TUDE DES SYSTMES TUDE DES SYSTMES I GNRALITS

ÉTUDE DES SYSTÈMES

ÉTUDE DES SYSTÈMES I GÉNÉRALITÉS SUR LES SYSTÈMES I. 1 Exemples Système solaire, système nerveux, système économique, système antipatinage, système antiblocage (ABS). Remarque : dans tous les systèmes que nous venons de lister, il existe plusieurs éléments interdépendants les uns des autres.

ÉTUDE DES SYSTÈMES I GÉNÉRALITÉS SUR LES SYSTÈMES I. 1 Exemples Système solaire, système nerveux, système économique, système antipatinage, système antiblocage (ABS). Remarque : dans tous les systèmes que nous venons de lister, il existe plusieurs éléments interdépendants les uns des autres. I. 2 Définition On appelle système un assemblage organisé d’objets (structure) liés entre eux, (interrelation) de façon à former une entité, et en relation avec le milieu extérieur, dans le but de remplir une ou plusieurs fonctions. Direction Système de transmission Carrosserie Moteur Système de suspension

ÉTUDE DES SYSTEMES I GÉNÉRALITÉS SUR LES SYSTÈMES I. 3 Différentes natures des systèmes I. 3. 1 Systèmes artificiels ou naturels Un système est qualifié d’artificiel s’il a été créé par l’homme. Un système naturel ne doit pas son existence à l’intervention de l’homme.

I GÉNÉRALITÉS SUR LES SYSTÈMES I. 4 Définitions diverses I. 4. 1 Besoin Le besoin correspond à la nécessité ou au désir éprouvé par l’utilisateur potentiel. I. 4. 2 Produit Le produit correspond à ce qui est ou sera fourni à un utilisateur pour répondre à un besoin. I. 4. 3 Fonctions Le terme « fonction » correspond aux actions d’un produit ou de l’un de ces constituants, exprimées exclusivement en terme de finalité : - une fonction est formulée par un verbe à l’infinitif suivi d’un complément, - la fonction doit être précisée par des mesures quantifiables. On peut distinguer les fonctions : - de service : actions attendues d’un produit, - techniques : actions internes au produit définies par le concepteur pour assurer les fonctions de service.

II ÉTUDE DES SYSTÈMES TECHNIQUES II. 1 Caractérisation d’un système II. 1. 1 Frontière d’un système La frontière d’un système est une limite fictive, permettant d’isoler le système considéré du milieu extérieur, afin de définir précisément les fonctions et les propriétés internes de celui-ci et de caractériser les entrées/sorties. Système étudié : voiture Système étudié : moteur Frontière d’isolement

II ÉTUDE DES SYSTÈMES TECHNIQUES II. 1 Caractérisation d’un système II. 1. 2 Fonction globale La fonction globale caractérise la finalité principale du système étudié. Elle est exprimée par un verbe à l’infinitif suivi de compléments d’objets. II. 1. 3 Matière d’œuvre – Valeur ajoutée Un système technique a une fonction précise, il apporte « un plus » à une « entité » qui entre et sort de celui-ci. Cette entité est appelée matière d’œuvre (M. O. ). Le plus qui lui est apporté est appelé valeur ajoutée (V. A. ).

Classification des systèmes Les systèmes peuvent être classés en plusieurs familles suivant le type de : - matière d’œuvre (matière, énergie, information), - valeur ajoutée (temps, espace, structure). Valeur ajoutée (V. A. ) Temps Espace Matière d’œuvre (M. O. ) Energie Information Réseau électrique Structure

Frontière du système Système Fonction globale Graphe des entrées / sorties d’un système

Matière d’œuvre (M. O. ) Système Produit (M. O. + V. A. ) Fonction globale Graphe des entrées / sorties d’un système

Matière d’œuvre (M. O. ) Information d’entrée Système Produit (M. O. + V. A. ) Énergie Fonction globale Graphe des entrées / sorties d’un système

Matière d’œuvre (M. O. ) Information d’entrée Système Énergie Produit (M. O. + V. A. ) Informations de sortie Fonction globale Graphe des entrées / sorties d’un système

Matière d’œuvre (M. O. ) Information d’entrée Système Énergie Perturbations Produit (M. O. + V. A. ) Informations de sortie Fonction globale Graphe des entrées / sorties d’un système Déchets

Matière d’œuvre (M. O. ) Information d’entrée Système Énergie Perturbations Produit (M. O. + V. A. ) Informations de sortie Fonction globale Déchets Graphe des entrées / sorties d’un système Personnes (lieu A) Essence Personnes (lieu B) Voiture Déplacer des personnes d’un lieu à un autre Feux de signalisation Pollution

II. 2 Méthodes d’analyse Analyse du besoin Exploitation et maintenance Cahier des charges fonctionnel Conception du système Arrêt du produit Commercialisation Assemblages différents éléments Modifications Fabrication des constituants Représentation du cycle de vie d’un produit

II. 2 Méthodes d’analyse II. 2. 1 Démarche de modélisation Pour comprendre le fonctionnement d’un système complexe, il faut accomplir trois étapes successives : - isoler le système (environnement entrées/sorties), - effectuer une décomposition en sous-systèmes couplés par des relations, - établir un modèle de représentation (boîte noire) ou de connaissance (processus physiques connus). Système Fonction principale 1 Fonction principale 2 Fonction principale 3 Fonction Fonction composante 11 composante 12 composante 21 composante 22 composante 23 composante 31 composante 32 Fonction élémentaire 221 Fonction élémentaire 222

II. 2. 2 Les différents points de vue Les systèmes techniques peuvent être analysés suivant trois points de vue différents : - par les fonctions qu’ils assurent (analyse fonctionnelle) ; - par leur structure (analyse structurale) ; - par les tâches (analyse comportementale ou temporelle) effectuées pour assurer les fonctions. Les fonctions expriment le « pourquoi » auquel le système satisfait. La structure et les tâches expriment « comment » les fonctions sont réalisées dans l’espace et le temps. Pourquoi ? Comment ? Structure Modèles de représentation des fonctions Modèles de représentation structurelle Schéma fonctionnel : schéma cinématique, schéma bloc Représentation des solutions : dessin industriel Modèles de description des comportements Représentations temporelles : équations du temps, chronogramme Représentations logiques : équations booléennes Représentations technologiques : GRAFCET Fonctions Diagramme des interacteurs F. A. S. T. S. A. D. T. Tâches

II. 3 Modèle de représentation des fonctions II. 3. 1 Le modèle F. A. S. T. (Function Analysis System Technic) Le F. A. S. T. est une représentation graphique de description fonctionnelle dont la réalisation et/ou la lecture est basée sur trois questions : - « Pourquoi » cette fonction doit-elle être assurée ? - « Comment » cette fonction doit-elle être réalisée ? Quand ? Pourquoi ? - « Quand » cette fonction doit-elle être assurée ? F. Principale 1 F. Principale 3 Ordre chronologique F. Principale 2 Comment ? Quand ? Comment ? F. globale Fonction

II. 3. 1 Le modèle F. A. S. T. (Function Analysis System Technic) Le F. A. S. T. est une représentation graphique de description fonctionnelle dont la réalisation et/ou la lecture est basée sur trois questions : - « Pourquoi » cette fonction doit-elle être assurée ? - « Comment » cette fonction doit-elle être réalisée ? Quand ? Pourquoi ? - « Quand » cette fonction doit-elle être assurée ? F. globale Fonction Comment ? Quand ? F. Principale 1 F. Principale 2 F. Composante 2. 1 F. Composante 2. 2 F. Composante 2. 3 F. Principale 3 Ordre chronologique Comment ?

II. 3. 1 Le modèle F. A. S. T. (Function Analysis System Technic) Le F. A. S. T. est une représentation graphique de description fonctionnelle dont la réalisation et/ou la lecture est basée sur trois questions : - « Pourquoi » cette fonction doit-elle être assurée ? - « Comment » cette fonction doit-elle être réalisée ? Quand ? Pourquoi ? - « Quand » cette fonction doit-elle être assurée ? F. globale Fonction Comment ? Quand ? F. Principale 1 F. Composante 1. 2 Pourquoi ? F. Principale 2 F. Composante 2. 1 Pourquoi ? F. Composante 2. 2 F. Composante 2. 3 F. Principale 3 F. Composante 3. 1

Photographie du palettiseur Représentation 3 D du palettiseur

II. 3. 2 Le modèle S. A. D. T. (Structured Analysis for Design and Technic) Le S. A. D. T. est une représentation graphique de description fonctionnelle dans laquelle les entrées, les sorties, les moyens et les données nécessaires à la réalisation des fonctions sont décrits. La fonction globale est progressivement détaillée par niveaux successifs (analyse descendante). A-0 Entrée Moyen 1 Contrôles Sortie 1 Fonction globale Moyen 2 Sortie 2

II. 3. 2 Le modèle S. A. D. T. (Structured Analysis for Design and Technic) Le S. A. D. T. est une représentation graphique de description fonctionnelle dans laquelle les entrées, les sorties, les moyens et les données nécessaires à la réalisation des fonctions sont décrits. A-0 La fonction globale est progressivement détaillée par niveaux successifs (analyse descendante). Entrée Contrôles Sortie 1 Fonction globale Moyen 1 Sortie 2 Moyen 2 A 0 F. P. 1 F. P. 2 F. P. 3

II. 3. 2 Le modèle S. A. D. T. (Structured Analysis for Design and Technic) Le S. A. D. T. est une représentation graphique de description fonctionnelle dans laquelle les entrées, les sorties, les moyens et les données nécessaires à la réalisation des fonctions sont décrits. A-0 La fonction globale est progressivement détaillée par niveaux successifs (analyse descendante). Entrée Contrôles Sortie 1 Fonction globale Moyen 1 Sortie 2 Moyen 2 A 0 F. P. 1 F. P. 2 F. P. 3 F. P. 2. 1 A 2 F. P. 2. 2

II. 3. 2 Le modèle S. A. D. T. (Structured Analysis for Design and Technic) Le S. A. D. T. est une représentation graphique de description fonctionnelle dans laquelle les entrées, les sorties, les moyens et les données nécessaires à la réalisation des fonctions sont décrits. A-0 La fonction globale est progressivement détaillée par niveaux successifs (analyse descendante). Entrée Contrôles Sortie 1 Fonction globale Moyen 1 Sortie 2 Moyen 2 A 0 F. P. 1 F. P. 2 F. P. 3 F. P. 1. 1 A 1 F. P. 2. 1 F. P. 1. 2 A 2 F. P. 2. 2

II. 3. 2 Le modèle S. A. D. T. (Structured Analysis for Design and Technic) Les liens entre les fonctions sont exprimés par le code M. E. C. S. : - « Moyens » : qui fait l’activité ? Contrôles - « Entrées » : sur quoi agit l’activité ? Entrées - « Contrôles » : quels sont les paramètres de l’activité ? Fonction Sorties Moyens - « Sorties » : que deviennent les entrées ? présence d’énergie pour assurer le processus vitesses de rotation des moteurs, vitesses de sortie des vérins… mode de fonctionnement informations données par l’opérateur… W : Energie C : Configuration R : Réglage E : Exploitation Matières d’ouvres entrantes Fonction Verbe à l’infinitif + C. O. D. Moyens Matières d’œuvres sortantes Informations

Le premier niveau de description est le niveau A-0 (A moins zéro). Il est défini par les éléments qui participent à la fonction globale du système étudié. Entrée 1 A-0 Entrée 2 Moyen 1 Contrôles Sortie 1 Fonction globale Moyen 2 Sortie 2

Le premier niveau de description est le niveau A-0 (A moins zéro). Il est défini par les éléments qui participent à la fonction globale du système étudié. Le second niveau de description, noté A 0 (A zéro) : Entrée 1 A-0 Entrée 2 Moyen 1 A 0 Contrôles Sortie 1 Fonction globale Moyen 2 Sortie 2

Le premier niveau de description est le niveau A-0 (A moins zéro). Il est défini par les éléments qui participent à la fonction globale du système étudié. Le second niveau de description, noté A 0 (A zéro) : - définit les fonctions composant la fonction globale (décomposition en fonctions principales (3 à 6)) ; Entrée 1 A-0 Contrôles Sortie 1 Fonction globale Entrée 2 Moyen 1 Moyen 2 F. P. 1 F. P. 2 A 0 F. P. 3 Sortie 2

Le premier niveau de description est le niveau A-0 (A moins zéro). Il est défini par les éléments qui participent à la fonction globale du système étudié. Le second niveau de description, noté A 0 (A zéro) : - définit les fonctions composant la fonction globale (décomposition en fonctions principales (3 à 6)) ; Entrée 1 - répartit les éléments (entrées, contrôles, sorties) ; A-0 Contrôles Sortie 1 Fonction globale Entrée 2 Moyen 1 Sortie 2 Moyen 2 C 1 C 2 E 1 F. P. 1 E 2 A 0 S 1 F. P. 2 F. P. 3 M 2 S 2

Le premier niveau de description est le niveau A-0 (A moins zéro). Il est défini par les éléments qui participent à la fonction globale du système étudié. Le second niveau de description, noté A 0 (A zéro) : - définit les fonctions composant la fonction globale (décomposition en fonctions principales (3 à 6)) ; Entrée 1 - répartit les éléments (entrées, contrôles, sorties) ; A-0 Fonction globale Entrée 2 Moyen 1 - introduit de nouvelles relations (ordres, informations, circulations…) ; E 1 Contrôles Sortie 1 Sortie 2 Moyen 2 C 1 C 2 F. P. 1 M 1. 1 E 2 S 1 F. P. 2 M 1. 2 A 0 F. P. 3 M 2 S 2

Le premier niveau de description est le niveau A-0 (A moins zéro). Il est défini par les éléments qui participent à la fonction globale du système étudié. Le second niveau de description, noté A 0 (A zéro) : - définit les fonctions composant la fonction globale (décomposition en fonctions principales (3 à 6)) ; Entrée 1 - répartit les éléments (entrées, contrôles, sorties) ; A-0 Fonction globale Entrée 2 Moyen 1 - introduit de nouvelles relations (ordres, informations, circulations…) ; E 1 Contrôles Sortie 1 Sortie 2 Moyen 2 C 1 C 2 F. P. 1 - détaille les moyens. M 1. 1 E 2 S 1 F. P. 2 M 1. 2 A 0 F. P. 3 M 2 S 2

Le premier niveau de description est le niveau A-0 (A moins zéro). Il est défini par les éléments qui participent à la fonction globale du système étudié. Le second niveau de description, noté A 0 (A zéro) : - définit les fonctions composant la fonction globale (décomposition en fonctions principales (3 à 6)) ; Entrée 1 - répartit les éléments (entrées, contrôles, sorties) ; A-0 Fonction globale Entrée 2 Moyen 1 - introduit de nouvelles relations (ordres, informations, circulations…) ; E 1 Contrôles Sortie 1 Sortie 2 Moyen 2 C 1 C 2 F. P. 1 - détaille les moyens. M 1. 1 E 2 S 1 F. P. 2 M 1. 2 A 0 F. P. 3 M 2 S 2

Représentation 3 D du système de conditionnement de médicaments

Système de comptage Aménagement d’une palette Opérations pour boucher un flacon

II. 3. 3 Caractérisation des fonctions de service Il est possible de définir, pour chaque fonctions, certaines caractéristiques : - Critère d’appréciation : critère retenu pour apprécier la manière dont une fonction est remplie - Niveau d’un critère : niveau repéré dans une échelle adoptée au critère - Flexibilité du niveau : possibilités de moduler le niveau L’ensemble de ces documents constitue le cahier des charges fonctionnel. Fonction Positionner la toile en fonction des consignes Protéger la toile du vent Résister au milieu ambiant Critère Niveau Flexibilité Temps de manoeuvre 15 s pour une toile de 2 m 2 secondes Position de la toile Toutes les positions 1 centimètre Temps de réaction 5 s après l’apparition du vent, 5 min. après la disparition du vent 2 secondes Seuil de vitesse du vent 20 km/h Pluie, température, Poussières, soleil, air marin 1 km/h

III REPRÉSENTATION DES SYSTÈMES AUTOMATISÉS III. 1 Particularité d’un ensemble automatisé Un système automatisé est capable d’élaborer des ordres en fonction d’informations qu’il reçoit de l’extérieur ou du système lui-même (état du système).

III REPRÉSENTATION DES SYSTÈMES AUTOMATISÉS III. 2 Structure d’un ensemble automatisé Un système automatisé est généralement constitué : - d’une partie opérative (P. O. ), - d’une partie commande (P. C. ). - d’une interface « Homme / Machine » . M. O. + V. A. M. O. Energie Informations d’autres systèmes Consignes humaines Ordres Consignes Interface « Homme / Machine » Partie Opérative Informations vers d’autres systèmes Partie Commande Comptes-rendus Signalisations humaines

III. 2. 2 Partie opérative La partie opérative peut également être appelée chaîne d’énergie. Sa structure est généralement la suivante : M. O. Partie opérative / Chaîne d’énergie Energie (entrée) Alimenter Distribuer Ordres (venant de la P. C. ) Convertir Transmettre Agir sur la M. O. Grandeurs à acquérir (vers la P. C. ) M. O. + V. A.

III. 2. 2 Partie commande La partie commande peut également être appelée chaîne d’information. Sa structure est généralement la suivante : Compte-rendu (venant de la P. O. ) Partie commande / Chaîne d’information Acquérir Informations issues d’autres systèmes et de l’interface Traiter Informations pour d’autres systèmes et l’interface Communiquer Ordres (vers la P. O. )

III. 2 Structure d’un ensemble automatisé

IV MODÉLISATION D’UNE CHAÎNE FONCTIONNELLE Une chaîne fonctionnelle est l’unité élémentaire d’un système automatisé. IV. 1 Représentation (schéma-bloc) Une chaîne fonctionnelle est représentée par des « blocs » reliés entre eux par des « liens » . Schéma-bloc

IV. 1. 1 Les blocs Chaque bloc représente un constituant. Schéma-bloc

IV. 1. 1 Les blocs Chaque bloc représente un constituant. Il y a deux significations par bloc : - une signification concernant le type de constituant (actionneur, capteur…), Pré-actionneur Actionneur Partie commande Transmetteur Effecteur Capteurs Schéma-bloc

IV. 1. 1 Les blocs Chaque bloc représente un constituant. Il y a deux significations par bloc : - une signification concernant le type de constituant (actionneur, capteur…), - une signification plus générale en termes de fonctions d’automatisme. Pré-actionneur Actionneur Transmetteur Gérer l’énergie Convertir l’énergie Adapter l’énergie Partie commande Traiter les informations et donner des ordres Effecteur Opérer sur le produit Acquérir et transmettre les informations Capteurs Schéma-bloc

IV. 1. 2 Les liens Chaque lien représente une relation entre deux blocs, il visualise l’information ou la grandeur physique échangée entres les deux constituants. Pré-actionneur Actionneur Partie commande Transmetteur Effecteur Capteurs Schéma-bloc

IV. 1. 2 Les liens Chaque lien représente une relation entre deux blocs, il visualise l’information ou la grandeur physique échangée entres les deux constituants. Il y a deux significations par lien : - une signification topographique (quels sont les éléments reliés ? ), Pré-actionneur Actionneur Partie commande Transmetteur Effecteur Capteurs Schéma-bloc

IV. 1. 2 Les liens Chaque lien représente une relation entre deux blocs, il visualise l’information ou la grandeur physique échangée entres les deux constituants. Il y a deux significations par lien : - une signification topographique (quels sont les éléments reliés ? ), - une signification fonctionnelle (nature et sens du transfert). Pré-actionneur Partie commande Actionneur Ordre d’action Transmetteur Énergie mécanique Énergie modulée Grandeur traitée et amplifiée Énergie adaptée à l’effecteur Grandeur physique à mesurer Capteurs Schéma-bloc Effecteur

IV. 2 Différentes partie d’une chaîne fonctionnelle En général, une chaîne fonctionnelle est constituée de trois parties : - la chaîne d’action (distributeur d’énergie, génération des mouvements), - la chaîne d’acquisition (capteurs, traitement des signaux), - la partie traitant les informations : partie commande. Pré-actionneur Actionneur Partie commande Transmetteur Effecteur Capteurs Schéma-bloc

IV. 3 Chaîne fermée ou chaîne ouverte IV. 3. 1 Chaîne fermée Lorsqu’une chaîne fonctionnelle comporte les trois parties listées précédemment, on dit que la chaîne est fermée (boucle fermée). Il y a un retour d’information. Il est possible de contrôler les actions demandées. Pré-actionneur Actionneur Partie commande Transmetteur Effecteur Capteurs Schéma-bloc

IV. 3 Chaîne fermée ou chaîne ouverte IV. 3. 2 Chaîne ouverte Lorsqu’une chaîne fonctionnelle ne comporte pas de chaîne d’acquisition, on dit que la chaîne est ouverte (boucle ouverte). Il n’est pas possible de contrôler les actions demandées. Pré-actionneur Actionneur Partie commande Transmetteur Effecteur Schéma-bloc