GEL−1001 Design I (méthodologie)
Méthodologie du design – Définition du problème
Hiver 2011
Avant-propos
Un client énonçant un besoin
Président John F. Kennedy
Message spécial au Congrès américain sur les besoins
nationaux urgents
Présenté en personne avant une session conjointe du Congrès
25 mai 1961
Plan
Méthodologie
Définition du problème
Identification des besoins
Définition des objectifs
Cahier des charges
Méthodologie
Conceptualisation des
solutions
Développement des
concepts Définition
du problème
Analyse de faisabilité
Sélection du concept
Besoin Solution
Recherche d’information
Méthodologie
Définition
du problème Identification des besoins
Définition des objectifs Détermination et pondération
des critères d’évaluation Élaboration
d’un barème d’évaluation Cahier des charges
Recherche d’infor- mation
Méthodologie
Sources d’information
Livres, revues, journaux
Catalogues, notes d’application
Brevets, etc.
Où les trouver?
Bibliothèque
Internet
Compétiteurs, etc.
Identification des besoins
Besoins énoncés par le client
En faire un inventaire exhaustif
Ordre initialement sans importance
Ne pas confondre besoins et solutions
Données et contraintes
Données
Renseignements accessibles, connus et admis tirées de l’analyse des besoins
Contraintes
Limites incontournables imposées par :
l’environnement
le client
l’ingénieur concepteur
les groupes qui font autorité, etc.
Exemple : thermomètre
Données
Un thermomètre typique est léger
Le thermomètre est précis
Plusieurs échelles de température existent
Contraintes
Un thermomètre doit mesurer la température
Le thermomètre doit fonctionner entre
−50 °C et +50 °C
Outil : diagramme contextuel
Nommer le système
Cacher les parties internes
Mettre l’emphase sur les variables les entrées et les sorties
Identifier et définir
Expliciter les fonctions pour l’utilisateur
Exemple : thermomètre
Thermomètre
température de l’air ambiant
affichage de la
température pression
alimentation électrique
éclairage humidité
chaleur temps
Définition des objectifs
Exprimer les besoins énoncés et sous-entendus sous forme d’objectifs tangibles
Hiérarchisation
Objectifs principaux (fonctions générales – quoi?)
Objectifs secondaires (comment?)
Objectifs tertiaires
Utiliser des verbes d’action :
Adapter, ajouter, assurer, améliorer, combiner, commander, contrôler, éliminer, faciliter, maximiser, minimiser, renforcer,
Exemple : thermomètre
Mesurer la température
Utiliser un senseur
Convertir la mesure en température
Afficher la température
Alimenter
Assurer l’insensibilité à
Maintenir l’insensibilité à
la pression Alimenter Préserver la
stabilité de la Assurer la
précision Alimenter
Cahier des charges
Critères d’évaluation
Sélection et pondération
Barème d’évaluation
Spécifications
Critères d’évaluation
Critères :
Éléments spécifiques vérifiables pour mesurer le degré d’atteinte des objectifs dans un design
particulier (performance prévue)
Sélection
Selon une démarche rationnelle et objective
Pondération
Système de pourcentage
Peut changer durant le design (un peu)
Outil : MQ
Maison de la qualité (MQ)
Quality function
deployment (QFD)
matrice relationnelle
critères
objectifs
matrice
corrélationnelle
Objectifs de la MQ
Déterminer les critères
Assurer que l’ensemble des critères couvre tous les objectifs (donc tous les besoins)
Optimiser l’orthogonalité des critères
Les critères ne mesurent pas les mêmes objectifs
Idéalement, faire correspondre un seul critère à chaque objectif
Déterminer la pondération
Déterminer les contraintes
Exemple : thermomètre
Légende de la
matrice relationnelle
: fort
: moyen
: faible
alimentation
alimentation alimentation stabilité humidité pression
précision
mesure senseurconv.aff.
choixducapteur vieillissement sensibilitéàl’humidité sensibilitéàlapression justessedel’étalonnage périodedel’étalonnage choixdel’affichage choixdel’alimentation
capteur étal.
thermomètre
istance %/an %/%HR /kPa ,1°C an CL s
Exemple : thermomètre
critères d’évaluation détaillé général
Capteur à thermistance 40 %
1. Sensibilité 5 %
2. Vieillissement 15 %
3. Sensibilité à l’humidité 10 %
4. Sensibilité à la pression 10 %
Étalonnage 20 %
1. Justesse 10 %
2. Période 10 %
Affichage à cristaux liquides 10 %
Alimentation à piles 20 %
Coût de fabrication 10 %
Barème d’évaluation
Quantifier la satisfaction du critère
Utiliser la plage [0,1]
Utiliser toute la plage [0,1]
Le barème permet au critère de discriminer les concepts globaux
Utiliser uniformément la plage [0,1]
Octroi d’un 0 n’équivaut pas à une contrainte
Aucun barème pour les contraintes
Exemples
Repère quantitatif
Distance parcourue, d [m]
(d − 100) / 400, pour 100 < d < 500
Repère qualitatif
0,0 ← nul
0,2 ← pauvre
0,4 ← passable
0,6 ← bon
0,8 ← très bon
1
0
Cahier des charges
Cinq colonnes
Critère
Pondération
Barème
Valeur minimale (si requis) → contrainte
Valeur maximale (si requis) → contrainte
Justifications requises pour chaque
élément
Exemple : Thermomètre
critères d’évaluation pond. barème min. max.
Capteur à thermistance 40 %
1. Sensibilité [Ω/°C] 5 % log(S/100)
2. Vieillissement [%/an] 15 % (0,1 − V)/0,1 0,1
3. Sensibilité à l’humidité [%/%HR] 10 % (0,1 − S)/0,05 0,1
4. Sensibilité à la pression [%/kPa] 10 % (1 − S)/0,9 1
Étalonnage 20 %
1. Justesse [°C] 10 % (0,1 − J)/0,05 0,1
2. Période [an] 10 % (P − 1)/2 1
Affichage à cristaux liquides 10 %
1. Consommation [mW] 10 % (10 − C)/10
Alimentation à piles 20 %
1. Volume [ml] 20 % (100 − V)/50
Justifications
Critères
Maison de la qualité
Pondérations
Selon votre analyse des besoins
Barèmes
Selon le projet, le contexte, la physique, la technologie, avec références au besoin
Utiliser uniformément toute la plage [0,1]
Valeurs minimale et maximale
Lorsque requis
Conclusion
La définition du problème précède l’élaboration des solutions
Une définition claire, détaillée et exhaustive du problème
Assure que l’équipe a une compréhension cohérente du projet
Permet de concevoir de meilleures solutions
Un cahier des charges adéquat
Constitue une « police d’assurance »
