Vision systémique d’un produit

Le concepteur doit disposer de la connaissance nécessaire, lui permettant l’analyse des composants à différents niveaux de description. Il procède ensuite par agrégation de ces connaissances pour la définition de son produit.

Tournevis électrique Energie électrique Utilisateur Vis FC3 FC2 FS1 FC1

Le produit est défini par association de composants (composants et composants d’interaction) pour constituer un système cohérent et répondant à un besoin. Chacun des composants réalise une ou plusieurs fonctions, selon son emplacement dans le niveau systémique, nécessaires à la réalisation des fonctions globales.

Donc, un composant sera défini par : - Sa (ses) fonction(s) ;

- Son (ses) flux fonctionnel(s) ;

- Ses entrées et sorties, qui constituent les interfaces d’interactions avec d’autres composants ;

- Son comportement, concerne la description de la manière dont il réagit face à des sollicitations extérieures, qui peuvent être dues à des éléments extérieurs au système, ou propres au système. Ce comportement peut décrire d’éventuels effets induits.

Il est souvent difficile de proposer une vision systémique standard d’un produit, cependant une organisation logique peut s’avérer utile pour limiter les confusions ou les divergences de description. Cette arborescence produit [Cav95] est souvent vue comme un découpage métier par métier ou un découpage par niveaux, avec des critères fonctionnels. La loi d’intégralité des parties, définies par la méthode TRIZ [Sav00] et reprise par Nadeau et al [Nad05], permet de distinguer, pour un système donné, quatre éléments principaux essentiels à la réalisation de la fonction (ou les fonctions) requise (s) (Figure 2-11). Cette loi stipule que la réalisation d’une fonction est issue de la transformation d’une énergie (moteur M), cette énergie est ensuite transmise (transmetteur T), un opérateur (O) réalise ensuite l’action. La loi d’intégralité des parties considère qu’un système est plus évolué (optimal) lorsqu’il contient une fonction de contrôle assurée par un composant contrôleur [Sav00]. Le contrôle peut se faire sur un, deux, ou sur l’ensemble des composants.

Figure 2-11 : Loi d’intégralité des parties

Les composants doivent être positionnés par rapport à une référence, qui peut être externe au système pour une référence globale au niveau 0 ou interne au système pour une

Moteur Transmetteur Opérateur

Contrôle

Energie d’entrée

Action « fonction »

référence locale à un niveau systémique donné. En plus, on rajoute une source d’énergie, externe matérialisée par un milieu extérieur ou interne matérialisée par un composant du système. Pour éviter tout abus de langage, on parlera dans notre classification de convertisseur pour désigner un convertisseur (transformateur) d’énergie au lieu de moteur.

Nous distinguerons donc :

- Des composants fonctionnels (convertisseur, transmetteur, opérateur) ; - Des composants liaison à la référence (référence) ;

- Des composants de contrôle - commande ;

- Une source d’énergie (si elle est interne au système) - Des composants d’interaction.

On se propose d’organiser la décomposition, fonctionnelle et organique, d’un produit selon la loi d’intégralité des parties définie et complétée comme indiqué à la Figure 2-12.

Figure 2-12 : Décomposition d’un système et états d’énergie correspondant

Les classes de fonctions sont liées aux différents composants d’un système :

- Source (S): Elle peut être externe ou interne au système (ou unité considérée). elle permet de fournir et de stocker de l’énergie.

- Convertisseur (C): permet de convertir (transformer) l’énergie importée de la source en énergie utilisable par les autres composants du système (l’énergie à l’état 1 à l’entrée et à l’état 2 à la sortie). Il concerne la transformation du type d’énergie. - Transmetteur (T): permet de transmettre l’énergie du moteur à l’opérateur sans

changement du type (l’énergie à l’état 2 à l’entrée et à la sortie). Cependant, il peut agir en changeant les paramètres pertinents de cette énergie pour les adapter à

Source (S) Convertisseur (C) Transmetteur (T) Opérateur (O) Référence Contrôle (C/C) Energie Etat 1 Energie Etat 3 ou Etat 2 Energie Etat 2 Energie Etat 2 Système ou unité

l’opérateur. (exemple : pour un système éolien le multiplicateur permet d’adapter l’énergie mécanique du rotor à la génératrice en augmentant la vitesse de rotation). - Opérateur (O): permet de réaliser l’action requise par le système ou l’unité en

utilisant l’énergie de sortie du transmetteur. L’énergie à la sortie de l’opérateur peut être : soit à l’état 3 différent de l’état 2, dans ce cas l’opérateur est un transformateur d’énergie (moteur) (exemple : pour le système éolien, l’opérateur de niveau 2 est la « génératrice » qui permet de transformer l’énergie mécanique en énergie électrique), soit à l’état 2 ce qui correspond à un transmetteur (exemple : pour le tournevis électrique (Figure 2-17 nous verrons par la suite) l’opérateur de niveau 2 est le « mandrin + tige » qui permet de transmettre l’énergie mécanique à la vis).

- Liaison à la référence (Réf) : Permet de positionner les différents composants par rapport à la référence. C’est un composant d’interaction entre un composant et une référence de niveau supérieur. Cette référence peut être externe au système pour une référence globale au niveau 0 ou interne au système pour une référence locale à un niveau systémique donné

- Contrôle – commande (C/C): permet de garantir la bonne réalisation des fonctions des différents composants. Généralement, un élément de contrôle permet de palier les éventuels effets induits. On affecte à ce composant les fonctions de commande et de contrôle. Le composant de contrôle peut être décomposé, de la même manière, en identifiant un convertisseur, transmetteur et opérateur et des interactions.

- Interactions (I): permettent de réaliser les liens entre les différents composants et supportant les flux (énergie, matière, signal) générés à leurs interfaces. Elles peuvent être réalisées directement ou par un composant d’interaction.

Analyse fonctionnelle interne

On utilisera l’approche utilisée au paragraphe (1.4.2) du chapitre 1, à travers l’organigramme fonctionnel FAST. Les fonctions (FC et FS), identifiées au niveau de l’analyse fonctionnelle externe, sont décomposées en sous fonctions jusqu’aux fonctions les plus élémentaires (FE). Les sous fonctions de premier niveau sont appelées fonctions machine

(FM) et les sous fonctions de niveaux inférieurs entre FM et FE sont appelées fonctions techniques (FT).

La Figure 2-13 présente une partie du FAST de l'exemple du tournevis électrique.

Figure 2-13 : FAST de la fonction de service FS1, situation de vie « Automatique »

En se plaçant du point de vue concepteur, on s’intéressera à la formulation des sous fonctions, qui permettent, selon le niveau où on se place, d’étudier de plus en plus en détail le produit à concevoir. Cette formulation se fera comme présenté en bibliographie par un verbe et un complément. Une base de verbes et de compléments pour assurer à la fois l’unification du langage et l’exhaustivité dans la description sera proposée.

Cette phase est utilisée aussi dans la décomposition fonctionnelle pour aboutir aux fonctions de niveaux inférieurs. Elle correspond, dans notre démarche, à l’architecture fonctionnelle (citée chapitre précédent) qui regroupe les FAST de chaque fonction.