Chapitre 1 : Analyse fonctionnelle des systèmes

Chapitre 1 : Analyse fonctionnelle des systèmes Objectifs du cours : Représentation des système à l aide d un outil ( S.A.D.T) Ce cours traitera essentiellement les points suivants : - approche fonctionnelle pour un système : + Désigner les taches opératives exécutées en fonctionnement + Identifier les moyens techniques associées aux fonctions principales. - approche fonctionnelle pour une tache + Caractériser les flux et les moyens associées analyse fonctionnelle_v2k.doc 1 OBJECTIF : - Découverte de la notion de matière d œuvre et de valeur ajoutée. - Initiation à l'analyse fonctionnelle descendante (SADT). 2 INTRODUCTION : Tout système technique peut être représenté sous forme de SADT. Ainsi l'individu qui devra travailler avec ce système sera plus performant. C'est à dire, qu'il sera capable de : -distinguer un dysfonctionnement dans l'automatisme, -d'effectuer des opérations en boite noire en vérifiant le composant dont il ne maîtrise pas la technologie. -de communiquer avec des personnes en termes de fonction sans rentrer dans le détail. Ainsi cette personne, avec une telle représentation du système, aura : -une vue global de l'ensemble du système : sa fonction principale ou fonction d'usage. -des notions de base pour améliorer ce système -des connaissances suffisantes pour intervenir sur celui-ci (maintenance). -à ne plus tenir compte de l'évolution de la technologie, il parlera en terme de fonction à réaliser. En conclusion, l'analyse fonctionnelle d'un système doit permettre à l'individu de prendre connaissance de l'ensemble de ce système, mais de manière simplifiée. 3 NOTION DE SYSTEME : Un système est un ensemble d'éléments organisés en fonction d'un but. Ce but est d'agir sur des éléments qui lui sont extérieurs pour modifier leurs caractéristiques, au bénéfice de l'homme. Il est toujours défini en terme d'action, ainsi -transporter des personnes, -transformer l'énergie potentielle de l'eau d'un barrage en énergie électrique, -loger une famille de 4 à 6 personnes avec tout le confort moderne, sont des buts de systèmes. Un système est défini par sa frontière d'isolement qui est la limite entre le système et son environnement avec lequel il interagit. Pour chaque système, il faut définir le contexte, le point de vue, l'objectif. 4 LE CONTEXTE : NEY O. 30/11/02 20:40 classe 1GEL S.A.D.T. page - 1

Limite du système à modéliser et l'environnement dans lequel il s'intègre. 5 LE POINT DE VUE : Sous lequel est observé le système. 6 L'OBJECTIF : Les raisons qui conduisent à modéliser le système et l'usage qu'il est prévu de faire par la suite de cet outil. REMARQUE :Pour un modèle, il faut un seul point de vue et un seul objectif. 7 LE DIAGRAMME CONTEXTE (A-O): Nous conviendrons de représenter la frontière du système par un rectangle et d'inscrire à l'intérieur son but, en commençant par un verbe d'action. matière d œuvre d'entrée (MOe) FAIRE SUR LES ENTREES matière d œuvre de sortie (MOs = Moe + V.A.) L'élément sur lequel agit le système peut être une matière, une énergie ou une information. Flux de matière d œuvre, d'informations et d'énergie. Nous l'appèlerons matière d œuvre du système. Les modifications apportées au système confèrent à la fonction principale une valeur ajoutée, ceci donnera la matière d œuvre de sortie. La valeur ajoutée est la variation des caractéristiques de la matière d œuvre entre l'entrée et la sortie et cette valeur ajoutée est la raison première de la réalisation des systèmes par l'homme. Elle constitue donc le critère de base du cahier des charges. Mais l'activité du système suppose d'autres entrées que la seule matière d œuvre. Ces entrées qui agissent sur l'activité du système s'appelle les contraintes : + Contraintes entre le système et son environnement. + Contraintes visibles sur la frontière de l'approche matériel. REMARQUE: Ce diagramme représente la base de toutes les décompositions ultérieures. Exemple pour le cas où la matière d œuvre est une énergie si l'on prend une centrale hydroélectrique. L'eau retenue dans le barrage est guidée vers les turbines qu'elle entraîne au passage. A leur tour elles entraînent les alternateurs qui produisent l'électricité. Le système a donc transformé l'énergie potentielle de l'eau contenue dans le barrage en énergie électrique. La valeur ajoutée à l'énergie est due à sa facilité de transport, de distribution et d'utilisation. exemple pour le cas où la matière d œuvre est une "famille". Si on prend une maison individuelle comme exemple de système, ceci présente deux avantages: -la connaissance du système maison individuelle permet de mieux comprendre la méthode d'analyse fonctionnelle -la maison individuelle acquiert aujourd'hui une place de choix parmi les systèmes, grâce aux progrès rapide de la domotique. 8 LE DIAGRAMME "INITIAL" (A-O): A(O) représente l'ensemble du système modélisé, il faut faire une décomposition en 3 ou 6 fonctions principales. NEY O. 30/11/02 20:40 classe 1GEL S.A.D.T. page - 2

REMARQUE: Il est conseillé de commencer par les boites dont la décomposition parait la plus complexe. 9 QUE FAIT UN AUTEUR: - La collecte des informations relatives au système à modéliser. - La structuration des informations (création du diagramme). - Présentation des documents (textes bien structurés destinés à accompagner et éclairer les diagrammes). 10 COMMENT CREER UN DIAGRAMME: - Liste d'entité intervenant dans le déroulement de la fonction. - Donner les principales sous fonctions (sous fonctions ). - Placer les fonctions sur la diagonale du diagramme et les numérotées (placer les boites qui dominent ou commandent dans le coin en haut à gauche. - Attention à la création de boites triviales (correspondant à un test OUI/NON sur une question). 11 CREER LES FLECHES: Associer à chaque flèche un LABEL. REGLES: 1/ Les Flèches représentent des contraintes (jamais des séquences, ni des flux). 2/ Doute pour savoir si une entité contraint ou non une fonction, ne pas mettre de flèche. 3/ Doute sur le type de la contrainte (entrée ou commande), choisir commande. 4/ Regrouper autant que possible les flèches en une flèche unique, le niveau de détail des flèches doit correspondre à celui des boites. 5/ 4 types de contraintes: - W- contraintes énergétiques. - C- contraintes de configuration. - R- contraintes de réglage. - E- contraintes d'exploitation. 12 APPROCHE FONCTIONNELLE TEMPORELLE DES TACHES QUI CARACTERISENT LES PROCESSUS DU SYSTEME: Etat des variables dans le temps: - GRAFCET, GEMMA, chronogramme, diagramme des états... L'analyse temporelle de l'état des variables permet: - De caractériser le type de commande. -Commande à effet direct -Commande en fonction de l'état de la réceptivité associée. -Commande en B.F. - De justifier les compromis entre des solutions techniques (Matériel et Logiciel). - Mettre en relation programme d'action (commande) et demande énergétique. STRUCTURE & ANALYSIS DESIGN TECHNIC NEY O. 30/11/02 20:40 classe 1GEL S.A.D.T. page - 3

1- PROPOSITION DE STRUCTURATION DANS L'ANALYSE DESCENDANTE DES SYSTEMES AUTOMATISES EXISTANT. FORMALISME ISSU DE LA S.A.D.T. 1.1- DEFINITION DE L'ACTIVITE D'UNE FONCTION La Fonction d'un Support d'activité ( réalisé par des moyens techniques ou humains ) est de conférer une Valeur Ajoutée aux Matières d'oeuvre ( produits, énergie, informations ) présentes en Entrées. les Entrées sont des Objets qui appartiennent à l'une des catégories suivantes: + produit + énergie + information L ETUDE CONSISTE A DEFINIR ET A CLASSER LES DIFFERENTES CONTRAINTES QUI PEUVENT MODIFIER LE COMPORTEMENT ET L ACTIVITE DES SYSTEMES. 1.2- PROPOSITION DE FORMALISME ISSUE DE LA S.A.D.T. REMARQUES : Seules les classes de contraintes " W, C, R, E " seront considérées pour la suite de l'étude. La classe D regroupe toute les données utilisables pour d'autres points de vues d'exploitation du modèle S.A.D.T (des objectifs, des banques de données,..) 2- LES CONTRAINTES Elles sont susceptibles de modifier le comportement ou l'activité du système : Elles sont indiquées sur la partie supérieure et on désigne ces contraintes d'utilisation W, R, C, E, et les contraintes de conception D que nous n'utiliserons pas. NEY O. 30/11/02 20:40 classe 1GEL S.A.D.T. page - 4

2.1 La contrainte énergétique "W" C'est la première des contraintes capable de conditionner l'activité d'une fonction. En effet, le fonctionnement de tout système dépend directement de sa propre alimentation en énergie. La contrainte énergétique peut être caractérisée par différent paramètre qui sont : - le type d'énergie ( hydraulique, thermique, électrique, pneumatique ). - le niveau de cette énergie - la qualité de l'énergie (spécification particulière de constance dans le temps, de tolérance, etc.). 2.2- La contrainte de configuration "C" Cette contrainte indique la capacité à changer d'activité du système à partir d'une autre fonction ou du monde extérieur. Par exemple, le choix de cycles à partir d'un commutateur plusieurs positions ou d'un logiciel de configuration. 2.3- La contrainte de réglage "R" Lorsque l'activité ne doit pas être fondamentalement modifiée mais que l'un ou plusieurs de ses paramètres doivent subir un ajustement significatif, on notera une contrainte de réglage "R". Pour un cycle donné en fonction de la position finale désirée, on règle une pente de décélération plus ou moins grande. 2.4- Contrainte d'exploitation "E" Une fonction est le plus souvent conditionnée par une contrainte d'exploitation "E" qui autorise ou non son activité dans le temps. 3- CONCEPT DE BASE : DECOMPOSITION DESCENDANTE Le but recherché est de discipliner la démarche. L'analyse d'un problème de S.A.D.T. est menée de manière imposée : descendante ( décomposition à la base de la plupart des méthodes structurées ), modulaire, hiérarchique (on introduit graduellement des détails supplémentaires ). Il est souvent important de préciser l'ensemble : des activités, des données; sous une forme arborescente. NEY O. 30/11/02 20:40 classe 1GEL S.A.D.T. page - 5

4- DECOMPOSITION DESCENDANTE SOUS FORME DE BLOCS : 5- L ANALYSE FONCTIONNELLE TYPIQUE DU POINT DE VUE DE L4ELECTROTECHNICIEN : NEY O. 30/11/02 20:40 classe 1GEL S.A.D.T. page - 6

6- EXEMPLE D APPLICATION SUR L ANALYSE FONCTIONNELLE : LE SYTEME DE LEVAGE NEY O. 30/11/02 20:40 classe 1GEL S.A.D.T. page - 7

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7- EXERCICES D APPLICATION SUR L ANALYSE FONCTIONNELLE : Commandes, Périodes Tarifaires Energie C MESURER LA PUISSANCE ACTIVE A121 COMPTEUR D ENERGIE ACTIVE TRIPLE TARIF Energie consommée dans les différentes période C MESURER LES DEPASSEMENT PUISSANCE A122 Top 10 mn + info. dépassement C Energie réactive consommée + valeur du cosϕ INFO NEY O. 30/11/02 20:40 classe 1GEL INDICATEUR DE PUISSANCE MAXIMUM S.A.D.T. MESURER LA PUISSANCE REACTIVE page - 9

A partir de la décomposition donné ci dessus, il est demandé de compléter le diagramme ou le bloc fonctionnel A12 en précisant le support d activité : A123 COMPTEUR D ENERGIE REACTIVE A12 - Indiquer le role de l appareil et le type de tarif souscrit : 8- EXEMPLE D APPLICATION SUR L ANALYSE FONCTIONNELLE : LE FOUR Analyse fonctionnelle du four température de cuisson mode de marché Energie Pièces Emaillées CUIRE LA FAILLENCE Chaleur Faillance Système d'électrothermie (four) NEY O. 30/11/02 20:40 classe 1GEL S.A.D.T. page - 10 W élec REGULER ET MODULER Consignes Choix du cycle A1 W élec modulée image de la température

9- EXEMPLE D APPLICATION SUR L ANALYSE FONCTIONNELLE : LE FRAPPAZ Energie electrique Programme automate Analyse fonctionnelle du système Frappaz Temps de traitements Temperature des bains W C R E Marche/arrêt Pièces à traiter TRAITER LA SURFACE CONTRE L'OXYDATION Dechêts Pièces traitées Système Frappaz Niveau (A-0) NEY O. 30/11/02 20:40 classe 1GEL S.A.D.T. page - 11 temps de traitement Analyse fonctionnelle du système Frappaz Consignes opérateurs W Énergie C Configuration R Réglages E Exploitation visualisation des états (n de cycles,temp des

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