Des outils de lanalyse fonctionnelle au Sys ML

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège « Contribution à la vulgarisation du Sys. ML » Abdelkrim EL Marrakchi Inspecteur des Sciences et Techniques Electriques Chargé de mission pédagogique Technologie-Collège Académie Régional de l’Education et de la Formation Marrakech-Safi Le troisième séminaire sur la didactique de l’enseignement de la Technologie Centre de formation continue Zerktouni – Agadir -

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège Définition d’un système q Un système est un ensemble de composants inter-reliés qui interagissent les uns avec les autres d’une manière organisée pour accomplir une finalité commune. (NASA 1995) q Un système est un ensemble intégré d’éléments qui accomplissent un objectif défini (INCOSE 2004). Conseil International de l’Ingénierie Systèmes D’une manière générale : Un système = Composants + Interactions Remarques : q Un système techniques complexe est un système dont le fonctionnement fait appel à plusieurs disciplines de la physique (Mécanique, Electronique, Thermique…). q Dans un système complexe, les relations liant les composants sont multiples, interdépendantes et bouclées. Ainsi, le comportement global n’est pas directement prévisible à partir des comportements élémentaires des composants. D’où, l’intérêt d’une ingénierie système.

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège Définition de l’ingénierie système Le programme de technologie repose principalement sur l’étude des systèmes techniques didactisés reflétant une réalité industriel. Ainsi, leurs étude doit être abordés selon une approche systémique. Selon cette approche, un système est défini comme un ensemble de composants en interaction ; le comportement du système ne résulte pas seulement des comportements individuels de ses composants, mais aussi et surtout de la façon dont ils interagissent entre eux. La systémique est une approche complètement transversale, qui possède de nombreux domaines d'utilisation. Son application à la conception et à l'analyse des produits industriels s'appelle l'ingénierie des systèmes. Dans ce cadre, la notion de système s'étend sur plusieurs niveaux : un composant peut très bien être vu comme un système et décomposé à son tour, et on le qualifiera alors de sous-système.

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège Définition de l’ingénierie système L’Ingénierie Système (IS) est une démarche méthodologique générale qui permet de concevoir, faire évoluer et vérifier un système. L’ensemble de ces activités permet d’apporter une solution économique et performante aux besoins d’un client et à la vie d’une entreprise. Contraintes : économiques, environnementales, techniques … Besoin implicite, explicite ou latent Processus d’Ingénierie Système Savoir-faire de l’entreprise (des méthodes, des outils …) Produit ou Système

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège L’Ingénierie Système fait appel à trois visions d’un produit ou système : q Fonctionnelle : permet de décrire clairement le besoin et la réponse en terme de fonctions traduites sous forme d’un cahier des charges. q Structurelle : permet de décrire la structure du système. q Comportementale : permet de décrire le comportement du système. Ces trois visions utilisent de nombreux outils de représentation : dessin 2 et 3 D, schéma de principe, représentation symbolique, organigramme…. Ce sont des outils de la communication technique. . Processus d’Ingénierie Système Idée conception validation réalisation Ingénierie Système utilisation recyclage

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège A. d. Ve(t)/dt + B. Ve(t) = Vs(t) A = RC et B = -(1 + R 1/R 2)

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège A. d. Ve(t)/dt + B. Ve(t) = Vs(t) A = R 1 C B = -(1 + R 4/R 4) R 4 = R 5

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège A. d. Ve(t)/dt + B. Ve(t) = Vs(t) A = R 1 C B = -(1 + R 4/R 4) R 4 = R 5

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège A. d. Ve(t)/dt + B. Ve(t) = Vs(t) A = RC et B = -(1 + R 1/R 2) Programme M / A Energie Linge sale Eau Lessive Nettoyer le linge Linge propre Eau sale Bruit Machine à laver

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège SSys. ML q 09/2007 : Sys. ML v 1. 0 q 12/2008 : Sys. ML v 1. 1 q 06/2010 : Sys. ML v 1. 2 q 06/2012 : Sys. ML v 1. 3 (version actuelle)

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège Les neuf diagrammes du « Sys. ML » Le point de vue comportemental permet de répondre à la question « Quelles sont ses performances ? » . Diagrammes Sys. ML Les diagrammes à expérimenter au collège avant de se prononcer sur la possibilité de leur exploitation en technologie. Diagramme comportemental Diagramme des exigences Diagramme Structurel Diagramme de définition de blocs Diagramme d’activité Diagramme d’états Diagramme de bloc interne Le point de vue structurel consiste à décrire les Diagramme de package Diagramme de cas d’utilisation composants du système, son environnement Diagramme paramétrique Diagramme de séquence ainsi que les relations entre ces composants pour Le point de vue fonctionnel consiste à décrire répondre aux questions « De quoi est-il les actions effectuées par le système pour composé? » et « comment est-il organisé ? » répondre à la question « A quoi sert-il ? »

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège Les acronymes employés en « Sys. ML » Req ou RD : « Requirement Diagram » Diagramme d’exigences UC ou UCD : « Use Case Diagram » Diagramme de cas d’utilisation SD : « Sequence Diagram » Diagramme de séquence SMD : « State Machine Diagram » Diagramme d’états/transitions AD : « Activity Diagram » Diagramme d’Activités BDD : Block Definition Diagram » Diagramme de définition de blocs IBD : « Internal Block Diagram » Diagramme de blocs internes

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège Diagramme des exigences Extrait du cours intitulé : Modélisation fonctionnelle d’un systèmes. Lycée P. Mondès France Epinal Rôle : Il décrit les exigences du cahier des charges fonctionnel. Une exigence exprime une capacité ou une contrainte à satisfaire par un système. Elle peut exprimer une fonction que devra réaliser le système ou une condition de performance technique, physique, de sécurité, de fiabilité, d’ergonomie, d’esthétique … Les exigences servent à établir un contrat entre le client et les réalisateurs du futur système. Représentation graphique du diagramme des exigences (REQ) q On indique l’exigence du système dans le premier rectangle, avec un texte descriptif et un identifiant unique ; q On décompose cette exigence en exigences unitaires, q On peut ajouter des données quantitatives et des précisions.

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège Le store automatisé Id : Identifiant exigence du système Text : texte « requirement » Le store automatisé Id = "1" Text = "Protéger la terrasse des rayons du soleil" Relation d’inclusion « requirement » Le soleil « requirement » Le vent « requirement » Mode de fonctionnement Id = "1. 1" Text = "On doit dérouler la toile du store selon l’espace ensoleillé de la terrasse" Id = "1. 2" Text = "On doit enrouler la toile du store si la vitesse du vent dépasse le seuil réglé" Id = "1. 3" Text = "On doit pouvoir commander le store de manière manuelle ou automatique" Lien d’affinement : ajout de données quantitatives ou de précisions. La décomposition de l’exigence du système en exigences unitaires « requirement » Id = "2" Text = "La toile doit être enroulée « lorsque la vitesse du vent atteint Vseuil = …. . "

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège L’exigence « Protéger la terrasse des rayons solaires » contient l’exigence unitaire « on doit dérouler la toile du store selon l’espace ensoleillé de la terrasse » Lien de contenance « requirement » Le store automatisé Id = "1" Text = "Protéger la terrasse des rayons du soleil" Relation d’inclusion « requirement » Le soleil « requirement » Le vent « requirement » Mode de fonctionnement Id = "1. 1" Text = "On doit dérouler la toile du store selon l’espace ensoleillé de la terrasse" Id = "1. 2" Text = "On doit enrouler la toile du store si la vitesse du vent dépasse le seuil réglé" Id = "1. 3" Text = "On doit pouvoir commander le store de manière manuelle ou automatique" Lien de déviation « requirement » Id = "2" Text = " La toile doit être enroulée « lorsque la vitesse du vent atteint Vseuil = …. . "

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège AF externe : le schéma du besoin DIAGRAMME DE MISSION PRINCIPALE (REQ OU RD) Le store automatisé Besoin initial : Offrir aux utilisateurs concernés un dispositif permettant de protéger une terrasse des rayons solaires. A qui rend t-il service ? Sur quoi agit-il ? Utilisateur Terrasse, rayon du Soleil « requirement » Le store automatisé Id = "1" Text = "Protéger la terrasse des rayons du soleil" Relation d’inclusion Le Store Dans quel but ? « requirement » Le soleil « requirement » Le vent « requirement » Mode de fonctionnement Id = "1. 1" Text = "On doit dérouler la toile du store selon l’espace ensoleillé de la terrasse" Id = "1. 2" Text = "On doit enrouler la toile du store si la vitesse du vent dépasse le seuil réglé" Id = "1. 3" Text = "On doit pouvoir commander le store de manière manuelle ou automatique" Le store permet à l’utilisateur de protéger sa terrasse des rayons de soleil « requirement » Id = "2" Text = " La toile doit être enroulée « lorsque la vitesse du vent atteint Vseuil = …. . "

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège Diagramme des cas d’utilisation Extrait du cours intitulé : Modélisation fonctionnelle d’un systèmes. Lycée P. Mondès France Epinal Rôle du diagramme des cas d’utilisation Il visualise les interactions fonctionnelles des acteurs et du système étudié. Aussi, délimite-il précisément le système, décrit se qu’il fera sans s’intéressé au comment ni à l’intervention de l’opérateur. Il exprime donc les services offert par le système aux utilisateurs. Représentation graphique du diagramme des cas d’utilisation (UC) q On trace un cadre délimitant le système et contenant un ensemble de séquences d’actions (elles peuvent être liées entre elles) ; q A gauche, on place les acteurs principaux et à droite les acteurs secondaires (un acteur secondaire est représenté par un rectangle) ; q On décrit les actions réalisables par le système (les services rendus par le système aux acteurs, sous forme de verbe à l’infinitif plus compléments) ; q Les acteurs peuvent être liés entre eux soit par une flèche bidirectionnelle (chaque acteur agit sur l’autre) soit par une flèche unidirectionnelle (un acteur agit sur l’autre).

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège Le store automatisé Acteur secondaire Frontière du système Lien d’inclusion UC : Le store automatisé Protéger la terrasse des rayons du soleil Acteur principal include Choisir le mode : Manuel/Automatique L’utilisateur S’alimenter d’une source d’énergie Les séquences d’actions Le soleil Protéger la toile su store contre le vent fort La terrasse Energie Le vent

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège Le store automatisé D’autres cas d’utilisation peuvent être représentés par un diagramme de cas d’utilisation. Ceci, est du à l’existence d’autres acteurs matériel ou immatériels. Dans ce cas, on peut envisager le technicien qui assure l’installation et la maintenance en cas de disfonctionnement. Aussi, peut-on envisager la protection de la terrasse de la pluie. UC : Le store automatisé q Ce diagramme ne doit indiquer ni la manière dont il va assurer le service ni les solutions technologiques envisagées. q Plusieurs diagrammes de cas d’utilisation peuvent être établis pour un système afin d’en améliorer la compréhension. Protéger la terrasse de la pluie L’utilisateur Régler le seuil du rayonnement du soleil Régler la vitesse du vent Le technicien Assurer la maintenance Installer le store La pluie

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège AF externe : le schéma du besoin DIAGRAMME DE CAS D’UTILISATION (UC OU UCD) UC : Le store automatisé A qui rend t-il service ? Sur quoi agit-il ? Utilisateur Terrasse, rayon du Soleil Protéger la terrasse des rayons du soleil Choisir le mode : Manuel/Automatique Le Store L’utilisateur S’alimenter d’une source d’énergie Le soleil La terrasse Energie Dans quel but ? Le store permet à l’utilisateur de protéger sa terrasse des rayons de soleil Protéger la toile su store contre le vent fort Le vent

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège Le diagramme de définition de blocs Notation Sys. ML : BDD Extrait du cours intitulé : Modélisation fonctionnel d’un systèmes. Lycée P. Mondès France Epinal Rôle du diagramme : On peut définir deux diagrammes BDD : • BDD contexte : il définit le système dans son environnement (les éléments qui interagissent avec le système) ; • BDD système : Il définit l’architecture matérielle et logicielle globale du système sous une représentation arborescente de blocs. Chacun d’eux se limite à la définition d’une famille (classe) de composants principaux. Représentation graphique du diagramme • Le bloc Sys. ML « block » constitue l’élément de base pour la modélisation de la structure d’un système ; • Ce bloc peut représenter un système ou un sous système ou un composant élémentaire.

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège Le diagramme de définition de blocs Notation Sys. ML : BDD Un BDD ne décrit ni le fonctionnement ni le comportement du système Ce diagramme est utilisé pour montrer les blocs et sous systèmes essentiels du système « système » Le store automatisé « bloc » Détecteur rayon du soleil « bloc » Détecteur du vent « bloc » Déteteur de pluie « bloc » Distributeur d’énergie Les flèches et selon le sens indiqué sur le diagramme, indiquent les blocs et les sous systèmes qui constituent la structure du système. « bloc » transmetteur d’énergie « bloc » Convertisseur d’énergie « bloc » Circuit puissance Conseil « sous système » Système de Traitement des informations : Pluie ; Vent ; Soleil. Il n’est pas obligatoire de faire apparaître les propriétés et les opérations dans chaque bloc ou sous systèmes. Ainsi, il présente une vue globale de la structure du système

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège AF externe : Etude de l’environnement DIAGRAMME DE CONTEXTE (BDD) Soleil FP Frontière du système FC 1 FC 2 Energie FC 3 interagit La terrasse Terrasse vent protège « système » Le store automatisé Utilise interagit exploite L’utilisateur L’énergie On précise ici la nature des interactions entre les éléments du milieu extérieur et le système, ce qui est différent d’un bilan des fonctions de service.

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège AF externe : Les fonctions de services DIAGRAMME DE CAS D’UTILISATION (RAFFINEMENT) UC : Le store automatisé Soleil FP Terrasse Protéger la terrasse des rayons du soleil Le soleil Frontière du système FC 1 FC 2 Energie FC 3 Choisir le mode : Manuel/Automatique vent L’utilisateur S’alimenter d’une source d’énergie La fonction principale (Pieuvre) est un cas d’utilisation (UC). Protéger la toile su store contre le vent fort La terrasse Energie Le vent

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège AF externe : Les fonctions de contraintes DIAGRAMME DES EXIGENCES Soleil FP Terrasse FP « requirement » Le store automatisé Frontière du système FC 1 FC 2 Energie FC 3 vent Id = "1" Text = "Protéger la terrasse des rayons du soleil" FC 2 Relation de contenance FC 3 « requirement » Le soleil « requirement » Le vent « requirement » Mode de fonctionnement Id = "1. 1" Text = "On doit dérouler la toile du store selon l’espace ensoleillé de la terrasse" Id = "1. 2" Text = "On doit enrouler la toile du store si la vitesse du vent dépasse le seuil réglé" Id = "1. 3" Text = "On doit pouvoir commander le store de manière manuelle ou automatique" Les fonctions de contraintes deviennent des exigences système. Elles dérivent toutes de l’exigence fonctionnelle principale, issue du cas d’utilisation principal « requirement » Id = "2" Text = " La toile doit être enroulée « lorsque la vitesse du vent atteint Vseuil = …. . "

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège AF externe : Les fonctions de contraintes DIAGRAMME DES EXIGENCES Soleil FP Terrasse Frontière du système FC 1 FC 2 Energie FC 3 FP vent « requirement » Le store automatisé Id = "1" Text = "Protéger la terrasse des rayons du soleil" FC 2 Relation d’inclusion FC 1 FC 3 « requirement » Le soleil « requirement » Le vent « requirement » Mode de fonctionnement « requirement » L’énergie Id = "1. 1" Text = "On doit dérouler la toile du store selon l’espace ensoleillé de la terrasse" Id = "1. 2" Text = "On doit enrouler la toile du store si la vitesse du vent dépasse le seuil réglé" Id = "1. 3" Text = "On doit pouvoir commander le store de manière manuelle ou automatique" Id = "1. 4" Text = "On doit alimenter le store avec l’énergie disponible" Lien d’affinement : ajout de données quantitatives ou de précisions. « requirement » Id = "2" Text = " La toile doit être enroulée « lorsque la vitesse du vent atteint Vseuil = …. . "

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège AF externe : La caractérisation des fonctions DIAGRAMME DES INTERACTIONS DIAGRAMME DES EXIGENCES « requirement » Le store automatisé Soleil FP Id = "1" Text = "Protéger la terrasse des rayons du soleil" Terrasse FC 2 Frontière du système FC 1 FC 2 Energie FC 3 vent « requirement » Le soleil « requirement » Le vent Id = "1. 1" Text = "On doit dérouler la toile du store selon l’espace ensoleillé de la terrasse" Id = "1. 2" Text = "On doit enrouler la toile du store si la vitesse du vent dépasse le seuil réglé" Temps de descente (60 s 2 s Fonction FP FC 1 FC 2 FC 3 Critère d’appréciation Délais de fonctionnement : A. Temps de descente ; B. Temps de monté. Tension d’alimentation ; Puissance. Temps de réaction du store ; Seuil de vitesse du vent. Position de réglage Niveau 60 secondes 90 secondes 220 V �� W 5 secondes �� Km/h Manuel Automatique. Flexibilité 2 secondes �� W 2 secondes �� Km/h Lien de raffinement : ajout de données quantitatives ou de précisions. « requirement » Id = "2" Text = " La toile doit être enroulée « lorsque la vitesse du vent atteint Vseuil = …. . "

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège AF externe : La caractérisation des fonctions DIAGRAMME DE CAS D’UTILISATION (UC OU UCD) Protéger la terrasse du soleil = Terrasse ombragée Valeur ajoutée UC : Le store automatisé Protéger la terrasse des rayons du soleil Choisir le mode : Manuel/Automatique L’utilisateur S’alimenter d’une source d’énergie DIAGRAMME SADT Energie Vent Soleil Utilisateur Terrasse ensoleillée Protéger la terrasse du soleil Terrasse ombragée Signalisation Manuel/automatique Le store automatisé Protéger la toile su store contre le vent fort Le soleil La terrasse Energie Le vent

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège AF interne: Des fonctions aux solutions DIAGRAMME FAST Opération effectuées par le système FP : Le store permet à l’utilisateur de protéger sa terrasse des rayons de soleil FP Protéger la terrasse des rayons du soleil Prendre en compte les FT 1 éléments extérieurs Acquérir l’information présence soleil Capteur Traiter l’information présence soleil Circuit de traitement FT 11 FT 12 Communiquer le FT 13 Résultat du traitement FT 2 FT 3 Mettre le store en mouvement Faire de l’ombre Circuit de puissance FT 21 Distribuer l’énergie Relais FT 22 Convertir l’énergie Moteur CC FT 23 Transmettre l’énergie Sys de transmission La toile Fonctions de service = exigences Solutions technologiques = blocs (sous-systèmes) Diagramme des exigences UC Diagramme blocs internes

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège AF interne: Des fonctions aux solutions DIAGRAMME DE DÉFINITION DES BLOCS : BDD SYSTÈME « système » Le store automatisé « bloc » Détecteur des rayons soleil « bloc » Détecteur du vent « bloc » Détecteur de la pluie « bloc » Distributeur d’énergie Les flèches et selon le sens indiqué sur le diagramme, indiquent les blocs et les sous systèmes qui constituent la structure du système. « bloc » Transmetteur d’énergie « bloc » Circuit puissance « bloc » Convertisseur d’énergie « sous système » Système de Traitement des informations : Pluie ; Vent ; Soleil. Blocs traduisant les solutions technologiques en terme de fonctions techniques

Des outils de l’analyse fonctionnelle au « Sys. ML » Cas de l’enseignement de la technologie au collège Conclusion : Se prononcer sur la faisabilité de l’utilisation du diagramme des cas d’utilisation, celui des exigences et de définition des blocs, nécessite un encadrement des enseignants de technologie et des expérimentations en classe( cours expérimental) selon deux phases : q Une première phase ou le niveau d’acquisition choisi est le niveau 2 ; Les diagrammes sont élaborés par l’enseignant et exploités par les élèves ; q Une deuxième phase ou le niveau d’acquisition choisi est le niveau 3 ; Les élèves sont encadrés en groupes pour élaborés ces diagrammes selon des consignes pré-établies par l’enseignant. Ces expériences doivent être filmées, commentées et discutées en réunions pédagogiques avant de se prononcer sur leur mise en application dans un processus d’ingénierie système au collège (Etude de système technique). Il est possible d’expérimenter d’autres diagrammes Sys. ML pour voir s’il est possible d’aller au-delàs de ces trois diagrammes. MERCI

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