L’enrichissement du produit

L’analyse fonctionnelle technique permet d’enrichir le produit. L’enrichissement porte sur plusieurs crit`eres : l’architecture, la g´eom´etrie, les exigences,... Cet enrichissement a

´et´e d´ecrit par Pahl et Beitz [Pahl et Beitz (1996)], ils proposent de d´ecomposer l’enri-chissement du produit en quatre ´etapes :

– Problem analysis (D´efinir l’objectif, ´elaborer des exigences)

– Conceptual design (Identifier les probl`emes essentiels, ´etablir les fonctions de structure, rechercher des principes de solution, comparer et utiliser l’existant,

´evaluer la solution avec des crit`eres ´economiques et techniques)

– Embodiment design (Esquisser les premi`eres conceptions, choisir les meilleu-res, affiner avec des crit`eres ´economiques et techniques, optimiser et compl´eter la conception, rechercher des erreurs et optimiser les coˆuts, pr´eparer une liste pr´eliminaire des pi`eces et des documents de production)

– Detail design (Finaliser les d´etails, compl´eter les d´etails de conception et les documents de production, v´erifier tous les documents)

Les phases ne correspondent pas `a celles pr´esent´ees lors de l’Analyse Fonctionnelle car Pahl et Beitz regardent l’enrichissement du point de vue du produit et non pas des tˆaches. Ainsi, de leur point de vue, le concept est d´etach´e de toute g´eom´etrie. Le principal apport de leur m´ethode pour l’application au tol´erancement est le d´ecoupage de l’enrichissement du produit en quatre ´etapes :

– Solution principles Un principe de conception – Preliminary layout Un squelette

– Completed form designs Une peau fonctionnelle – Finalised details Un mod`ele final

Le produit passe par toutes ces ´etapes lors de l’analyse fonctionnelle technique, des mod`eles de repr´esentation correspondants sont donc `a pr´evoir. De nombreux tra-vaux proposent des m´ethodes structur´ees qui permettent d’intervenir sur le projet du-rant l’´etape de conceptual design [Stone et al. (2004)] (minimisation du nombre de pi`eces et du temps d’assemblage), [Olvander et al. (2009)] (´evaluation de solution). Des m´ethodes ont aussi ´et´e propos´ees afin d’int´egrer le tol´erancement au plus tˆot dans la conception, en mettant en avant ce probl`eme de repr´esentation du produit. Gior-dano [GiorGior-dano et Hernandez (2006)] a propos´e une d´ecomposition en trois ´etapes de mod´elisation correspondant `a des vues : cin´ematique (seules les mobilit´es sont prises en compte, les sous-ensembles sont consid´er´es comme des pi`eces), contacts (les interfaces entre les pi`eces sont mod´elis´ees), Tol´erancement (tout est mod´elis´e, les sp´ecifications sont int´egr´ees au mod`ele). Ainsi, `a chaque ´etape, il est possible d’analyser le comportement du m´ecanisme.

Ce paragraphe sur le cycle de conception a permis de pr´esenter quelques techniques visant `a obtenir des exigences fonctionnelles `a partir du besoin pour un produit. Puis,

`a en d´eduire les exigences g´eom´etriques, point de d´epart de l’analyse de tol´erancement.

Comme cela a ´et´e vu, ces exigences g´eom´etriques peuvent apparaˆıtre avant que le mod`ele g´eom´etrique soit compl`etement d´efini, c’est pourquoi certaines m´ethodes proposent de d´ebuter plus tˆot les ´etudes de tol´erancement.

C’est ainsi que dans cette partie, l’outil permettant la description des choix du concepteur va ˆetre pr´esent´e, il s’agit du FAST pour l’´evaluation des solutions. Il inter-vient durant l’´etape d’analyse fonctionnelle technique, qui se trouve dans le processus de conception juste apr`es l’analyse fonctionnelle du besoin. Ces processus sont d´ecrits dans le chapitre 1 sur l’´etat de l’art. L’analyse fonctionnelle technique consiste `a partir

d’exigences fonctionnelles (ou fonctions principales) `a proposer des solutions techniques visant `a r´epondre `a ces fonctions. Le diagramme FAST se lit de gauche `a droite en r´epondant `a la question Comment est r´ealis´ee cette fonction ?. Ainsi, le concepteur enrichit le m´ecanisme en choisissant des solutions techniques qui r´epondent `a des fonc-tions pour les int´egrer `a sa solution globale. Dans la majorit´e des cas, plusieurs solufonc-tions techniques peuvent ˆetre utilis´ees pour r´ealiser une fonction. Par exemple, si le concep-teur souhaite guider une pi`ece par rapport `a une autre en translation, plusieurs solutions s’offrent `a lui, il peut utiliser : une liaison glissi`ere (ajustement `a section polygonale,...) ou deux liaisons pivots-glissant parall`eles (ajustements `a section circulaire,...). L’objectif du FAST est de permettre `a partir d’une solution technique de d´ecrire la succession de d´ecisions qui a conduit `a sa d´etermination. C’est pourquoi dans le cas de la figure 2.5, le FAST ressemblerait `a celui `a droite de la solution. Les fonctions techniques `a l’´etape i+ 1 r´epondent `a la question Comment est r´ealis´ee cette fonction : r´ealiser un guidage en liaison glissi`ere ?

Réaliser un guidage en liaison glissière

Réaliser un alésage de section polygonale

Réaliser un arbre de section polygonale

i i+1

Figure 2.5 – Une solution technologique pour guider en translation

De plus, une seconde application du FAST est utilis´ee lorsque l’on chercher `a modifier le m´ecanisme. En effet, le concepteur est alors dans une optique de recherche de l’origine des choix technologiques. Parcouru de la droite vers la gauche, en r´epondant `a la question

Pourquoi r´ealiser cette fonction ?. C’est le cas sur la figure 2.5 :Pourquoi r´ealise-t-on la fonction : r´ealiser un al´esage de section polygonale ?.

L’objectif du FAST dans notre cas est un peu diff´erent puisqu’il permet de structurer la recherche de solutions, il ne s’agit plus seulement d’un outil de description mais c’est aussi un outil qui permet d’´evaluer, de critiquer et d’expliquer des choix. Par exemple, dans le cas de la figure2.5, une solution technique interm´ediaire est choisie pour r´epondre

`a une fonction. L’objectif de cette ´etude est d’´evaluer les solutions interm´ediaires pour les comparer afin de choisir la meilleure. Il est donc important qu’elle paraisse sur le FAST

ainsi que les caract´eristiques qui la d´ecrivent (g´eom´etrie, architecture, exigences,...). De mˆeme, si deux solutions sont envisag´ees, mˆeme si seulement une des deux est retenue, il paraˆıt important d’avoir acc`es aux solutions qui ont ´et´e propos´ees afin de pouvoir lors d’une reconception d´etecter directement des solutions qui pourraient satisfaire une fonction ou celles qu’il faut absolument ´eviter, c’est le concept de capitalisation des informations. C’est pourquoi non seulement les solutions interm´ediaires sont affich´ees sur le FAST pour l’´evaluation de solutions, mais, de plus, les solutions envisag´ees qui ont ´et´e ´ecart´ees sont aussi visibles.

FR4 Guider en translation 1 et 2

Deux liaisons pivot

Figure 2.6 – Extrait d’un diagramme FAST

Afin de compl´eter la d´efinition de ce graphe, deux r`egles ont dˆu ˆetre d´ecrites.

Remarque 1 :

Les solutions interm´ediaires apparaissent sur le graphe juste apr`es les exigences fonc-tionnelles ou les fonctions techniques. Elles sont suivies par des fonctions techniques. Les solutions constructives sont terminales, elles sont le r´esultat final du diagramme FAST.

Pour une exigence fonctionnelle ou une fonction technique, autant de solutions que pos-sible peuvent ˆetre propos´ees, mais seulement une peut ˆetre valid´ee. Ainsi, si les solutions choisies ne sont pas affich´ees, le FAST ressemble exactement au FAST de description.

Remarque 2 :

D’apr`es les normes li´ees au FAST [NF X 50-153 (1985)], le concepteur est autoris´e

`a int´egrer ce qu’il souhaite dans les solutions constructives. De mˆeme, dans le cadre du FAST pour l’´evaluation de solutions, il est possible d’int´egrer toute sorte d’informa-tions dans les solud’informa-tions interm´ediaires comme dans les solud’informa-tions constructives. Parmi l’ensemble des informations qui peuvent ˆetre int´egr´ees, dans le cadre de l’analyse des variations g´eom´etriques, seules sont importantes celle qui ont trait :

– `a la g´eom´etrie (surfaces, param`etres,...), – `a l’architecture (liaisons,...),

– aux conditions fonctionnelles (conditions de montabilit´e et g´eom´etriques).

Le paragraphe suivant va pr´esenter deux outils qui permettent de d´ecrire ces solu-tions, afin qu’elles puissent ˆetre simul´ees par l’analyse des variations g´eom´etriques.