Cycle de conception

Une partie de cette th`ese a consist´e en l’´etude des diff´erentes ´etapes de la concep-tion, en commen¸cant par l’´etude du cahier des charges. C’est le point de d´epart de toute conception, l’objectif final ´etant dans notre cas, une solution constructive sp´ecifi´ee g´eom´etriquement. Il existe plusieurs m´ethodes qui permettent de traiter ce genre de probl`eme, avec diff´erents points de vue. Deux de ces m´ethodes sont d´ecrites dans la suite.

Une premi`ere m´ethode s’appelle l’ing´enierie des exigences. Elle a beaucoup ´evolu´e grˆace au domaine de l’informatique. Elle permet la g´en´eration de sp´ecifications fonc-tionnelles afin de d´ecrire le fonctionnement souhait´e des logiciels. Une seconde m´ethode, plus utilis´ee dans le domaine de la conception de produit m´ecaniques s’appelle l’analyse

fonctionnelle. Une pr´esentation de ces m´ethodes mettra en avant leurs objectifs et les

´etapes qui les composent.

2.1.1 L’ing´enierie des exigences

L’ing´enierie des exigences est une activit´e du processus de fourniture et d’acquisition, d´ecrite par [Bujold (2004)]. Elle se d´eroule en quatre ´etapes :

– Mettre au jour les exigences : rassembler les exigences des parties prenantes, – Analyser : v´erifier la coh´erence et l’exhaustivit´e,

– D´efinir : ´ecrire les exigences sous une forme ais´ement compr´ehensible pour les utilisateurs et les d´eveloppeurs,

– Sp´ecifier : cr´eer une interaction initiale entre les exigences et la conception.

Elle fait le lien entre le client et le fournisseur. Ses intrants sont les exigences brutes ou besoins sp´ecifi´es par le client. Ses extrants sont les documents d’exigences : norme, appel d’offres, contrat, devis, cahier des charges, sp´ecification, etc.

Client Ing´enierie des exigences Fournisseur

- Exigences brutes - Besoins sp´ecifi´es

- Norme - Appel d’offre

- Contrat - Devis

- Cahier des charges - Sp´ecifications

Figure 2.1 – L’ing´enierie des exigences

Les notions de base de l’ing´enierie des exigences se retrouvent dans de multiples do-cuments de r´ef´erence, dont les normes [IEEE Sd 1233 (1998)] et [IEEE Sd 830 (1998)].

Les plus importantes sont les suivantes :

1. Exigences de boˆıte noire : les exigences doivent ˆetre sp´ecifi´ees d’un point de vue ext´erieur au produit/service, donc en faisant abstraction des moyens de r´ealisation.

2. Exigences pour clients et fournisseurs : les exigences doivent ˆetre sp´ecifi´ees de fa¸con

`a ˆetre compr´ehensibles autant par le client que par le fournisseur.

3. Exigences structur´ees : les exigences doivent ˆetre structur´ees de fa¸con `a faciliter leur compr´ehension et modification, et ´eviter leur r´ep´etition ou contradiction.

4. Exigences simples : les exigences doivent ˆetre simples, claires et concises.

5. Exigences identifiables : chacune des exigences doit ˆetre identifiable par un code ou un num´ero de r´ef´erence unique.

6. Exigences tra¸cables : la source de chacune des exigences doit ˆetre identifi´ee.

7. Exigences prioris´ees : chacune des exigences doit ˆetre prioris´ee par rapport aux autres.

Certains de ces attributs li´es aux exigences sont importants et doivent ˆetre respect´es dans le cadre de la conception m´ecanique. Pourtant, d’autres comme l’exigence de boˆıte noire ne permettent pas une int´egration des processus en aval dans cette analyse. C’est pourquoi, cette m´ethode n’est pas la plus couramment utilis´ee dans la culture de la conception m´ecanique.

2.1.2 L’analyse fonctionnelle

L’analyse fonctionnelle est apparue dans le milieu industriel. On peut dater son apparition vers les ann´ees 1940, avec l’apparition de l’analyse de la valeur propos´ee par Larry Miles [Miles (1972)]. Sa premi`ere application date de 1947, elle ´etait utilis´ee afin de r´epertorier les diff´erentes fonctions d’un produit chez la soci´et´e am´ericaine General Electric. Ensuite, dans les ann´ees 1960, la m´ethode APTE apparaˆıt, elle a introduit la description actuelle du processus ainsi que certains outils comme les diagrammes SADT ou le diagramme bˆete `a cornes , ils sont standardis´es par le label IDEF0 (Integration DEfinition for Function modeling). L’analyse fonctionnelle se compose de plusieurs ´etapes, comme le montre la figure2.2.

La premi`ere ´etape de l’analyse fonctionnelle est l’analyse du besoin, durant la-quelle, le concepteur va exprimer `a quel type de besoin le produit va devoir r´epondre.

Le r´esultat est donc un besoin, exprim´e et caract´eris´e. Cette ´etape ne sera pas d´etaill´ee dans ce travail, elle est beaucoup trop conceptuelle pour ˆetre trait´ee dans une ´etude ayant trait au tol´erancement.

La seconde ´etape, appel´eeanalyse fonctionnelle du besoin, permet de traduire le besoin exprim´e par des phrases dans un langage de communication utile pour la concep-tion. Le but de cette ´etape est d’extraire les exigences fonctionnelles et les contraintes

Besoin

Besoin caractérisé

Exigences fonctionnelles Contraintes fonctionnelles

Solution constructive

1 – Analyse du besoin

2 – Analyse fonctionnelle du besoin

3 – Analyse fonctionnelle technique

Figure 2.2 – D´eroulement de l’analyse fonctionnelle

li´ees au produit. Ce sont toutes les caract´eristiques que le produit devra v´erifier afin d’ˆetre valide. L’outil li´e `a cette ´etape que le concepteur utilise est le diagramme pieuvre, pr´esent´e `a la figure2.3. Il permet au concepteur de trouver le lien entre le produit et les

´el´ements du milieu ext´erieur. Le r´esultat de cette ´etape est une liste de fonctions prin-cipales (FP) et de fonctions contraintes (FC) qui doivent ˆetre satisfaites pour r´epondre au besoin du client. Comme pr´ec´edemment, cette ´etape est trop conceptuelle pour ˆetre utilis´ee par cette ´etude.

Système

EME 1 EME 2

EME 3 FP1

FC1

Figure 2.3 – Diagramme pieuvre

La troisi`eme ´etape, appel´ee analyse fonctionnelle technique propose des solu-tions `a ces exigences fonctionnelles. Les premi`eres solusolu-tions ne sont pas forc´ement li´ees

`a de la g´eom´etrie, mais, peuvent correspondre `a des concepts. L’outil utilis´e durant cette ´etape s’appelle le diagramme FAST [Buckingham et al.(1987)], [Parker (1996)], [Wixson (1999)], [Kaufman (2003)], [Bytheway (2005)], [Yannou (2008)]. Son but est de collecter des solutions qui r´epondent `a la question Comment r´ealiser cette exigence fonctionnelle ?. Le diagramme FAST est bˆati de la gauche vers la droite. Il d´ecrit

l’en-richissement du m´ecanisme par les choix qui le caract´erisent. C’est une succession de fonctions techniques qui m`enent `a une solution constructive. Ces fonctions techniques sont soit li´ees par des op´erateursou, soit par des op´erateurset, comme le montre la figure2.4. La description de l’enrichissement du m´ecanisme est d´ecrite dans le para-graphe2.2.

Fonction 1

Fonction 1.1

Fonction 1.2

Fonction 1

Fonction 1.1

Fonction 1.2

Relation ET Relation OU

Figure 2.4 – Relations entre les fonctions du FAST

Le r´esultat final est `a la fois, la g´eom´etrie du m´ecanisme, son architecture ainsi qu’un ensemble de sp´ecifications g´eom´etriques bˆaties `a partir des sp´ecifications fonctionnelles.

La forme de ce r´esultat d´epend alors de la mod´elisation qui sera appliqu´ee au m´ecanisme.