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S 5.1 : approche systémique du bien S 5.2 : approche fonctionnelle et temporelle

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année STS Maintenance

I L’analyse fonctionnelle.

L’analyse fonctionnelle est une technique de rationalisation de la création d’un produit. Elle est utilisée dans les premières phases d’un projet pour créer ou améliorer un produit. Elle se présente le plus souvent sous forme de graphe ou diagramme d’analyse.

Cette démarche consiste à analyser un produit en l’examinant aussi bien de l’intérieur que de l’extérieur afin de porter une attention particulière aux actions entre ses différents éléments et l’environnement.

Cette analyse fonctionnelle comporte deux parties distinctes, l’analyse fonctionnelle du besoin (AFB) et

l’analyse fonctionnelle technique (AFT).

II L’analyse fonctionnelle du besoin.

L’AFB s’effectue par un observateur extérieur du produit et a pour objectif de recenser les relations qu’il établit avec son environnement lors de son utilisation.

Ces relations constituent les finalités du produit, à savoir les services qu’il rend. Elles sont dénommées fonction de service et sont exprimées en termes objectifs et indépendants de toute solution.

Les fonctions de service doivent être précisées par leurs critères d’appréciation (caractéristiques demandées et performances attendues) assortis d’un niveau et d’une flexibilité.

Les fonctions de service peuvent être de deux types : d’usage ou d’estime

Fonction d’usage : fonctions qui participent à l’usage du produit.

Fonction d’estime : fonctions qui comprennent les motivations de l’utilisateur du produit.

Les fonctions de services peuvent être classées en deux familles :

Les Fonctions principales (FP) : qui expriment les services rendus par le produit pour répondre aux besoins des utilisateurs ;

Les Fonctions contraintes (FC) : qui traduisent des exigences d’adaptation du produit au milieu extérieur.


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Le principal outil utilisé pour recenser l’ensemble de données est l’expression fonctionnelle du besoin ou APTE (Application des techniques d’entreprise) autrement appelé diagramme «pieuvre».

Méthode APTE ou diagramme «pieuvre».

Exemple 1 : Tondeuse

PHASE PRELIMINAIRE : DEFINIR LA SEQUENCE D’ANALYSE Considérons ici la séquence d’utilisation : « utilisateur »

PHASE 1 : REPLACER LE PRODUIT DANS SON CONTEXTE D’UTILISATION. En recensant tous les éléments extérieurs en contact réel ou virtuel avec le produit. En positionnant les éléments extérieurs autour du produit.

PHASE 2 : RELIER LES ELEMENTS EXTERIEURS PAR L’INTERMEDIAIRE DU PRODUIT. En envisageant, à partir de l’un des éléments extérieurs et à travers le produit, la validité des relations avec l’ensemble des autres éléments : elles conduisent aux Fonctions Principales.

FP1


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PHASE 3 : METTRE EN RELATION LES ELEMENTS EXTERIEURS AVEC LE PRODUIT. En envisageant la validité des relations entre chacun des éléments et le produit. Elles conduisent aux Fonctions Contraintes.

PHASE DE CARACTERISATION : FORMULER POUR CHAQUE RELATION LE BUT VISE

Exemple 2 : .Vérin de bridage.

PHASE PRELIMINAIRE : Considérons ici la séquence d’utilisation :

« service » : bloquer une pièce sur une machine-outil

PHASE 1 : Le milieu extérieur au produit est

constitué, au cours de la phase d’usinage, par : - l’alimentation en air comprimé

disponible - la pièce à abloquer - la machine-outil - l’environnement d’usinage.

PHASE 2 : Les fonctions principales résultent

des interactions que crée le produit entre deux éléments du milieu extérieur pour répondre aux besoins des utilisateurs :

FC1 FC2

FC3

FC4

FP1

FC1 = ne pas détériorer la niche

FC2 = être adaptée au terrain

FC3 = ne pas déranger la voisine

FC4 = être entraînée, par l'utilisateur FP1 = permettre à l'utilisateur de tondre le gazon


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- FP1 : abloquer la pièce en présence d’air comprimé ; - FP2 : débloquer la pièce sur coupure de pression.

PHASE 3 : Les fonctions contraintes résultent des exigences de l’adaptation du produit avec les éléments du

milieu extérieur : - FC1 : pouvoir être raccordé à l’alimentation en air comprimé - FC2 : ne pas manquer la pièce abloquer - FC3 : pouvoir être positionné et fixé sur la machine-outil - FC4 : être insensible à l’environnement d’usinage.

PHASE DE CARACTERISATION : Pour notre exemple du vérin d’ablocage. Pour la fonction principale FP1 un critère d’appréciation est

constitué par l’effort de serrage nominal sur la pièce de F=1000 (N) Conclusion : Cette méthode permet de recenser les différentes fonctions de service auxquelles devra répondre un produit dans une phase identifiée de son cycle de vie.

Le recensement des fonctions de service d’un produit s’effectue en trois phases successives :

- phase 1 : identification des éléments ou des entités qui constituent le milieu extérieur du produit au cours de cycle de vie ;

- phase 2 : identification des fonctions principales du produit en relation entre deux ou plusieurs éléments du milieu extérieur ;

- phase 3 : identification des fonctions contraintes du produit par rapport aux différents éléments du milieu extérieur.

Caractérisation des fonctions de service.

Les différentes fonctions étant recensées, il s’agit ensuite de les caractériser. Pour chacune des fonctions des services, on définit un ou plusieurs critères d’application affectés de niveaux. Chacun de ces niveaux est assorti d’une flexibilité.

Cet ensemble de données constitue le cahier des charges fonctionnel (CdCF) qui représente la référence

permanente que tout concepteur doit posséder pour concevoir des solutions, les analyses et effectuer un choix.

III Le cahier de charges fonctionnel d’un produit Définition (NFX 50-151)

Le cahier des charges fonctionnel (CdCF) d’un produit est le document par lequel le demandeur exprime son besoin en terme de fonctions de service. Le CdCF est un document qui évolue et s’enrichit progressivement au cours de la création du produit, depuis la phase de «saisie du besoin» jusqu’au lancement du «développement». Les éditions successives ont entre elles un rapport de filiation.


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Présentation simplifiée du CdCF (1ère édition)

Spécification du besoin exemple d’application au «vérin de bridage».

IV L'analyse fonctionnelle technique (AFT)

L'AFT est à la base d'une recherche de solutions ou de l'optimisation de l'une d'entre elles.

En phase de reconception, c'est-à-dire à partir d'une solution existante, elle permet d'énumérer toutes les fonctions techniques contenues dans un produit et devant satisfaire chacune des fonctions de service. Ainsi, l'on pourra par la suite effectuer une analyse critique sur la validité et la qualité des choix technologiques.


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En phase de conception, et notamment lors d'une séance de créativité, cette activité permet d'obtenir le maximum de solutions répondant à un besoin (une fonction de service) en élaborant une analyse descendante mettant en évidence les principes généraux ainsi que les fonctions techniques et enfin les solutions correspondantes.

A Méthode FAST de description Principe : La méthode FAST (function analysis System Technic) permet de décrire, sous la forme d’un digramme, les fonctions de services et les fonctions techniques dans un enchaînement logique. A partir d’une fonction, la méthode FAST permet de répondre, suivant la norme NFX 50-153, aux trois questions suivantes :

- pourquoi cette fonction doit-elle être assurée ? - comment cette fonction doit-elle être assurée ? - quand cette fonction doit-elle être assurée ?


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Application du FAST au vérin de bridage.

B Analyse fonctionnelle descendante (méthode SADT)

Principe :

La méthode S.A.D.T. (System Analysis Design Technic) est une méthode d’analyse qui décrit l’ensemble des fonctions d’un système ou produit selon une voie hiérarchique, en allant du plus général vers le plus détaillé. Elle est particulièrement bien adaptée aux systèmes automatisés.

La représentation s’effectue à partir de « boîtes » modélisant chacune une fonction ainsi que de flèches

indiquant les relations entre ces boîtes. Chaque boîte peut être analysée en détail à un niveau inférieur. Le niveau le plus élevé est le niveau A-0 (« A moins zéro »). Il donne la globalité des fonctions du système et définit la frontière d’isolement avec le milieu extérieur. Les niveaux suivant se nomment A0 puis A3, A4…


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Flux de données d’un bloc fonctionnel :

W : Contrainte d’alimentation en énergie

C : Contrainte de configuration

R : Contrainte de réglage

E : Contrainte d’exploitation Principales règles d’élaboration :

Toute donnée entrant dans une boîte est une donnée nécessaire à la réalisation de la fonction de cette boîte ;

Les données d’entrée sont « transformées » en données de sortie par la fonction exprimée par la boîte ;

Chaque donnée (symbolisée par une flèche) entrant ou sortant d’une boîte d’un niveau donné doit se retrouver sur le diagramme de niveau inférieur.

Exemple : Store extérieur automatique.

Si l'intensité de la lumière solaire mesurée par le capteur solaire est suffisamment forte, le store s'abaisse automatiquement ou est déroulé par le tambour moteur. Si l'intensité du vent mesurée par l'anémomètre est à un niveau trop élevé, le store est remonté ou enroulé.

Les mesures du capteur solaire et de l'anémomètre sont transmises à la centrale qui gère les informations et commande le tambour moteur (voir fig. 15, 16 et 17).

FONCTION

(verbe à l’infinitif)

DONNEES DE CONTROLE OU CONTRAINTES

Matière d’œuvre + valeur ajoutée

Matière d’œuvre

Sorties annexes (pertes, informations,...)

ELEMENT REALISANT LA

FONCTION

SORTIES

ENTREES

W C R E

Moyens humains

Moyens techniques


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