faisabilité Développement des concepts Sélection du concept Recherche d information

5 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 5 Méthodologie Définition du problème Identification des besoins Définition des objectifs Détermination et pondération des critères d évaluation Élaboration d un barème d évaluation Recherche d information Cahier des charges

6 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 6 Méthodologie Sources d information Livres, revues, journaux Catalogues, notes d application Brevets, etc. Où les trouver? Bibliothèque Internet Compétiteurs, etc.

7 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 7 Identification des besoins Besoins énoncés par le client En faire un inventaire exhaustif Ordre initialement sans importance Ne pas confondre besoins et solutions

8 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 8 Données et contraintes Données Renseignements accessibles, connus et admis tirées de l analyse des besoins Contraintes Limites incontournables imposées par : l environnement le client l ingénieur concepteur les groupes qui font autorité, etc.

9 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 9 Exemple : thermomètre Données Un thermomètre typique est léger Le thermomètre est précis Plusieurs échelles de température existent Contraintes Un thermomètre doit mesurer la température Le thermomètre doit fonctionner entre 50 C et +50 C

10 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 10 Outil : diagramme contextuel Nommer le système Cacher les parties internes Mettre l emphase sur les variables les entrées et les sorties Identifier et définir Expliciter les fonctions pour l utilisateur

11 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 11 Exemple : thermomètre temps humidité température de l air ambiant alimentation électrique Thermomètre éclairage affichage de la température pression atmosphérique chaleur

12 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 12 Définition des objectifs Exprimer les besoins énoncés et sous-entendus sous forme d objectifs tangibles Hiérarchisation Objectifs principaux (fonctions générales quoi?) Objectifs secondaires (comment?) Objectifs tertiaires Utiliser des verbes d action : Adapter, ajouter, assurer, améliorer, combiner, commander, contrôler, éliminer, faciliter, maximiser, minimiser, renforcer, stabiliser, supporter, supprimer, etc.

13 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 13 Exemple : thermomètre Mesurer la température Utiliser un senseur Convertir la mesure en température Afficher la température Alimenter Préserver la stabilité de la mesure Assurer l insensibilité à l humidité Maintenir l insensibilité à la pression atmosphérique Alimenter Assurer la précision Alimenter

14 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 14 Cahier des charges Critères d évaluation Sélection et pondération Barème d évaluation Spécifications

15 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 15 Critères d évaluation Critères : Éléments spécifiques vérifiables pour mesurer le degré d atteinte des objectifs dans un design particulier (performance prévue) Sélection Selon une démarche rationnelle et objective Pondération Système de pourcentage Peut changer durant le design (un peu)

16 Outil : MQ Maison de la qualité (MQ) Quality function deployment (QFD) matrice corrélationnelle critères objectifs matrice relationnelle contraintes Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 16

17 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 17 Objectifs de la MQ Déterminer les critères Assurer que l ensemble des critères couvre tous les objectifs (donc tous les besoins) Optimiser l orthogonalité des critères Les critères ne mesurent pas les mêmes objectifs Idéalement, faire correspondre un seul critère à chaque objectif Déterminer la pondération Déterminer les contraintes

18 Exemple : thermomètre thermomètre capteur étal. Légende de la matrice relationnelle : fort : moyen : faible m esure senseur conv. aff. alimentation stabilité humidité pression alimentation précision alimentation choix du capteur vieillissem ent sensibilité à l hum idité sensibilité à la pression justesse de l étalonnage période de l étalonnage choix de l affichage choix de l alim entation therm istance < 0,1 % /an < 0,1 % /% H R < 1 % /kp a < 0,1 C > 1 an AC L piles Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 18

19 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 19 Exemple : thermomètre critères d évaluation détaillé général Capteur à thermistance 40 % 1. Sensibilité 5 % 2. Vieillissement 15 % 3. Sensibilité à l humidité 10 % 4. Sensibilité à la pression 10 % Étalonnage 20 % 1. Justesse 10 % 2. Période 10 % Affichage à cristaux liquides 10 % Alimentation à piles 20 % Coût de fabrication 10 %

20 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 20 Barème d évaluation Quantifier la satisfaction du critère Utiliser la plage [0,1] Utiliser toute la plage [0,1] Le barème permet au critère de discriminer les concepts globaux Utiliser uniformément la plage [0,1] Octroi d un 0 n équivaut pas à une contrainte Aucun barème pour les contraintes

21 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 21 Exemples Repère quantitatif Distance parcourue, d [m] (d 100) / 400, pour 100 < d < 500 Repère qualitatif 0,0 nul 0,2 pauvre 0,4 passable 0,6 bon 0,8 très bon 1,0 excellent 1 0

22 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 22 Cahier des charges Cinq colonnes Critère Pondération Barème Valeur minimale (si requis) contrainte Valeur maximale (si requis) contrainte Justifications requises pour chaque élément

23 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 23 Exemple : Thermomètre critères d évaluation pond. barème min. max. Capteur à thermistance 40 % 1. Sensibilité [Ω/ C] 5 % log(s/100) 2. Vieillissement [%/an] 15 % (0,1 V)/0,1 0,1 3. Sensibilité à l humidité [%/%HR] 10 % (0,1 S)/0,05 0,1 4. Sensibilité à la pression [%/kpa] 10 % (1 S)/0,9 1 Étalonnage 20 % 1. Justesse [ C] 10 % (0,1 J)/0,05 0,1 2. Période [an] 10 % (P 1)/2 1 Affichage à cristaux liquides 10 % 1. Consommation [mw] 10 % (10 C)/10 Alimentation à piles 20 % 1. Volume [ml] 20 % (100 V)/50 Coût de fabrication 10 % 1. Coût [$] 10 % 1/C

24 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 24 Justifications Critères Maison de la qualité Pondérations Selon votre analyse des besoins Barèmes Selon le projet, le contexte, la physique, la technologie, avec références au besoin Utiliser uniformément toute la plage [0,1] Valeurs minimale et maximale Lorsque requis

25 Hiver 2011 GEL 1001 Design I (méthodologie) 25 Conclusion La définition du problème précède l élaboration des solutions Une définition claire, détaillée et exhaustive du problème Assure que l équipe a une compréhension cohérente du projet Permet de concevoir de meilleures solutions Un cahier des charges adéquat Constitue une «police d assurance» Permet des décisions objectives