Sciences de l'Ingénieur Approche « concepteur » Du pourquoi au comment Les chaînes d’énergie et d’information Solutions associées aux fonctions Principes et comportement La chaîne numérique L’ingénierie concourante La démarche de projet

Analyses fonctionnelles - Analyse fonctionnelle externe :  Expression du besoin (Bête à cornes),  Identification des fonctions de service (Diagramme Pieuvre). - Analyse fonctionnelle interne :  Ordonnancement des fonctions techniques associées aux fonctions d’usage (Diagramme du « pourquoi » au « comment », FAST),  Architecture d’une chaîne fonctionnelle (Schéma-blocs de la chaîne d’énergie et de la chaîne d’information).

Approches d’une chaîne fonctionnelle - Approche externe : Natures et formes des flux d’énergie et d’information, relation « sortie = f(entrée) », conservation de l’énergie, pertes, distorsions, compatibilité entre constituants, contraintes d’implantation. - Approche interne : Analyse des techniques et principes physiques mis en jeu, modélisation des comportements.

Un système n'existe que pour apporter une réponse à un besoin L'outil « bête à corne » est utilisé pour mettre le système en perspective du besoin auquel il apporte une réponse À qui rend-il service ? Sur quoi agit-il ? On ne peut rendre service qu’à un être ou à un groupe d ’êtres et non à une chose Système Principe d ’action ou de fonctionnement, en faisant abstraction de la solution retenue Expression du besoin ou but unique Pourquoi ? Dans quel but ?

Les fonctions définies doivent être indépendantes des solutions L'outil « diagramme pieuvre » place l’objet dans son milieu extérieur d’utilisation dans différents contextes Elément 6 Elément 2 Fonctions principales Elément 1 Objet Elément 3 Fonctions Contraintes Elément 5 Elément 4

Au delà du diagramme pieuvre Les fonctions de service sont d’usage ou d’estime  certaines de ces fonctions de service sont des fonctions d’usage  d’autres parmi ces fonctions de service sont des fonctions d’estime L’une des fonctions principales est nommée « fonction de base » Fonctions de service d’usage d’estime principales contraintes fonction Fonction de base La compétitivité se joue souvent ici

Pour chacune des fonctions de service : du pourquoi au comment L'outil « FAST » substitue à une logique de flux et de structure une logique de relation de « cause à effet » Fonction de service Fonction technique Solution Pourquoi Comment

Utilisation du « diagramme FAST » Utilisation de « petits » FAST :  Pour faire apparaître les fonctions sur les chaînes  Pour analyser la relation fonction technique solution constructive Les solutions participent à plusieurs fonctions Solution 5 Solution 6 Fonction 3 Solution 3 Solution 4 Fonction 2 Solution 1 Solution 2 Fonction 1 Solutions Fonction X Fonction3 Fonction2 Fonction1 Solu-tion4 Solu-tion3 Solu-tion2 Solu-tion1

La chaîne d’énergie dans la structure générale d ’un système pluritechnique But de la chaîne d’énergie : Apporter la bonne quantité d'énergie, sous la forme adaptée, au bon endroit, au bon moment, avec le meilleur rendement, pour obtenir l’action voulue.

Approche externe de la chaîne d’énergie Spécification des solutions constructives, Natures et formes des flux d’énergie, Relation empirique « sortie = f(entrée) », Conservation de l’énergie, pertes, rendement (en puissance ou en énergie), distorsions, Compatibilité entre constituants, Conditions d’implantation, de fonctionnement et de mise en œuvre.

Approche externe de la chaîne d’énergie Fonctions génériques, solutions constructives et flux d’énergie

Approche externe de la chaîne d’énergie Exemple de modélisation empirique Cette modélisation est limitée ‘au premier ordre’.

La chaîne d’information dans la structure générale d ’un système pluritechnique But de la chaîne d’information : Piloter avec le maximum d’efficacité la chaîne d’énergie, à partir de grandeurs physiques acquises sur celle-ci, et de consignes extérieures. Rendre compte du fonctionnement de l’ensemble.

Approche externe de la chaîne d’information Spécification des solutions constructives, Natures et supports des flux d’information, Relation empirique « sortie = f(entrée) », outils de description, configurations et réglages, Intégrité et altération de l’information, bruit, distorsion, temps de réponse, Compatibilité entre constituants, conditions de connexion, Contraintes et conditions de montage.

Approche externe de la chaîne d’information Fonctions génériques, solutions constructives et flux d’information C

Approche externe des deux chaînes La chaîne d’énergie Spécification des solutions constructives, Natures et formes des flux d’énergie, Relation empirique « sortie = f(entrée) », Conservation de l’énergie, pertes, rendement (en puissance ou en énergie), distorsions, Compatibilité entre constituants, Conditions d’implantation, de fonctionnement et de mise en œuvre. La chaîne d’information Spécification des solutions constructives, Natures et supports des flux d’information, Relation empirique « sortie = f(entrée) », outils de description, configurations et réglages, Intégrité et altération de l’information, bruit, distorsion, temps de réponse, Compatibilité entre constituants, conditions de connexion, Contraintes et conditions de montage.

Approche interne de la chaîne d’énergie (approche nécessaire pour maîtriser le fonctionnement des systèmes au delà du premier ordre) Spécification des phénomènes physiques qui régissent les fonctions et justification si possible de la loi de comportement par l'approche scientifique du phénomène, définition des modèles, Approche des solutions techniques et des modèles correspondants, des performances, du dimensionnement, des schémas structurels, Justification des pertes, du rendement (en puissance ou en énergie), des distorsions.

Approche interne de la chaîne d’énergie Exemple de modélisation empirique Cette exemple de modélisation est limité au régime établi.

Approche interne de la chaîne d’énergie Exemple 1 : Principes physiques de base utilisés dans les actionneurs électriques, Exemple 2 : Dimensionnement d’une transmission à partir de l’étude des mouvement et des efforts (en statique et en dynamique), Exemple 3 : Justification des protections, Exemple 4 : Explication de phénomènes parasites (rebond d’un contact électrique, jeu mécanique…)

Approche interne de la chaîne d’information (approche nécessaire pour maîtriser le fonctionnement des systèmes au delà du premier ordre) Spécification des phénomènes physiques qui régissent les fonctions d’acquisition et spécification des modèles correspondant, Approche des solutions techniques et des modèles correspondants, codages, numération, opérations, structures algorithmiques, lecture de schémas, trame sur un réseau…

approche interne des chaînes d'énergie et d'information Démontage - remontage observation, mesure et détermination des caractéristiques des éléments constitutifs Maquette numérique schémas structurels - plans documentations techniques des éléments constitutifs Paramétrage du modèle de comportement Modèles donnés Equations, calcul, résolution analytique Simulation ou calcul assisté par ordinateur Prévision de comportement Comparaison avec le comportement réel

approche interne des chaînes d'énergie et d'information Cas d’application de la démarche générique Seulement si solution câblée Chaîne d'énergie Chaîne d'information ACQUERIR TRAITER COMMUNIQUER ACTION ALIMENTER DISTRIBUER CONVERTIR TRANSMETTRE

Approche interne de la fonction ‘Traiter’ Algorithme Modules logiciels réutilisables Bibliothèque de composants logiciels Caractéristiques et raccordements des E/S (schéma) Technologie des auxiliaires de commande, des capteurs et des pré actionneurs Programmation de l’application Outils de program- mation donnés expressions logiques, calculs algébriques, résolution analytique simulation par ordinateur Prévision de comportement Comparaison avec le comportement réel

Laboratoire avec systèmes et produits (en état de fonctionnement, en démontage, en essais, avec maquette numérique, documentations…) Cycles de travaux pratiques autour de Centres d’intérêt, suivis de séquences de synthèse Mini-projet ou Projet pluritechnique encadré permettant le réinvestissement