De lexpression exhaustive dun besoin au choix dune
De l’expression exhaustive d’un besoin… … au choix d’une solution technique Un outil de base : l’Analyse Fonctionnelle (AF) S 3 – Projet d’entreprendre Jean-Philippe Coupez – Octobre 2008
« Si j’avais une heure pour résoudre un problème dont ma vie dépende, je passerais 40 minutes à l’analyser, 15 minutes pour en faire la revue critique et 5 minutes pour le résoudre » Albert Einstein (1879 – 1955)
Introduction « La qualité d’un produit ou d’un service est son aptitude à satisfaire les besoins des utilisateurs » (Norme NF X 50 -109) Besoin = « nécessité ou désir éprouvé par un utilisateur » (Norme NF X 50 -150) Nécessité d’exprimer le « juste besoin » de l’utilisateur (ni plus, ni moins), en tenant compte d’une difficulté majeure : 10% exprimés, …en général sous forme de solutions s B in o s e 90% implicites, …très souvent la base du jugement final du client !!!
Pour pallier à cette difficulté : Utilisation d’une approche fonctionnelle Traduire le plus exhaustivement possible le besoin du client en termes de finalités (de fonctions) et non en termes de solutions Préciser très clairement tous les objectifs / résultats à atteindre ( le pourquoi ? ) … avant de penser aux moyens pour y parvenir (le comment ? ) Le cœur de la méthode : l’Analyse Fonctionnelle (AF)
L’Analyse Fonctionnelle (AF) Deux étapes importantes et complémentaires : D’abord, l’AF externe : analyser et exprimer exhaustivement le besoin du client, sous forme de fonctions de service (indépendamment de toute solution !) Point de vue client Puis, l’AF interne : recher les fonctions techniques, internes au produit, nécessaires à la réalisation des fonctions de service, réclamées par le client Point de vue concepteur
L’AF externe Recenser « toutes » les fonctions de service (fonctions principales et contraintes), que doit satisfaire le produit Rem : produit étudié, considéré comme une boîte noire (Rem : produit = matériel, système, procédé, service…) De nombreuses approches possibles : • recherche intuitive 50 à 60% des fonctions • méthodes plus systématiques : Ex : la méthode des milieux extérieurs
La méthode des milieux extérieurs Principe de base : • répertorier l’ensemble des éléments constituant l’environnement du produit • identifier toutes les fonctions et contraintes par l’étude du produit en relation avec cet environnement (interactions ou adaptations) Ex : besoin = capter un signal RF produit étudié = antenne RF (en réception)
… Circuits électroniques de réception Produits de la concurrence Espace libre Signal RF utile Equipementier Brouilleurs Technologies d’intégration Antenne RF Bruit Fabricant Boîtier récepteur Utilisateur Source d’énergie Milieu extérieur Conditions atmosphériques
Description qualitative du besoin au travers de l’expression des fonctions et des contraintes à remplir : L’antenne doit : • F 1 : assurer l’interface entre le signal RF utile et les circuits électroniques de réception • F 2 : capter le signal RF utile, localisé dans une région donnée de l’espace • F 3 : minimiser le niveau des brouilleurs reçus • F 4 : minimiser le bruit capté • F 5 : être intégrable dans le boîtier récepteur • F 6 : ne pas consommer d’énergie • F 7 : résister aux agressions du milieu extérieur (chocs, vibrations, corrosion…) • F 8 : fonctionner sous tout type de conditions atmosphériques • F 9 : minimiser les interactions électromagnétiques avec l’utilisateur …
Puis, quantification du besoin au travers d’une caractérisation des fonctions et des contraintes : • F 1 : assurer l’interface entre le signal RF utile et les circuits électroniques de réception • Fréquence de travail ex : 10 GHz • Bande passante 15% Besoin chiffré ! • Impédance d’adaptation 50 • Type de connexion • F 2 : SMA de type mâle capter le signal RF utile, issu d’une région donnée de l’espace • Diagrammes de rayonnement (en azimut et en élévation) Gabarit pour le lobe principal • Type de polarisation • Densité de puissance reçue • F 3 : minimiser le niveau des brouilleurs reçus • Diagrammes de rayonnement Gabarit pour les lobes secondaires Diagrammes en cross-polarisation • Réjection hors bande passante sélectivité spatiale « sélectivité en polarisation » sélectivité en fréquence
… • F 5 : être intégrable dans le boîtier récepteur • Forme • Poids • Taille / volume … • F 8 : fonctionner sous tout type de conditions atmosphériques • Gamme de températures • Pluie, glace, neige • Vent … Définition du cahier des charges fonctionnel du produit étudié
L’AF interne Définir l’ensemble des fonctions techniques différents composants du produit, permettant de remplir les fonctions de service attendues par le client Fonction globale (fonction de service) Décomposition fonctionnelle interne (fonctions techniques) Solutions techniques
Le produit n’est plus considéré comme une boîte noire… Environnement du produit Composant Souscomposant Produit Synoptique fonctionnel du produit Produit = assemblage de composants assurant des fonctions techniques les unes par rapport aux autres (définition des interfaces internes) Reflet des choix du concepteur
Ex : Radar d’observation des océans
De nombreux outils d’analyse possibles : Ex : la méthode FAST Function Analysis System Technique (Analyse Fonctionnelle des Systèmes Techniques) la méthode SADT Structured Analysis and Design Technique (Technique Structurée d’Analyse et de Modélisation de Systèmes) …
• La méthode SADT : Structured Analysis and Design Technique ou Technique Structurée d’Analyse et de Modélisation de Systèmes Méthode d’analyse et de spécification fonctionnelle conduisant à la réalisation d’un ou plusieurs modèles de la réalité basée sur une approche graphique (actigrammes / datagrammes)
SADT : méthode basée sur 7 concepts fondamentaux (1) Modéliser pour comprendre SADT représentation / modèle plus ou moins simple d’un système Rem : • pour un même système, il existe différents points de vue (celui de l’utilisateur, celui du concepteur, …) différents modèles possibles… • pour une analyse donnée, toujours bien préciser le point de vue envisagé (contexte général et environnement)
(2) Structurer / discipliner la démarche d’analyse Analyse d’un système de manière : • descendante • modulaire • hiérarchique • structurée … du niveau le plus général à des niveaux de plus en plus détaillés…
Boîte « mère » Synthèse Description la plus générale et la plus abstraite possible du système Partition de la boîte « mère » en ses composants « enfants » (SADT modules) 3 à 6 sous- Analyse Décomposition de plus en plus fine
(3) Séparer le QUOI du COMMENT Un problème doit être clairement compris (phase d’analyse / de spécification) avant que les détails d’une solution ne soient arrêtés (phase de conception) (4) Modéliser la réalité Le monde qui nous entoure (ou du moins le modèle que nous en avons) = objets (données SADT noms) + actions (activités création de 2 types de diagrammes : actigrammes / datagrammes verbes)
Actigramme : diagramme des activités (boîtes) manipulant des données (flèches) Datagramme : diagramme des données (boîtes) avec les activités qui créent et utilisent ces données (flèches) nom verbe nom verbe Actigramme nom Datagramme Dualité entre activités et données
(5) Formaliser de manière graphique Représentation graphique… formaliser les fonctions et le fonctionnement d’un système pour le comprendre et/ou en transmettre une compréhension (SADT = « un langage pour communiquer des idées » D. T. ROSS – le père de la méthode SADT) exposer les détails de façon progressive et contrôlée encourager la concision et la précision concentrer l’attention sur les interfaces des modules
(6) Travailler en équipe Personne ne peut comprendre complètement tous les aspects d’un système complexe… besoin d’un travail d’équipe, discipliné et coordonné (7) Consigner par écrit Méthode SADT création et mise à jour permanente d’un modèle, retranscrit sous la forme de documents
A-0 Le modèle SADT A 1 • A 2 Modèle composé : • A 3 A 0 d’actigrammes A 11 • de datagrammes A 1 • de textes explicatifs sur les diagrammes … A 12 A 13 … A 13 • d’une organisation hiérarchique et structurée des diagrammes • d’un glossaire des termes utilisés
• Syntaxe des diagrammes SADT : • Actigramme (identifié par un verbe d’action) Il sollicite des données d’entrée qui sont transformées, modifiées ou changées d’état pour générer des données de sortie Ce processus s’effectue suivant certains mécanismes ou supports et sous des directives de contrôle
Formalisme : Données de contrôle (noms) Elles contrôlent la transformation des données d’entrée en données de sortie Elles ne sont pas modifiées par l’activité Données d’entrée (noms) Données de sortie (noms) Activité (verbe) Transformées par l’activité Créées par l’activité Supports de l’activité (Ressources / méthodes / outils / procédés) Type d’opération Exemple : Opérandes Calculer Résultat Actigramme « calculer » Méthodes de calcul Calculatrice
• Datagramme (identifié par un nom) Il crée, à partir d’activités d’entrée (les activités génératrices de la donnée), une donnée utilisée par les activités de sortie (les activités utilisatrices de la donnée) Le processus s’effectue sous l’influence d’activités de contrôle et en utilisant des mécanismes de support de la donnée
Formalisme : Activités de contrôle (verbes) Activités génératrices de la donnée (verbes) Elles influent sur la création et l’utilisation de la donnée créée Activités utilisatrices de la donnée (verbes) Donnée (nom) Supports de la donnée Sélectionner le type d’opération Exemple : Saisir Nombres Datagramme « nombres » Registre de la calculatrice Afficher
• Précisions sur le formalisme SADT : • Boîtes et flèches Boîtes Flèches • : Les constituants de la décomposition : Les contraintes de liaison entre les boîtes Labels de propriété (associés aux boîtes) Information courte (souvent numérique) liée à une activité ou une donnée Chaque 100 ms Interroger les terminaux Identité du terminal 64 caractères Identité du client Enregistrer
• Connexions entre les boîtes La sortie d’une boîte peut devenir l’entrée ou le contrôle d’une ou plusieurs autres boîtes (schéma classique de type « producteur – consommateur » ) Rem : Si une flèche possède les rôles d’entrée et de contrôle, opter pour une représentation de la fonction contrôle
… et bien d’autres configurations possibles…
• Flèches à double sens réciprocité dans les interfaces entre 2 boîtes (flots de données dans les 2 directions) 2 configurations rencontrées : « les entrées mutuelles » représentation d’un processus lié (a) « les contrôles mutuels » représentation d’une contre-réaction (b)
Exemples : (a) Manger Vaisselle sale Manger Laver Vaisselle propre Erreurs d’analyse (b) Analyser Spéc. fonctionnelles Vaisselle sale / vaisselle propre Analyser Spéc. fonctionnelles / erreurs d’analyse Concevoir
• Rebouclage d’une flèche dans un diagramme d’activités, mise à jour d’une donnée • Parenthèses sur une flèche • A l’extrémité non fléchée d’une flèche : donnée d’un niveau de détail particulier, qui n’apparaît pas sur le diagramme « mère » , mais est visible sur le diagramme « fils » • A l’extrémité fléchée d’une flèche : donnée existant implicitement sur toutes les boîtes diagrammes « fils » , mais n’y apparaissant pas
• Connexion parent – enfant vérifier la cohérence des entrées / sorties sur la boîte « mère » et sur le diagramme « enfant » : • Flèche entrant sur la boîte « mère » (entrée ou contrôle) flèche entrant sur le diagramme « enfant » • Flèche sortant de la boîte « mère » diagramme « enfant » flèche sortant du
Application de la méthode SADT Exemple : Produire des fleurs Prix (graines et fleurs) Argent Budget et planification Producteur de fleurs (compétences) Produire des fleurs A-0 Temps (cond. atmosphériques) Fleurs
Prix (graines et fleurs) Budget Argent Planification Temps (cond. atmosphériques) Engrais Acheter les Graines produits A 1 Cultiver A 2 Plantes Fleurs Cueillir A 3 Fleurs Extraire des graines A 4 A 0 Rem : On pourrait également prendre en compte d’autres paramètres comme, par exemple, l’environnement externe (oiseaux, insectes, champignons…)
Solutions techniques C’est uniquement à l’issue de l’Analyse Fonctionnelle globale que l’on identifiera et analysera les différentes solutions techniques envisageables… Ex : Fonction = transmettre les données d’une caméra vers une régie centrale De multiples solutions techniques… • par liaison radio • par liaison câblée • par transport de cassettes • … Enfin, évaluation et confrontation de ces solutions techniques Choix d’une réponse technique
Conclusion Besoins client Fonctions (aux niveaux externe, puis interne) Solutions techniques Solution choisie
Bibliographie • NF X 50 -100 : « Analyse fonctionnelle – Caractéristiques fondamentales » (1996) • FD X 50 -101 : « Analyse fonctionnelle – L’analyse fonctionnelle outil interdisciplinaire de compétitivité » (1995) • NF EN 1325 -1 (NF X 50 -1) : « Vocabulaire du management de la valeur, de l’analyse de la valeur et de l’analyse fonctionnelle – Partie 1 : analyse de la valeur et analyse fonctionnelle » (1996) • NF X 50 -151 : « Analyse de la valeur, analyse fonctionnelle – Expression fonctionnelle du besoin et cahier des charges fonctionnel » (1991) • NF X 50 -152 : « Analyse de la valeur – Caractéristiques fondamentales » (1990) • FD X 50 -153 (fascicule de documentation) : « Analyse de la valeur – Recommandations pour sa mise en œuvre » (1985) • NF EN 12973 (NF X 50 -154) : « Management par la valeur » (2000) • XP X 50 -155 (norme expérimentale) : « Management par la valeur » (1997) • NF X 50 -156 : « Management par la valeur – Conception à Objectif Désigné ou à Coût Objectif (COD / CCO) – Exigences pour un pilotage concerté de la conception » (2003)
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