[PDF] Génie Mécanique : Math-Sup TSI Analyse Fonctionnelle

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Génie Mécanique : Math-Sup TSI CPGE : Med V Beni-Mellal Doc : 1/10

Analyse Fonctionnelle

Prof : M.ELBEKRI

DIRECTION?ASSISTEE?

DÔAUTOMOBILE?

Un produit ou système industriel remplit une fonction qui est directement liée au besoin d'un client

utilisateur.

Une même fonction peut être réalisée à l'aide d'une multitude de systèmes. Exemple : dans le cas de la

direction assistée d"automobile, l"assistance peut être hydraulique ou électrique, positionnée en tête de

colonne, sur le pignon, sur la crémaillère...

La nécessité de satisfaction du besoin du client utilisateur impose une réflexion pointue ainsi que des

étapes de formalisation indispensables notamment lors de la phase d'étude du produit. Etude?de?

march?

Etude?dÔun?

produit??Mise?au?point?

Outils privilégiés :

Analyse fonctionnelle externe

Cahier des Charges Fonctionnel

Analyse fonctionnelle interne Maintenance?

Recyclage?

Destruction?Dtection?

dÔun?besoin?Cycle de vie d"un produit industriel

Les outils privilégiés lors de cette phase d'étude (appelée aussi phase de conception ou phase de

définition) sont principalement l'analyse fonctionnelle externe (Analyse du Besoin et Analyse

Fonctionnelle du Besoin), le Cahier des Charges Fonctionnel (C.d.C.F.) et l'analyse fonctionnelle interne (Analyse Fonctionnelle Technique). ???Analyse?du?Besoin??AB??

Le besoin exprimé par le client est

ensuite caractérisé par un ensemble de prestations attendues rédigées dans le

cahier des charges des prestations. Sur quoi agit-il ? Dans quel but ? A qui rend-il service ? ...........................

DAE Génie Mécanique : Math-Sup TSI CPGE : Med V Beni-Mellal Doc : 2/10

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A partir du cahier des charges des prestations, l'entreprise caractérise le besoin qu'elle se propose de

réaliser. L'outil privilégié pour cette deuxième phase est ......................................................... qui permet

de mettre en place ....................................................et de définir ................................................... Il existe

un diagramme des inter-acteurs pour chaque phase de vie du produit.

L'objectif du diagramme des inter-acteurs est ...............................................................................................

............................................ . La méthode consiste d'abord à définir une frontière autour du système

Exemple : ici la Direction Assistée Electrique) et de mettre en place toutes les possibilités d'interaction

du système avec les éléments extérieurs à cette frontière (Exemple : ici le conducteur, les normes, le

milieu ambiant, le réseau d"énergie et les roues). Les Fonctions de Service (FS1, FS2 ...) expriment

les relations entre le système et les éléments qui interagissent avec lui.

Phase de vie : Conduite en régime établi sur route sèche. FS1 : ..............................................

FS2 : .............................................. FS3 : .............................................. FS4 : .............................................. Conducteur D DAA EE Milieu ambiant Energie Normes FS1 FS2 FS3 FS4 Roues Les Fonctions de Service sont ensuite classées en deux catégories :

- les Fonctions Principales ........................................................................................................................

- les Fonctions Contraintes ......................................................................................................................

Exemple : FS de la DAE classées en FP et FC

FP1 : FC2 : FC3 : FC4 :

Enfin, chacune des fonctions répertoriées doit être associée à un critère d'évaluation assorti d'un

niveau et d'une flexibilité qui permettent de quantifier le critère.

Exemple : caractérisation de la FP1 de la DAE

Fonction de service Critère Niveau Flexibilité - Angle pivotement roue gauche - Angle pivotement roue droite - Diamètre de braquage entre trottoir/mur - Couple maxi au volant - Seuils déclenchement assistance :

à l"accélération

au freinage - Loi d"assistance -39 à +30° +39° à -30°
9,8 m 9 Nm

74 km/h

68 Km/h

suivant courbes +/- 1° +/- 1° +/- 0,2m

Valeur mini

+/- 1 km/h

+/- 1 km/h ....................................................................................................................

FP1 Génie Mécanique : Math-Sup TSI CPGE : Med V Beni-Mellal Doc : 3/10

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Le Cahier des Charges Fonctionnel est ........................................................................................................

......................................................., il comporte pour chaque phase de vie du produit :

Le C.d.C.F. est utilisé par différents acteurs de la chaîne industrielle comme : - le donneur d'ordres qui utilise (ou commercialise) le système ;

- les ingénieurs des bureaux d'études qui établissent les plans et effectuent les calculs (mécanique,

résistance des matériaux, ...) L'objectif de la mise en place du C.d.C.F. est double :

- avant la conception du système, ................................................................................................................

- après la conception, ..................................................................................................................................

A partir du Cahier des Charges Fonctionnel, une solution est conçue et proposée par l'entreprise. La

solution est une combinaison de reconduction de l'existant pour les fonctions de service que l'on sait

bien réaliser et d'innovations pour toutes les fonctions de service innovantes. L'Analyse Fonctionnelle

Technique est ...............................................................................................................................................

Les outils privilégiés sont, ...................................................................................................

4.1. Diagramme FAST

Le sigle FAST est obtenu à partir des initiales de " Functional Analysis System Technic » qui signifie "

Technique d'analyse fonctionnelle des systèmes ».

Le diagramme FAST est un outil

de description graphique qui fournit une décomposition de la fonction principale du système en fonctions composantes, il décrit aussi les solutions techniques mises en oeuvre pour les réaliser. Fonction

Principale Fonction

composante 1 Fonction composante 11 Fonction composante 12

Fonction

composante 2 Fonction composante 21

Solution

technique 11

Solution

technique 12

Solution

technique 21 Formalisation de la fonction. Les fonctions doivent être écrites sous forme d'un verbe à l'infinitif suivi d'un complément. Fonction

Verbe à l'infinitif + complément =

Construction et lecture du diagramme. La construction et la lecture du diagramme se fait de la gauche vers la droite à partir de la question " comment ? » Les réponses s'inscrivent à droite : - encadrées et superposées s'il s'agit de fonctions - non encadrée s'il s'agit d'une solution technique (dans ce cas la description s'arrête pour la branche considérée). Fonction Fonction composante 1 Fonction composante 2 Solution technique Comment ? ou Génie Mécanique : Math-Sup TSI CPGE : Med V Beni-Mellal Doc : 4/10

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On peut aussi lire le diagramme FAST de droite à gauche. Dans ce cas la lecture permet de répondre à la question " pourquoi ? ».

Fonction

Solution

technique Pourquoi ? ou

Exemple : Diagramme FAST de la DAE ORIENTER

LES ROUES Adapter

l'énergie Assister la manoeuvre Transformer le mouvement

Adapter l'effort

Désaccoupler moto-réducteur

Limiter échauffement

du moteur Comparer consigne volant et rotation roues Mesurer ΔΔΔΔa aaα (ou couple associé C = kΔ

ΔΔΔa

aaα)

Mesurer vitesse véhicule V

Traiter ΔΔΔΔa

aaα et V Gérer énergie électrique

Commander moteur

Transformer énergie

Adapter énergie

Assurer

sécurité

4.2. Diagramme SADT

Le sigle SADT est obtenu à partir des initiales de " Structured Analysis Design Technic » qui signifie

" Technique structurée d'analyse et de conception (des systèmes) ». La méthode SADT est une

méthode d'analyse descendante à plusieurs niveaux qui permet de décrire les flux de matière, d'énergie

et d'informations entre les composants d'un système. Formalisme. Le diagramme SADT est constitué d'une association de modules élémentaires tels que celui présenté ci contre. Chaque module comporte une fonction inscrite dans un rectangle, sous forme d'un verbe à l'infinitif et d'un complément.

Fonction =

verbe à l'infinitif + complément Moyens Entrées Contrôles Sorties Le rectangle est entouré de quatre éléments informatifs (les " M.E.C.S. ») : - au dessous : les " Moyens» ou constituants du système qui réalisent la fonction - à gauche : les grandeurs ou matières d'oeuvre d'Entrée, sur lesquels agit la fonction : matière, énergie, information ....

- au dessus : les éléments qui exercent un Contrôle sur la façon dont la fonction se réalise :

les réglages, l'opérateur (exploitation), les programmes ou configurations, on ajoute aussi l'énergie lorsqu'elle n'apparaît pas comme une entrée

- à droite : les grandeurs ou matières d'oeuvre de Sortie, transformées par la fonction. (Voir document Annexe)

Génie Mécanique : Math-Sup TSI CPGE : Med V Beni-Mellal Doc : 5/10

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Le diagramme qui décrit la fonction

globale du système est nommé " diagramme A-0 ». La fonction globale peut être décomposée en un certain nombre de fonctions composantes, ces fonctions composantes sont décrites dans des modules toujours régis par la syntaxe précédente. Leur association permet de tracer une représentation

SADT plus détaillée.

Les Entrées, Sorties et

données de Contrôle du diagramme enfant de 1er niveau (A0 par exemple) doivent être identiques à celles de son digramme de niveau immédiatement supérieur (A-0 pour le cas du niveau A0). Niveau A-0

Système général

Niveau A0

Diagramme

enfant de 1 er niveau

A0 A-0

1 3 2 A2 1 3 2 A24

A23 4 Niveau

plus général

Niveau

plus détaillé Exemple : Direction assistée électrique A-0 Adapter l'énergie

Assister la manoeuvre

A A22 A

A11 A

A00 :: OOrriieenntteerr lleess rroouueess Orienter les roues

Energie électrique Vitesse véhicule

Consigne volant

.............................. Chaîne d'assistance

Chaîne d'orientation (Direction) Couple

d'assistance Orientation roues Génie Mécanique : Math-Sup TSI CPGE : Med V Beni-Mellal Doc : 6/10

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L'ensemble des résultats de l'analyse fonctionnelle technique est regroupé dans un document appelé

cahier des charges des conditions de fonctionnement. On retrouve dans ce document toutes les

solutions techniques retenues traduites sous forme de fonctions de service réalisées. La phase

d'industrialisation ne peut démarrer que si l'écart entre les fonctions de services réalisées et les

fonctions de services attendues est jugé convenable au critère de la satisfaction du client.

Fonctions de

Service attendues

Fonctions de

Service réalisées AFB FAST

SADT ..................................................................

Mesure de l'écart Besoin C.d.C des prestations

AB C.d.C.F.

Solution C.d.C des conditions de fonctionnement

AFT Etude?de?

march?

Etude?dÔun?

produit??Mise?au?point? produit?process?Fabrication? ??Maintenance?

Recyclage?

Destruction?Dtection?

dÔun?besoin? Distribution

Utilisation

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ABCDEFCD

E

Exxeemmppllee ddee ssyyssttèèmmee

L"analyse globale d"un produit ou d"un système industriel est ..............................................................

....................................................... on s"appuie sur.......................................... et .......................................

Quelle que soit l"approche, il est nécessaire de définir au préalable le niveau d"étude qui peut se situer

entre l"ensemble du système (Exemple : la direction assistée) et les composants technologiques

élémentaires (Exemple : le système pignon crémaillère de la direction assistée).

Le diagramme FAST est l"outil privilégié pour la description des composants d"un système par

fonctions (analyse fonctionnelle) alors que le diagramme SADT est l"outil privilégié pour décrire les

flux de matière, d"énergie et d"informations entre les composants d"un système (analyse structurelle).

!"#DA$$CDEF

Les systèmes peuvent être classés suivant leur domaine d"application (Exemple : aéronautique,

automobile, électroménager, domotique, médical...) mais aussi suivant leur contexte technico-

économique.

Si les systèmes sont plutôt de diffusion limité (Exemple : Eléments constituants les usines de

production industrielle), ils font généralement l"objet d"études réduites et sont plutôt constitués

d"éléments standards. Si les systèmes sont des produits de grande diffusion (Exemple : Produits

électroménagers), ils font généralement l"objet d"études plus poussées afin d"optimiser les coûts. Le

design est aussi souvent un élément important pour ce type de systèmes. %!DA"A#DACDEFCD&D#'(

La fonction principale des systèmes industriels pluritechniques complexes étudiés en SII, est

............................................................., un ensemble de procédés élémentaires de stockage, de transport

et/ou de traitement est mis en oeuvre pour apporter la valeur ajoutée au(x) flux entrant(s).

On peut distinguer au sein de ces systèmes deux parties, l"une agissant ..................................................

appelée ......................................, l"autre agissant ............................................... , appelée .............................

6. 6. 6. Génie Mécanique : Math-Sup TSI CPGE : Med V Beni-Mellal Doc : 8/10

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Chaine d"information

Chaine d"énergie

Interface

Energie entrante Niveau décisionnel

Données entrantes

Matière d"oeuvre entrante

Matière d"oeuvre sortante Energie sortante Données sortantes La

chaîne d"information ou partie commande élabore les ordres, transfère, stocke, transforme les

informations puis pilote le fonctionnement du système. La chaîne d"énergie ou partie opérative

transforme et adapte l"énergie, transmet les efforts et agit sur la matière d"oeuvre. Chacune des deux

chaînes peut être décomposée en un nombre limité de fonctions techniques principales.

DISTRIBUER TRANSMETTRE

ET ADAPTERCONVERTIRAGIRALIMENTER

COMMUNIQUERTRAITERACQUERIR

Informations d"état à acquérir sur la chaîne d"énergie

Ordres

Energie

entrante

Energie

sécurisée Energie distribuée Energie utile Energie nécessaire

Informations destinées

à d"autres systèmes

et/ou d"interfaces

Homme/Machine

Chaîne d"énergie

Chaîne d"information

Informations

utilisables par la

partie commande Informations utiles Informations issues d"autres systèmes et/ou d"interfaces Homme/Machine

Capteurs Unité de commande Interface de communication Unité d"alimentation Préactionneur Actionneur Eléments de transmission de puissance Effecteur Matière d"oeuvre entrante Matière d"oeuvre sortante

Lorsque le contrôle des transferts d"énergie est un élément prépondérant du fonctionnement

du système, les résultats obtenus à l"issue de l"analyse système devront mettre en valeur une

description structurelle " chaîne d"énergie + chaîne d"information » telle que celle présentée

tout en respectant les règles du diagramme SADT.

2.1 Chaîne d"information

La chaîne d

information permet : d"acquérir des informations

· sur l"état d"un produit ou de l"un de ses éléments (en particulier de la chaîne d"énergie),

· issues d"interfaces homme/machine ou élaborées par d"autres chaînes d"information, · sur un processus géré par dautres systèmes (consultation de bases de données, partage de ressources...), 6. Génie Mécanique : Math-Sup TSI CPGE : Med V Beni-Mellal Doc : 9/10

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- de traiter ces informations,

- de communiquer les informations générées par le système de traitement pour réaliser

l"assignation des ordres destinés à la chaîne d"énergie et/ou pour élaborer des messages

destinés aux interfaces homme/machine (ou à d"autres chaînes d"information).

Automates programmables

Ordinateurs

Microcontrôleurs

COMMUNIQUERTRAITERACQUERIR

Informations d"état à

acquérir sur la chaîne d"énergie

Informations destinées

à d"autres systèmes

et/ou d"interfaces

Homme/Machine Chaîne d"information

Informations utilisables par la partie commande

Informations

issues d"autres systèmes et/ou d"interfaces

Homme/Machine

Capteurs Unité de commande

Interface de communication

Ordres à donner

sur la chaîne d"énergie

Informations utiles

Commandes TOR

Cartes E/S industrielles

Réseau Ethernet ...

2.2 Chaîne d"énergie

La chaîne d"énergie, associée à sa commande, assure la réalisation d"une fonction de service dont les

caractéristiques sont spécifiées dans le cahier des charges. Elle est constituée des fonctions

génériques : alimenter, distribuer, convertir, transmettre et adapter qui contribuent à la réalisation

dune action (Agir). L"action à réaliser impose un flux d"énergie que le système doit transmettre et

gérer par sa commande. Les performances dépendent des caractéristiques des divers constituants de la

chaine d"énergie.

DISTRIBUER TRANSMETTRE

ET ADAPTERCONVERTIRALIMENTER

Ordres de la chaîne d"information

Energie

entrante

Energie sécurisée (Électrique,

hydraulique, pneumatique) Informations prélevées destinées à la chaîne d"information

Chaîne d"énergie

Unité d"alimentation

Préactionneur

Actionneur Eléments de transmission

de puissance

Energie

sécurisée Energie mécanique utile Energie nécessaire pour l"action

Raccord réseau d"énergie

Prise EDF

Batterie, accumulateur, ...

Contacteurs

Relais et relais statiques

Variateurs, Hacheur

Distributeurs, ... Réducteurs,

multiplicateurs, ...

Moteurs, vérins

AG 6. Génie Mécanique : Math-Sup TSI CPGE : Med V Beni-Mellal Doc : 10/10

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Exemple : Diagramme SADT de la fonction assister la manoeuvre de la DAE par la représentation chaîne d"énergie + chaîne d"information.quotesdbs_dbs33.pdfusesText_39

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