nos attentes produits industriels Vers la modélisation de nos attentes des produits industriels Daniel FORT

Analyse fonctionnelle Objectif de l’analyse fonctionnelle Objectif Processus de création et de réalisation Produit industriel Expression fonctionnelle Analyse fonctionnelle Besoin Réalité Modèle définit à quoi sert le produit exprime le pourquoi du produit avant de savoir comment donne son sens, son identité au produit Services attendus Fonctions associées Services rendus (Client) (Entreprise) L’analyse fonctionnelle permet d’obtenir un modèle du besoin d’un produit industriel. Ce modèle ou expression fonctionnelle du besoin est le point de départ et la référence de l’acte de création et de réalisation du produit industriel. Si on veut que les services rendus par le produit soient le plus proche des attentes du client, le modèle se doit d’être lui-même le plus proche de la réalité du besoin. Un produit industriel est avant tout un générateur de services. La définition précise de ces services donne donc le sens du produit, lui donne la base de son existence. Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Objectif de l’analyse fonctionnelle Objectif Modèle de description Méthode Outil de modélisation Simplifie la complexité du besoin réel par discrétisation Découpage en services élémentaires attendus Outil de formalisation Exprime, formule ce qui va de soi, ce qui va sans dire Outil de description L’analyse fonctionnelle est une méthode qui conduit au modèle décrivant le besoin du client. Il s’agit donc d’un outil puissant qui permet de modéliser, formaliser et décrire en termes de finalités. Décrit le besoin en termes de finalités et non de fonctionnement Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Objectif de l’analyse fonctionnelle Objectif Méthode Modèle de description Expression fonctionnelle du besoin Concept de fonction Produit Environnement fonctions = relations en termes de comportement L’expression fonctionnelle du besoin repose sur le concept de fonction. Ce concept définit des relations entre plusieurs entités. Dans notre cas les fonctions relient le produit à son environnement. Ces fonctions expriment le comportement du produit dans son environnement d’usage. Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Démarche de l’analyse fonctionnelle L’analyse fonctionnelle définir la finalité de l’analyse point de vue Démarche On distingue 3 points de vue : · Le point de vue du client · Le point de vue de l’utilisateur ou exploitant · Le point de vue du concepteur qui correspondent à 3 types de besoin : description des services attendus (point de vue client) Comme toute analyse, l’analyse fonctionnelle demande que l’on définisse sa finalité, son objectif. Une analyse, soit, mais pour quoi faire ? C’est ce que nous appellerons le point de vue. On distingue trois points de vue qui correspondent à trois types de besoin : - le besoin de description des services attendus : point de vue client - le besoin de description du processus mis en œuvre : point de vue exploitant - le besoin de description du procédé et des principes mis en œuvre : point de vue concepteur description du processus mis en œuvre (point de vue exploitant) description du procédé et des principes mis en œuvre (point de vue concepteur) Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Démarche de l’analyse fonctionnelle 3 points de vue 3 types d’analyse 3 outils de description Démarche Outils de description Cahier des Charges Fonctionnel Besoin point de vue client 1 Diagramme SADT Besoin point de vue exploitant 2 Selon le point de vue, l’outil de description, c’est à dire l’outil de représentation du modèle, est différent. On retrouve les trois outils utilisés dans l’enseignement des sciences de l’ingénieur : - le Cahier des Charges Fonctionnel (CdCF) : point de vue client - le diagramme SADT : point de vue exploitant - le diagramme FAST : point de vue concepteur. Diagramme FAST Besoin point de vue concepteur 3 Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Démarche de l’analyse fonctionnelle Types d’analyse Principe général = découpage de la complexité en entités plus simples Analyse fonctionnelle externe : analyse relationnelle non hiérarchique Démarche Découpage de l’environnement du produit Identification des relations produit/environnement (services élémentaires attendus) Type 1 Analyse fonctionnelle interne : analyse descendante hiérarchique Découpage du processus mis en œuvre par le produit Identification des tâches ou activités à accomplir (comportements élémentaires attendus) Type 2 Découpage du procédé mis en œuvre par le produit Identification des solutions en termes de principes (solutions élémentaires prévues) Type 3 La démarche d’analyse fonctionnelle s’appuie sur la démarche scientifique. Celle-ci consiste à utiliser un modèle en sériant les problèmes, c’est à dire en découpant un problème complexe en plusieurs problèmes plus simples. Selon le point de vue on trouve trois types d’analyse, soit trois types de découpage : - découpage de l’environnement du produit : point de vue client - découpage du processus mis en œuvre par le produit : point de vue exploitant - découpage du procédé et des principes mis en œuvre par le produit : point de vue concepteur. On peut aussi classer les types d’analyse en deux catégories suivant deux autres points de vue dits externe et interne au produit. Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Démarche de l’analyse fonctionnelle On distingue 4 étapes : Démarche Identification des fonctions Démarche Expression des fonctions Caractérisation des fonctions Quantification des caractéristiques des fonctions Expression d’une fonction Verbe à l’infinitif + un ou plusieurs compléments précisant une action La démarche se fait en quatre étapes. Les deux premières consistent à exprimer le besoin. Les deux autres à qualifier et quantifier cette expression. L’expression est formulée par un verbe à l’infinitif, suivi d’un ou plusieurs compléments, qui précise s’il s’agit d’une action, d’une transformation, d’une adaptation ou d’une réalisation. La caractérisation des fonctions et leur quantification permettent d’évaluer la qualité de la réalisation du besoin. une transformation une adaptation une réalisation Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Pratique de l’analyse fonctionnelle Point de vue client Outil de description : le CdCF L’outil se présente sous la forme d’un tableau défini par la norme NF X 50 150. Pratique Ce type d’analyse peut être effectué avec l’aide d’outils complémentaires. On retiendra principalement le diagramme Produit-EME. Le Cahier des Charges Fonctionnel est un outil d’expression fonctionnelle du besoin du client. Il est normalisé car il constitue un document contractuel entre le client et l’entreprise qui est chargée de réaliser un produit répondant au besoin du client. Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle La norme NF X 50-150 FONCTION CRITERES NIVEAUX FLEXIBILITE Classes Limites d’acceptation Taux d’échange Critère: caractère retenu pour apprécier la manière dont une fonction est remplie ou une contrainte respectée Niveau: grandeur repérée dans une échelle adoptée pour un critère d’appréciation d’une fonction Pratique Flexibilité: ensemble d’indications exprimées par le demandeur sur les possibilités de moduler le niveau recherché pour un critère d’appréciation Classes de flexibilité (F0 à F3): indication littérale placée auprès du niveau d’un critère d’appréciation permettant de préciser son degré de négociabilité ou d’impérativité Limite d’acceptation: niveau de critère d’appréciation au delà duquel le besoin est jugé non satisfait Le cahier des charges fonctionnel contient la formulation de la fonction, mais surtout ce qui va assurer le contrat, c’est à dire les critères d’appréciation, leurs niveaux et la marge de manœuvre du concepteur. Taux d’échange: rapport déclaré acceptable par le demandeur entre la variation du prix et la variation correspondante du niveau d’un critère d’appréciation Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Pratique de l’analyse fonctionnelle Le diagramme Produit-EME. EME = Élément du Milieu Extérieur Représentants de l’environnement du produit EME1 EME2 EME5 EME4 EME6 EME3 R3 R2 R1 R6 R4 R5 produit Pratique On indique les relations Ri du produit avec son environnement Ce diagramme est un outil de recherche des fonctions de service. Il permet de formuler des fonctions auxquelles on ne pense pas à priori. Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Pratique de l’analyse fonctionnelle Parmi toutes les relations, on retient 3 types de relation: EME1 EME2 EME4 EME3 Relation de causalité entre l’EME1 et l’EME2 grâce au produit 1 Produit Pratique 2 Relation d’adaptation de l’EME3 au produit Relation d’adaptation du produit à l'EME4 3 Les fonctions expriment les relations entre le produit et son environnement. Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Pratique Ces relations sont les fonctions de service. Produit EME1 EME2 EME4 EME3 FS1= permettre à l'EME1 de modifier l'état de l'EME2 1 FS1 FS2= adapter l’effet du produit sur l'EME3 2 FS2 FS3 FS3= adapter le produit à l’effet de l'EME4 3 Ces relations sont les fonctions de service. Pratique On distingue : - les fonctions d'usage ou principales (type 1) - les fonctions d'adaptation ou contraintes (types 2 et 3) Daniel FORT

Analyse fonctionnelle Pratique de l’analyse fonctionnelle Point de vue exploitant Outil de description : le diagramme SADT · L’outil se présente sous la forme d’un ou plusieurs blocs organisés en niveaux. Pratique · Les blocs proviennent du découpage du processus en comportements élémentaires. · La formulation de la fonction exprime comment la matière d’œuvre circule dans le produit ou système industriel. · Chaque niveau correspond à un niveau d’analyse, en partant du plus général vers le plus détaillé. La finesse du point de vue définit le niveau d’analyse L’outil de description fonctionnelle SADT permet de suivre le cheminement du flux de matière d’œuvre. Le détail du chemin est d’autant plus précis que le niveau de description est fin. On limite généralement le découpage à cinq fonctions maximum par niveau afin de garder une bonne lisibilité du diagramme. Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Pratique de l’analyse fonctionnelle Constitution d’un bloc fonctionnel SADT Énergie Données de contrôle Formulation de la fonction exprimant la transformation de la matière d’œuvre. Matière d’œuvre + Valeur ajoutée Matière d’œuvre Pratique Désignation de la structure matérielle réalisant la fonction Il est important de formuler la matière d’œuvre de la même manière à l’entrée et à la sortie du bloc. De même, un des compléments de la fonction doit être la matière d’œuvre, l’autre indiquant la valeur ajoutée. Cette description pourrait être qualifiée de point de vue de la matière d’œuvre. Indication du niveau d’analyse Ai Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Pratique de l’analyse fonctionnelle Point de vue concepteur Outil de description : le diagramme FAST · L’outil se présente sous la forme de listes chronologiques structurées en niveaux d’analyse du plus général au plus détaillé Pratique · Le découpage fonctionnel vise la réalisation matérielle des FS. Il s’agit d’un découpage topofonctionnel Le diagramme FAST constitue le lien entre l’expression fonctionnelle du besoin et la réalisation matérielle du produit, c’est à dire les solutions mises en œuvre. La difficulté est donc d’exprimer des fonctions dites techniques sans exprimer immédiatement une solution. Ceci permet ensuite de choisir parmi plusieurs solutions au lieu de fermer la porte à ce choix en s’imposant implicitement une solution unique. Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Pratique de l’analyse fonctionnelle Constitution d’un diagramme FAST Quand ? FONCTION Pourquoi ? Comment ? Pratique Construction d’un diagramme FAST FS FT 1 FT 2 FT 3 FT 11 FT 111 FT 21 FT 22 Dans un diagramme FAST, une fonction pris au hasard dans la liste peut être située dans le temps mais on peut savoir aussi pourquoi il est nécessaire de la réaliser et comment on envisage de la réaliser. Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Pratique de l’analyse fonctionnelle Premier exemple Pratique Problème : Recherche des fonctions de service Ce premier exemple est extrait du livre de première de sciences de l’ingénieur aux éditions Foucher. Notre solution pourra permettre d’apprécier la solution proposée par l’auteur. Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Pratique de l’analyse fonctionnelle Deuxième exemple Système de direction assistée DIRAVI Pratique Ce deuxième exemple met en jeu un système utilisé dans le laboratoire de sciences industrielles des classes préparatoires. Il permettra d’aborder le problème de la définition de la frontière produit/environnement. Problème : Recherche des fonctions de service Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Pratique de l’analyse fonctionnelle Deuxième exemple Véhicule FP 3 FP 4 Système DIRAVI Conducteur FP 2 Pratique Roues FP 1 Énergie hydraulique FP 1: Assister hydrauliquement le conducteur dans la manœuvre des roues On peut s’interroger sur les termes assister et moduler qui paraissent au départ être corrects. FP 2: Moduler l’assistance avec l’angle de braquage des roues FP 3: Moduler l’assistance avec la vitesse du véhicule FP 4: Réguler la vitesse de rappel des roues en position neutre Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Pratique de l’analyse fonctionnelle Troisième exemple Pratique Ce troisième exemple est extrait d’un sujet de concours et permet de s’interroger sur la construction d’un FAST. Problème : Recherche des fonctions techniques associées à la fonction de service « affranchir un pli » Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Pratique Texte explicatif du fonctionnement fourni dans le sujet. Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Pratique de l’analyse fonctionnelle Troisième exemple Pratique L’analyse proposée dans le sujet peut être remise en cause. Solution proposée par l’auteur du sujet. Que peut-on en dire ? Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Pratique de l’analyse fonctionnelle Troisième exemple Pratique Problème : Rechercher le diagramme SADT de niveau A0 en utilisant les fonctions données ci-contre La suite de l’analyse permet de mettre en œuvre un diagramme SADT et de s’interroger sur l’agencement de ce type de diagramme. Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Enseigner l’analyse fonctionnelle L’analyse fonctionnelle, pourquoi ? Dans l’industrie : Produit industriel Expression fonctionnelle du besoin Écart · Définir rigoureusement l’objectif de conception du produit. · Être capable de mesurer l’écart entre rêve et réalité. Enseigner Élaborer une stratégie de maîtrise prévisionnelle des prestations. pourquoi? L’objectif principal de l’analyse fonctionnelle dans l’industrie est de mesurer et de maîtriser l’écart entre le souhait du client et le produit fourni par l’entreprise. Être capable de répondre aux exigences : coût – qualité - délais Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Enseigner l’analyse fonctionnelle L’analyse fonctionnelle, pourquoi ? Dans l’enseignement : · Élaborer le CdCF comme référent de conception Donner du sens aux produits industriels : Ce sont les services qu’ils rendent qui donnent un sens aux objets. Ils ne sont pas le fruit du hasard mais d’une analyse rigoureuse. Donner à voir la réalisation du produit (FAST) du point de vue du « pourquoi » et non du « comment ». Enseigner Pour l’élève l’expression fonctionnelle du besoin permet de : Justifier les problématiques. pourquoi? Dans l’enseignement, son rôle est de donner du sens aux produits étudiés, aux problèmes proposés et de servir de référence aux validations et justifications des solutions. Valider les solutions en termes de comportement et performances. Justifier les solutions en termes de structure (agencement des composants), de matériaux et de dimensions Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Enseigner l’analyse fonctionnelle L’analyse fonctionnelle, pourquoi ? Dans l’enseignement : pour montrer la démarche de résolution des problèmes en sciences de l’ingénieur : mesures des écarts avec le CdCF. Enseigner pourquoi? Cette figure met en évidence les différents types de mesures de l’écart sur les performances et le lien entre modèle et réalité. Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Enseigner l’analyse fonctionnelle L’analyse fonctionnelle, comment ? L’enseignement de l’analyse fonctionnelle se heurte à trois difficultés : 1 – C’est un problème ouvert difficile à évaluer car la solution est rarement unique. 2 – Le travail d’analyse pose un problème d’expression écrite en français qui n’est généralement pas valorisé dans un cursus scientifique. Enseigner 3 – Le travail d’analyse peut en plus être brouillé par la difficulté à formuler l’expression fonctionnelle L’enseignement de l’analyse fonctionnelle est délicat car il ne présente pas les caractéristiques propres à un enseignement scientifique. comment? Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Analyse fonctionnelle Enseigner l’analyse fonctionnelle L’analyse fonctionnelle, comment ? On peut en tirer les conséquences suivantes : 1 – Accompagner tout travail d’analyse fonctionnelle d’un corpus de formulations et/ou d’un vocabulaire dans lequel serait puisée la solution à un problème d’expression fonctionnelle. 2 – Donner des consignes suffisamment claires qui précisent le travail d’analyse attendu, comme : – le point de vue demandé – la finesse du point de vue 3 – Prendre des critères d’évaluation suffisamment explicites, comme : Enseigner – le respect du point de vue demandé et de sa finesse – l’homogénéité de l’analyse entre la finesse du découpage et le niveau d’analyse Devant les difficultés, il faut faire preuve de rigueur et de précision sur les exigences de l’apprentissage. comment? – la cohérence de la syntaxe de l’expression des fonctions (verbe + compléments) – l’aspect fonctionnel de l’expression Daniel FORT Daniel FORT 6 mai 2004

Enseigner l’analyse fonctionnelle Quatrième exemple Système d’assemblage de taille crayons Enseigner Problème : Recherche de problématiques authentiques en identifiant les critères d’appréciation des fonctions techniques, associées à la fonction de service « Assembler une lame sur un bac » comment? Daniel FORT

Enseigner l’analyse fonctionnelle Quatrième exemple FS Assembler une lame sur un bac (Former un taille crayons) FT 1 : Stocker les bacs FT 2 : Stocker les lames FT 3 : Extraire un bac du stock de bacs FT 4 : Positionner un bac en préparation au vissage FT 5 : Maintenir le bac extrait et positionné FT 6 : Saisir une lame du stock de lames Enseigner FT 7 : Déplacer la lame saisie vers la position de vissage FT 8 : Mettre en position la lame au dessus du bac maintenu comment? FT 9 : Visser la lame sur le bac FT 10 : Évacuer l’assemblage Daniel FORT

Enseigner l’analyse fonctionnelle Quatrième exemple La fonction FT6 permet, par exemple, de proposer des problématiques liées à la validation des caractéristiques de préhension que doit posséder la pince qui réalise cette fonction. On peut penser aux caractéristiques suivantes : 1 – capacité de préhension / dimensions du bac à saisir. 2 – performances de saisie en termes de : serrage / actions de vissage serrage / la résistance à la rupture du bac Enseigner comment? Daniel FORT